電廠管帶機控制系統設計及應用

林智勇，王月芳

(湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

電廠管帶機控制系統設計及應用

林智勇，王月芳

(湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

從管帶機驅動裝置、控制系統組成、控制邏輯、保護元件動作要求和數據監控等方面，介紹了一種基于PLC的管帶機控制系統。

管帶機；控制系統；PLC；SPIDER。

1 管狀帶式輸送機的現狀

管狀帶式輸送機(以下簡稱管帶機)由日本JPC公司于1964年提出， 20世紀70年代末進入實際應用階段，并通過應用實踐，已基本形成了設計理論和產品系列。由于它具有密閉輸送物料、可實現空間曲線布置、大傾角輸送等幾個方面特點，給帶式輸送機技術帶來了革命性的變革，發展十分迅速，先后已向12個國家和地區轉讓了此項技術。我國在20世紀90年代引進了管狀帶式輸送機設計制造技術，開始了管帶輸送機的設計制造工作，并為電力、化工、煤炭等行業提供了多條管帶機。

在大唐華銀金竹山電廠擴建工程中，采用四川省自貢運輸機械有限公司生產的管帶機進行輸灰，這也是湖南省內電廠第一次采用管帶機進行輸灰。

圖1 管帶機頭部(轉運站側)

圖2 管帶機尾部(灰庫側)

該工程管帶機頭尾均為室內布置，頭部(包括驅動裝置)布置于廠外灰場轉運站內(圖1)，尾部布置在廠內灰庫下方(圖2)，主要功能是把通過濕式攪拌機調濕的灰從廠區送至山凹中的貯灰場。整個管帶機控制系統由湖南省電力勘測設計院進行設計，一次性通過調試運行成功。

2 管帶機驅動裝置介紹

管帶機驅動裝置采用瑞典赫格隆(H?GGLUNDS)液壓驅動系統，該驅動系統由兩臺驅動滾筒、三臺液壓馬達、兩套動力站及SPIDER液壓控制系統組成。赫格隆液壓驅動系統包括三臺主油泵電機、油箱、油泵等組成的動力站及低速大扭矩液壓馬達。其中一臺驅動滾筒兩端配裝兩臺液壓馬達，另一臺驅動滾筒兩端配裝一臺液壓馬達及一臺逆止器。

圖3為瑞典赫格隆(H?GGLUNDS)液壓動力站內部結構圖。

圖3 瑞典赫格隆(HA GGLUNDS)液壓動力站

整個管帶機驅動系統包括以下電氣供電：

⑴3臺200 kW 主電機，需要普通電源，3路380 VAC，50 Hz，3相。

⑵1臺油箱加熱器，需要普通電源，1.5 kW，1路380 VAC，50 Hz，3相。

⑶1臺控制器電源，需要1路保安電源220V AC，5A。

⑷3臺5.5 kW風冷冷卻器電機，需要普通電源，3路380VAC，50Hz，3相。

⑸1臺沖洗電機，需要普通電源，5.5 kW，1路380 VAC，50 Hz，3相。

3 控制系統介紹

管帶機PLC控制系統設計采用MODICON QUANTUM系列產品，配置相應的IO模塊及通訊模塊，雙網冗余，光纖連接進入灰網。在電廠試運和生產過渡期間，灰場轉運站內設一上位機操作員站，實現對管帶機系統的就地監控和運行操作。由于它通過光纖連接進入灰網，灰網又接入輔控網，實際上管帶機系統可實現就地、灰網及輔控三級控制與監視。

管帶機PLC控制系統在管帶機運行過程中，接收相關保護檢測元件信號，通過管帶機電氣控制柜，SPIDER液壓控制系統對管帶機進行協調控制。

整套管帶機PLC控制系統還包括如下配套元件、電氣控制柜及液壓控制系統：

⑴保護元件：在機頭機尾設置跑偏開關，檢測皮帶跑偏；機頭設置物料傾斜開關，檢測落料口堵料；在機尾設置撕裂開關，檢測皮帶撕裂；沿途安裝20個拉繩開關，分為10組，運行人員沿途巡查發現異常時，通過拉繩開關給PLC發迅緊急暫停。

⑵報警元件：從干灰庫至灰場沿線設置20個電鈴報警，電鈴設計為可同時在灰場值班室上位機和灰場值班室內就地按鈕兩種操作方式。當要啟動管帶機時，通過電鈴報警，通知管帶機沿線值班巡視人員即將啟動管帶機。管帶機全長1384 m，20個電鈴沿途等間距均布，置于管帶機上方，共分為兩組配電，每組電鈴10個。

⑶管帶機PLC控制系統配有4個電氣控制柜，其中1號、2號、3號電氣柜中自帶軟啟動器及旁路接觸器分別控制3臺主油泵電機，4號柜分別控制油箱加熱器、風冷電機及沖洗電機。

⑷瑞典赫格隆SPIDER液壓控制系統：接收PLC的指令，對液壓系統進行控制，包括液壓馬達調速，對4號電氣控制柜中設備啟停。在油箱溫度超溫時，SPIDER控制系統啟動風冷電機，液壓馬達出口部分油進入風冷電機進行風冷再生；油箱溫度過低時，啟動電加熱器對油進行加熱。液壓馬達上裝有一測速編碼器，SPIDER控制系統接收馬達轉速，可由PLC選擇開環或閉環控制轉速。

