電廠皮帶給煤機(jī)問(wèn)題分析及改造

李 建，張志勇

(河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司，石家莊 050400)

發(fā)電廠燃料輸煤系統(tǒng)的主要設(shè)備是互相聯(lián)系的多個(gè)皮帶機(jī)，通過(guò)它們把煤送到需要的地方。皮帶給煤機(jī)是一種皮帶運(yùn)行速度可以調(diào)節(jié)的運(yùn)輸機(jī)械，主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、輥筒、皮帶、拉緊裝置等組成，其皮帶寬，運(yùn)載的燃煤量大。一般位于翻車機(jī)的受煤斗下方，負(fù)責(zé)把翻車機(jī)卸下的火車煤按照配煤要求不定量地輸送給其它大皮帶。皮帶給煤機(jī)運(yùn)行速度的改變由變頻器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1 皮帶給煤機(jī)存在的問(wèn)題

西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司一公司(簡(jiǎn)稱“西柏坡公司”)輸煤系統(tǒng)現(xiàn)有4臺(tái)皮帶給煤機(jī)(簡(jiǎn)稱PGA1、PGA2、PGB1、PGB2)，均采用按鈕加繼電器控制變頻器，配電柜內(nèi)線路繁雜。由于各種原因，自1993年投產(chǎn)以來(lái)，皮帶給煤機(jī)的故障越來(lái)越多，尤其是2005年以后各種故障發(fā)生次數(shù)均明顯增加，處理時(shí)間大大加長(zhǎng)，已經(jīng)影響到火車卸煤的速度和配煤的質(zhì)量。更換電氣元件需要一定費(fèi)用，按照相關(guān)規(guī)定，如果火車卸煤超過(guò)正常計(jì)劃的時(shí)間，公司也會(huì)遭受經(jīng)濟(jì)損失。

2 原因分析

在2006年至2007年進(jìn)行數(shù)據(jù)歸類統(tǒng)計(jì)后，技術(shù)人員對(duì)1、2期4臺(tái)皮帶給煤機(jī)的55個(gè)故障進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)皮帶速度不能調(diào)節(jié)以及皮帶速度顯示不準(zhǔn)這2個(gè)問(wèn)題比較突出，制約著系統(tǒng)的正常運(yùn)行，主要包括以下三方面。

2.1 調(diào)速按鈕故障

按照西柏坡公司燃料電氣檢修規(guī)程，電氣按鈕應(yīng)清潔、動(dòng)作靈活、絕緣良好、通斷正常。按照原設(shè)計(jì)，在集控室控制臺(tái)和現(xiàn)場(chǎng)都有調(diào)速按鈕(1臺(tái)皮帶給煤機(jī)有8個(gè)，包括電源投入、上升、下降、停機(jī))，方便兩地的操作人員進(jìn)行調(diào)速，但是在頻繁使用一段時(shí)間后，按鈕都會(huì)出現(xiàn)卡澀、脫落、損壞等現(xiàn)象致其失靈，造成電機(jī)不能調(diào)速。在輸煤系統(tǒng)PLC升級(jí)后的調(diào)試適應(yīng)期內(nèi)，火車來(lái)煤又較多，按鈕操作比以前更加頻繁，因此故障率較高。2007年下半年，4臺(tái)皮帶給煤機(jī)共更換了11個(gè)按鈕。

2.2 調(diào)速繼電器故障

按照西柏坡公司燃料電氣檢修規(guī)程，繼電器應(yīng)清潔、動(dòng)作靈活、節(jié)點(diǎn)通斷良好、無(wú)燒毀現(xiàn)象。在原設(shè)計(jì)中，配電室盤(pán)調(diào)速單元內(nèi)都有許多調(diào)速繼電器(1臺(tái)皮帶給煤機(jī)有4個(gè))，配合調(diào)速按鈕指令進(jìn)行升降調(diào)速。調(diào)速繼電器在一段時(shí)間的頻繁使用后，同調(diào)速按鈕一樣會(huì)出現(xiàn)卡澀、繞組過(guò)熱、節(jié)點(diǎn)不通等現(xiàn)象，造成電機(jī)不能調(diào)速。

在統(tǒng)計(jì)的故障中，調(diào)速繼電器老化發(fā)生次數(shù)較少于按鈕故障。2007年下半年內(nèi)4臺(tái)皮帶給煤機(jī)共更換了7個(gè)繼電器。

2.3 皮帶速度顯示不準(zhǔn)

