圓形煤場堆取料機電氣控制系統淺析

宋凌玲

（廣東粵電靖海發電有限公司，廣東 揭陽515223）

0 引言

堆取料機是現代化大型工廠必備的散料裝卸設備，不僅可以把散狀物料按照一定的堆料要求堆在貯料場，完成堆料作業，還可以把貯料場的物料按照一定的取料工藝運送到用料場所，完成取料作業。隨著環保意識的逐漸增強，堆取料機技術進一步發展，圓形煤場堆取料機逐漸代替了常規的敞開式條形煤場堆取料機，避免了常規堆取料機作業時所產生的大量揚塵對周邊環境造成的大量污染。在現代工業中，積極推進堆取料機的電氣控制，加強對設備的運行監護，可以實現堆取料機作業的環保、高效、自動化控制。

1 圓形煤場堆取料機簡介

1.1 煤場系統簡介

靖海電廠的煤場系統采用圓形煤場方案，料堆內徑8m、外徑120m，且每個煤場內均裝設一臺由德國SCHADE公司生產的堆取料機。圓形煤場堆料系統采用不設俯仰結構的懸臂式皮帶堆料機，取料設備采用鏈條刮板式取料機，且每個煤場都設置了2路落煤斗及活化給料機，一路用于正常上煤，一路用于取料機故障時緊急供煤以及處理煤場底煤。煤場為鋼結構網架屋蓋和鋼筋混凝土側墻組成的全封閉結構，并采用工業電視進行監控，每個圓形煤場安裝3個攝像頭分布于各角度，對整個煤場進行實時監控。

1.2 堆取料機的結構組成

堆取料機由中心柱、懸臂式皮帶堆料機、刮板式取料機、潤滑系統、電氣設備控制系統組成。堆料和取料作業時，堆料回轉機構和取料回轉機構層次分明，互不干涉，是兩個運行相互獨立的系統，可以實現堆料和取料作業的同步進行。懸臂式皮帶堆料機通過堆料回轉機構，以中心柱為軸心進行旋轉；刮板式取料機是由橫跨在圓形煤場的半門架結構所支撐，也是繞著中心柱作定心旋轉；潤滑系統用于向作相對運動的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以減小摩擦阻力，減輕機件的磨損；電氣控制系統則在整個設備運行中實現自動控制、保護、監視以及測量等功能。

2 圓形煤場堆取料機的工作原理

堆料原煤從進煤皮帶直接輸送到堆取料機進料槽，進料的皮帶機360°水平回轉，連續運行自動卸料并以“錐—殼”的方式堆積，在圓形煤場內形成外徑120m、內徑8m，最大高度為31.9m的環形煤堆。

取料時取料機構在回轉驅動裝置的驅動下，以中心柱為轉軸，作360°旋轉圓周運動。取料時，旋轉升降型的刮板式取料機從預選擇的料堆表面開始一層層刮取物料后送到中心柱下部的卸料漏斗，再通過活化給料機將物料連續送到皮帶傳輸機上。取料出力通過調節刮板切割深度和回轉速度的方式實現。

3 堆取料機電氣控制系統的組成

在堆取料機的整個運行過程中，采用電氣控制系統進行控制。圓形煤場內安裝有LD－1激光測量系統，盤煤設備的掃描儀安裝在堆料機上，在輸煤控制室進行操作，可對煤場進行360°掃描。掃描后的數據經儲量計算以數據形式和三維圖形輸出，盤煤系統同時提供與電廠現有的數字化管理系統的通訊接口，可在電廠數字化管理系統中實現報表和圖形的輸出。每臺堆取料機配備安裝有無線局域網路由器，堆取料機PLC通過無線路由器與上位機通訊，實現整機遠程監控操作。

控制系統主要完成以下幾個功能：信息采集；進行自動模式下的集控手動操作和全自動堆取料；在線監測系統運行中的相關參數和設備狀態；故障下及時報警并進行跳閘保護。

控制系統由下面幾個子系統組成：回轉控制系統、行走控制系統、皮帶控制系統和HMI人機界面監控系統。在堆取料機的電氣控制柜上可實現手動和半自動兩種操作方式。

堆取料機電氣系統中的核心技術包括：PLC控制系統、變頻器。使用PLC控制系統代替相對復雜的繼電器，大大降低了故障率，減少了維修的不便，提高了運行可靠性和響應速度。此外，PLC控制系統可以通過編程對外部檢測和操作點實現控制，從而控制電機的正常運行。在懸臂回轉控制系統中采用了交流變頻調速，運用變頻器驅動電機不僅可以實現無極調速和軟啟動，而且減少了啟動電流，大大改善了電機性能。