3.1 管帶機控制系統控制邏輯

⑴啟動過程

①PLC向SPIDER發出沖洗電機啟動信號；②SPIDER向液壓站4號電控柜給出沖洗電機啟動信號；③液壓站4號電控柜向PLC和SPIDER給出沖洗電機運行信號；④PLC收到沖洗電機運行信號后，延時5 min，PLC發出1＃主電動機軟啟動器啟動信號；⑤1＃主電動機軟啟器旁路運行后，依次延時1 min啟動2＃、3＃主電動機；⑥三臺主電動機均旁路運行后，SPIDER向PLC發出液壓動力站已準備好信號；⑦延時1-2 min后，PLC向SPIDER給出1個液壓馬達啟動信號；⑧SPIDER反饋給PLC液壓馬達已啟動信號，作為PLC與SPIDER的液壓馬達啟動握手信號。PLC收到握手信號后，進行液壓馬達提速；⑨PLC發出速度指令信號，SPIDER按速度開始起動；可一次提速至100%，也可分步完成。

⑵正常停機

①PLC發出降速指令；②液壓馬達轉速為零后皮帶機停止，再延時1 min，PLC停止3臺主電動機和沖洗電機；

⑶ 液壓系統內部故障緊急停機

①液壓系統內部故障時，SPIDER直接將三臺主電機和沖洗電機停止；②同時，SPIDER發出1個緊急停機信號給PLC，液壓系統出現嚴重故障，運行人員應盡快排除故障。

⑷PLC要求緊急事故停機

①PLC給出緊急事故停機信號；②液壓系統停止液壓馬達，不停止主電機和沖洗電機；③事故原因查明并排除后，給出相關速度指令，啟動液壓馬達；④事故較為嚴重時，PLC發出指令，停止沖洗電機和主電機；⑤電氣故障造成1臺主電動機停機，PLC檢測到某臺主電動機電流為零時，按正常程序停止液壓馬達，再停止其它兩臺主電機和沖洗電機。

3.2 管帶機保護元件動作要求

⑴管帶機上保護元件：

機頭，輕度和重度跑偏開關各2個；

機尾，輕度和重度跑偏開關各2個；

機頭，轉速監控器1個；

機頭，物料傾斜開關1個；

機尾，撕裂開關5個，在濕式攪拌機下方布置。

⑵皮帶輕度跑偏，PLC只報警但不停機，運行人員應及時檢查；管帶機上其它保護元件動作時，PLC報警同時均發出停機指令。

⑶拉繩開關故障時，保護元件送至PLC的干接點信號由常閉變為常開；其它保護元件故障動作時，保護元件送至PLC的干接點信號均由常開變為常閉。

3.3 管帶機數據監控

⑴三臺主電機A、B、C三相電流以4～20mA信號送PLC，設定相應的電流保護定值實現過載延時和過流速斷。

⑵三臺主電機均埋有Pt100鉑電阻，由PLC溫度模塊接收溫度值輸入。測量值為鉑電阻溫度減去室溫即溫升，接近溫升最大值時應報警，超過溫升應停機檢查。

⑶液壓馬達運行壓力由SPIDER送至PLC，4～20mA信號，滿刻度值應與赫格隆液壓站數據一致。

⑷液壓馬達轉速由安裝在一臺液壓馬達上的旋轉編碼器輸將轉速信號送SPIDER，SPIDER除用此轉速信號進行轉速PID閉環調節外，還將轉速4～20 mA信號送至PLC。在PLC中，可作轉速顯示，并可由一定的計算公式(Pw=K×P×V)計算液壓馬達的軸功率，系數K由瑞典赫格隆公司確定。

⑸PLC上位機設計有管帶機運行模擬畫面顯示，將監測數據進行實時曲線處理，歷史數據存儲及顯示，以便在故障時查找事故地址、事故原因和事故數據。

4 結語

在大唐華銀金竹山電廠擴建工程中，管帶機輸灰試運行一次性成功通過，投產后管帶機控制系統設計穩定、可靠，有效地對輸灰生產工藝進行監控，同時管帶機控制系統通過光纖連接進入灰網控制系統，能實現整個除灰系統的協調運行。

[1] 龔欣榮.管狀帶式輸送機簡介[J].礦山機械，2000，(8).

Design and Application of the Control System of a Pipe Conveyer Based on PLC

LIN Zhi-yong, WANG Yue-fang
(Hunan Electric Power Design Institute, Changsha 410007, China)

This paper present a Control System of the pipe conveyer based on PLC through the driving equipment、Control System’s composing、Control logic、protecting component’s acting request and data monitoring and controlling etc.

pipe conveyer; control system; PLC; SPIDER

TM621

B

1671-9913(2010)06-0053-03

2010-10-14

林智勇(1974-)，男，湖南瀏陽人，碩士，工程師，主要從事熱工自動化控制系統設計與研究。