卸船機舊設備電控系統(tǒng)綜合改造

孫樹強+

摘要： 卸船機是燃煤電廠的重要設備，其工作狀態(tài)高度影響著整個輸煤系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和燃料管理的經(jīng)濟性，而卸船機的核心設備就是其電控系統(tǒng)。A公司兩臺卸船機已運行十多年，最近幾年逐漸產(chǎn)生了運行穩(wěn)定性下降、缺少技術支持以及維護費用高等一系列問題。為此，筆者以A公司為例，對此進行了深入的研究。

Abstract: The ship unloading machine is an important equipment of coal fired power plant, its working state highly affects the economic stability and fuel management of the coal handling system, the core equipment of ship unloader is its electric control system. Two ship unloading machines in A company have been running for more than ten years, gradually have a series of problems in recent years, such as decline of operation stability, the lack of technical support and high maintenance cost. Therefore, the author takes A company as an example, and has carried iton the thorough research.

關鍵詞： 卸船機；舊設備改造；電控系統(tǒng)；綜合改造

Key words: ship unloader；the transformation of the old equipment; electric control system；comprehensive transformation

中圖分類號：U653.928.+1文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2014）23-0041-02

0引言

本文主要就卸船機的運行、維護現(xiàn)狀進行了全面分析。兩臺卸船機上使用的電氣系統(tǒng)設計方案在剛完成時，整套系統(tǒng)性能優(yōu)良，運行穩(wěn)定。隨著使用時間的增長，一些零部件的性能下降、故障率提高，嚴重地影響了整機的安全穩(wěn)定運行和卸船效率。并且隨著技術和產(chǎn)品的不斷升級，這套電控系統(tǒng)大部分的零部件均已經(jīng)進入生命周期的末尾，維修和技術支持變得越來越困難。大部分備件只能通過一些代理商來購買庫存貨，有的零件甚至只能通過非正規(guī)渠道購買二手備品，其質(zhì)量和品質(zhì)難以保證，并且價格很高，對整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行和日常維護均造成了很大困難。

1公司概況

A公司擁有2×600MW機組，公司的第一、二臺機組已分別于2000年7月和2001年5月投產(chǎn)，燃料輸煤系統(tǒng)也于2000年開始投產(chǎn)。燃料輸煤系統(tǒng)由十九條皮帶機、兩臺斗輪機和兩臺卸船機以及一系列的輔助設備組成，其中卸船機起著舉足輕重的作用，承擔著繁重的卸煤任務，在系統(tǒng)中擁有著不可取代的地位，同時，其技術難度又是整個燃料系統(tǒng)中最高的。公司給燃料部下達的生產(chǎn)目標是提高設備的使用安全性和經(jīng)濟性,防止設備故障，提高卸煤效率，防止出現(xiàn)拖延船期的情況。

2設備概況

兩臺1250t/h抓斗橋式卸船機為帶有補償功能的小車牽引橋式抓斗卸船機，額定生產(chǎn)率1250t/h，最大生產(chǎn)率1500t/h，適用于2萬噸級大型船舶卸煤作業(yè)。其主要結(jié)構由主小車、輔小車、抓斗、機器房、電氣房、司機室、變幅機構、小車驅(qū)動機構、起升/開閉機構、防塵裝置、接料系統(tǒng)、大車行走機構、金屬結(jié)構等部分組成。

起重機機械部分由科尼公司制造，ABB瑞典提供整套控制運行設備。其運行控制由AC410系統(tǒng)控制，傳動采用DCV700（DCS500系列成柜配置），并配備APC機構運行控制器（包含GPO抓斗控制）。

近兩年來，兩臺卸船機出現(xiàn)了較為頻繁的故障現(xiàn)象，主要遇到的問題有：

①傳動變頻器出現(xiàn)跳閘情況較多；②1#卸船機起升機構頻繁超速跳閘；③檢修中發(fā)現(xiàn)變頻器內(nèi)板卡出現(xiàn)嚴重老化現(xiàn)象；④備品備件停產(chǎn)，維護成本高。

3改造方案設計

3.1 PLC系統(tǒng)型號選擇

PLC主機型號的選擇往往決定了整個控制系統(tǒng)的選型方向，只要選擇好了PLC主機型號，其它的遠程站型號、通訊模塊型號、傳動變流器的通訊模塊型號以及通訊、控制方式就都能確定了，它們只要選擇配合主機的型號即可。

根據(jù)以上對于改造設備選型的要求以及現(xiàn)場的實際工況，決定選擇AC800M作為此次改造的PLC主機:

AC800M控制器以前主要用于復雜大系統(tǒng)控制，隨著技術的發(fā)展，價格逐漸下降，開始在中、小型系統(tǒng)中得到應用。目前這類產(chǎn)品為ABB的流行產(chǎn)品，以取代原來的AC410等控制器。對于不同的應用，可以選擇不同性能的AC800M CPU。