4 堆取料機運行監護要點

隨著現代科技的飛速發展，堆取料機的設備監護技術也得到了進一步發展，更加智能化、人性化，在控制系統中采用HMI人機界面監控和全方位的視頻監控技術，對設備的良好運行和監護起到了重要的作用。在設備運行監護過程中，有以下幾個要點：

4.1 保證監護設備的正常運行

HMI人機界面監控不僅可以將堆取料機的運行狀況和具體參數實時顯示在監控界面上，還可以通過仿真按鈕對各種工作信號進行仿真控制，將圖形和報警信息顯示出來。為了更好地觀察設備現場作業情況，監護人員可以通過安裝的視頻監控系統將堆取料情況盡收眼底，并根據出現的問題及時采取措施，提高作業效率。故保證監護設備的正常運行，對于提高整個堆取料系統的效率、預防故障的發生有著重要的意義。

4.2 堆取料機采用整機保護

堆料機和取料機采用安全工作夾角保護：當堆料臂或取料臂回轉時，夾角達到30°，感應式夾角限位開關動作，堆料臂或取料臂停止回轉，此時堆取料機操作不受影響；若感應式夾角限位開關不動作，堆料臂或取料臂繼續回轉，機械式夾角限位開關動作，堆取料機電氣室總電源將跳閘。此外，設有堆取料機各部分急停按鈕，遇有緊急情況時按動急停按鈕，堆取料機整機停止運行，總開關跳閘。

4.3 堆取料機常見故障及處理方法

在懸臂式皮帶系統中，會經常出現皮帶減速機輸入、輸出的鍵和鍵槽損壞的情況，經過多次故障搶修，我們發現是因為減速機和電機地腳采用搖臂支撐形式，由于作業需要，大臂經常變換高度，使得減速機和電機地腳持續受到不同方向的拉力，日積月累導致故障的發生。處理方法：對搖臂支撐加強維護，增加檢修次數，并在減速機的非傳動端加入墊圈，以降低振動幅度。此外，懸臂皮帶易跑偏，磨損嚴重，使用壽命大大縮短。造成此故障的原因有：懸臂皮帶要完成其作業，需要不斷地正反轉運行，皮帶清掃器無法正常發揮作用，使得煤料隨著皮帶卷入輪中，造成皮帶磨損、跑偏的現象。面對此類故障，我們采用的處理方法為：嚴格控制取料量，防止煤料過滿和欠缺，減少煤料隨皮帶進入齒輪現象的發生，同時，選取優質、耐用的皮帶，從而保證皮帶的使用壽命。

在堆取料機運轉過程中，常見的電氣故障有：控制回路故障、電纜故障、電機故障以及電氣元件故障等。僅僅通過監控設備查找故障的原因是遠遠不夠的，只有深入了解設備操作現場具體情況、掌握相應電氣控制知識，并根據實際情況隨機應變，才能快速處理故障問題。例如，堆取料機上面的卷盤電纜經常損壞，造成故障停機，當操作人員手動停機時，由于操作時間差極易造成物料堵塞的故障，甚至導致人員傷亡和重大財產損失。為解決這一問題，可以采用堆取料機無線控制器代替控制電纜進行控制。堆取料機無線控制器具有無線雙向控制功能，配置簡單，使用方便，既可解決堆取料機電纜損壞影響生產的問題，而且維護方便，節省了人力和物力。

監測設備運行狀態并在故障發生后及時加以處理，大大提高了圓形煤場堆取料機的工作效率和運行性能，實現了高效、人性化的控制。

5 結語

堆取料機電氣控制系統集成了控制和監護技術，實現了堆取料工藝過程的自動化控制，不僅使得操作更加簡便，運行更加可靠，也提高了工業生產的效率，為企業帶來了更多的利益。相信隨著科學技術的進一步發展，新技術的產生與應用，堆取料機的電氣控制系統會更加成熟和完善。

［1］尹申，李紹楠.淺談堆取料機電氣控制系統新技術［J］.中國新技術新產品，2014（2）

［2］薛龍，周臣.煤場堆取料機維護、檢修與改造實踐［J］.中國高新技術企業，2011（6）