皮帶給煤機(jī)轉(zhuǎn)速顯示單元配合指針式轉(zhuǎn)速表使用，于1995年投入。技術(shù)人員在配電室盤(pán)內(nèi)檢測(cè)4個(gè)轉(zhuǎn)速顯示單元，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部元件已經(jīng)老化，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速表顯示不穩(wěn)定。2007年8月發(fā)現(xiàn)其中有一個(gè)單元內(nèi)專用的放大器已經(jīng)損壞，沒(méi)有備件，廠家也不再生產(chǎn)，這樣就使1臺(tái)皮帶給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速長(zhǎng)期不能顯示。皮帶速度顯示不準(zhǔn)會(huì)導(dǎo)致皮帶的真實(shí)轉(zhuǎn)速不能正常顯示，嚴(yán)重影響調(diào)速。

3 改造措施

2008年6月，西柏坡公司對(duì)輸煤程控系統(tǒng)的PLC工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行了大規(guī)模升級(jí)換代，將門子S5系列工控機(jī)改為美國(guó)昆騰140CPU67160系列熱備系統(tǒng)暨上位機(jī)畫(huà)面操作管理。新系統(tǒng)增加了許多新功能(如模擬量輸入輸出、網(wǎng)絡(luò)通信等)，結(jié)合Unity Pro軟件，為皮帶給煤機(jī)的改造提供了良好的平臺(tái)。可根據(jù)升級(jí)后新PLC系統(tǒng)和軟件，統(tǒng)一改進(jìn)調(diào)速、 顯示裝置單元，采用新的控制方式。

3.1 由上位機(jī)操作皮帶升降速

在新的輸煤系統(tǒng)PLC中，有模擬量輸入、輸出模塊，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)變頻器直接進(jìn)行模擬量控制。修改上位機(jī)畫(huà)面和下位軟件，去掉實(shí)體調(diào)速按鈕，改用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)在上位機(jī)畫(huà)面上操作虛擬按鈕，進(jìn)行皮帶升降速。改造后去除了容易損壞的調(diào)速按鈕，克服了機(jī)械節(jié)點(diǎn)疲勞磨損等缺點(diǎn)，操作更加簡(jiǎn)單方便。

3.2 去掉調(diào)速繼電器

從現(xiàn)場(chǎng)變頻器查找電纜線芯連接PLC模擬單元輸出模塊，直接從PLC的模擬單元輸出4～20 mA模擬量進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。這種方法代替以前繼電器的機(jī)械節(jié)點(diǎn)控制，克服了機(jī)械節(jié)點(diǎn)易損壞的缺點(diǎn)。

修改上位機(jī)畫(huà)面和下位軟件，增加虛擬數(shù)字鍵盤(pán)，通過(guò)0～50 Hz的數(shù)字頻率指令改變現(xiàn)場(chǎng)皮帶轉(zhuǎn)速，電機(jī)頻率為50 Hz時(shí)，轉(zhuǎn)速為980 r/min。頻率改變轉(zhuǎn)速的調(diào)速曲線示意見(jiàn)圖1。

3.3 改進(jìn)轉(zhuǎn)速顯示

去掉集中控制室的指針式轉(zhuǎn)速表，再?gòu)默F(xiàn)場(chǎng)變頻器查找電纜線芯連接PLC模擬單元輸入模塊，模擬單元接收變頻器輸出的模擬量4～20 mA信號(hào)，通過(guò)修改上、下位軟件可以使皮帶電機(jī)的轉(zhuǎn)速(0～980 r/min)以數(shù)字量精確地顯示在上位機(jī)的畫(huà)面上。通過(guò)精確的數(shù)字模擬轉(zhuǎn)速表，代替了由電路板做的指針式轉(zhuǎn)速表，故障率降低，可靠性大大提高。

圖1 調(diào)試曲線示意

4 改造效果

改造完成后，通過(guò)跟蹤檢查,4臺(tái)皮帶給煤機(jī)的故障總數(shù)已經(jīng)大大減少,目前每月的故障總數(shù)已經(jīng)降到2次以下，改造效果明顯。

本次改造改進(jìn)了皮帶給煤機(jī)的控制回路，基本沒(méi)有大的物質(zhì)成本。但是優(yōu)化系統(tǒng)程序后，不僅保護(hù)了電動(dòng)機(jī)和大功率變頻器等主要設(shè)備，降低了設(shè)備故障發(fā)生率，而且大大減少了非正常壓車時(shí)間，保證了卸煤連續(xù)性，間接地提高了配煤質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

皮帶給煤機(jī)是一種運(yùn)輸速度可以調(diào)節(jié)的短皮帶機(jī)，廣泛應(yīng)用在發(fā)電廠、港口、鋼廠等地。結(jié)合某電廠皮帶給煤機(jī)調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障而影響輸煤系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況，充分利用皮帶給煤機(jī)升級(jí)后PLC的模擬輸入輸出功能，與變頻器有機(jī)結(jié)合，除去了易出故障的機(jī)械元件，改進(jìn)了上位機(jī)應(yīng)用軟件畫(huà)面，使調(diào)速操作數(shù)字化，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。