根據(jù)前述的選型原則，由于我們對PLC主機的運算能力要求并不是特別的高，因此考慮到改造工程的性價比，選擇了AC800M系列的PM864 CPU。

AC800M控制系統(tǒng)的優(yōu)點：

①CPU運算速度快，能適應復雜系統(tǒng)運算；②遠程通訊主要采用Profibus-DP總線通訊。對非ABB設備通訊兼容性大，如西門子的設備，編碼器，操作手柄等均可采用Profibus-DP通訊；③系統(tǒng)軟件支持多種編程語言，例如：梯形圖語言（LD），功能塊圖語言（FBD），指令表語言（IL），結(jié)構化語言（ST）等，我們的檢修維護人員可以看懂程序，軟件維護方便；④備件便宜，AC800M系統(tǒng)為ABB的主推產(chǎn)品，目前市場上有較多的供應商可以提供此類產(chǎn)品；⑤AC800M起重機軟件更為穩(wěn)定、成熟。目前新建起重機ABB控制系統(tǒng)均為基于AC800M的程序。應用越多，程序也就更穩(wěn)定、合理。

在之前日常檢修和維護中，發(fā)現(xiàn)I/O模塊是一個頻繁故障點，主要是由于卸船機在運行中的震動與晃動十分劇烈，原先的S800系列由于結(jié)構細長，在起重機振動的工況條件下，導致輸入輸出模塊與其接線底座接觸不良，出現(xiàn)I/O模塊丟失故障，從而導致各類故障以及停機情況的發(fā)生，嚴重影響了卸船機的安全穩(wěn)定運行以及工作效率。這個問題也是此次改造想要一并解決的問題之一，在改造前的外出調(diào)研工作中，得知溫州電廠的改造項目采用了一種模塊與底座一體化設計的設備，其抗振動性能很好，非常適合于卸船機的實際工況，通過與ABB公司的溝通，得知這一種I/O模塊型號為S800L系列I/O模塊。

其優(yōu)點主要是：

①由于模塊集成了接線端子，直接安裝在機械導軌上，在機械上提高了系統(tǒng)的可靠性；②模塊本身及安裝結(jié)構扁平，更加適應振動大的現(xiàn)場環(huán)境，提高了系統(tǒng)的可靠性；③由于其產(chǎn)品定位相對原先的S800I/O模塊更低，因此價格更加低廉。

綜合來看，S800L是適合此次改造實際情況的最佳

選擇。

綜上所述，改造后，將由ABB最新的AC800M控制器替代原有的AC410控制器，S800L的I/O模塊替代S800的I/O模塊，并在系統(tǒng)中集成ABB卸船機專用的起重軟件，該軟件能夠有效地協(xié)調(diào)和控制卸船機各機構的運行動作。遠程通訊采用光纖通訊，柜內(nèi)通訊采用Profibus-DP總線通訊，以取代原來的AF100雙絞線通訊。

這種配置的優(yōu)點為：

①投入少，硬件性能得到極大的提升（只要升級CPU、各通訊模塊、I/O模塊即可）；②系統(tǒng)抗干擾性強，通訊速率快；③軟件得到極大提升，使用ABB最新的卸船機控制技術；④配件采購方便，使用目前ABB主推的工控產(chǎn)品。

3.2 通訊系統(tǒng)設計

在通訊系統(tǒng)的設計方面，考慮到要盡量利用原先的光纖線纜，這樣可以節(jié)省下大量的施工時間（在諸如卸船機這樣的高空作業(yè)環(huán)境內(nèi)重新敷設室外光纖的工作量很大，并且也有一定的危險性）。

在 PLC 主機柜內(nèi)安裝兩塊主光纖模塊，一塊負責正常情況下的數(shù)據(jù)通訊，連接到工程師站電腦、PLC主站、各個遠程站（遠程站1、司機室遠程站）和各個傳動系統(tǒng)（起升機構、開閉機構、小車/臂架、大車機構），是主通訊通道。

另一塊負責作為傳動系統(tǒng)調(diào)試時使用的通訊模塊，連接到各個傳動系統(tǒng)（起升機構、開閉機構、小車/臂架、大車機構）通訊模塊上的DRIVE WINDOW調(diào)試借口，專門用來讀取各傳動系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)參數(shù)和運行情況。司機室的監(jiān)控電腦（提供給操作司機實時監(jiān)控畫面）則是通過另一路的TCP/IP轉(zhuǎn)換成光纖和工程師站做單獨通訊連接。

考慮到整個電器房內(nèi)有較多變頻器，電磁干擾情況較為嚴重，通訊系統(tǒng)基本都是使用抗干擾能力強的光纖通訊方式。

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