管帶機控制原理及常見電儀故障處理的研究

糾 建，王 進

（陜西北元化工集團有限公司，陜西 榆林719319）

陜西北元化工集團有限公司乙炔分廠干法發生裝置固相反應物在攪拌推動下由上至下運動到發生器底部由干渣下料器排出； 含水量6%~10%的電石渣由干渣輸送器、干渣斗提機送往電石渣倉，電石渣倉內的干渣經管帶機送往水泥公司。 管帶機故障將直接導致干渣倉料位上升， 干法發生全部停車， 全公司兩條線停車。最常見故障為拉繩跑偏故障，料流故障，堵料，電流異常，變頻器故障，無法起停等。 經過以下3 個階段對故障逐個分析，各個擊破，實現了管帶機零故障的目標。第一階段主要處理拉繩跑偏，料流，堵料問題；第二階段主要處理電流，頻率，通訊異常等問題； 第三階段對整個控制機房進行整體搬遷，徹底解決環境差的問題，這樣變頻器問題和應急處置等問題都得到了解決。

1 管帶機控制原理

1.1 起停控制

起停分為遠程及就地，就地起停方式為，I2.0 預警開關動作，M0.3 輸出，報警器預警，T101 計時18 s，觸發M0.4 寄存器， 具備啟動條件。 點擊啟動按鈕I0.1，M0.0 自鎖， 管帶機啟動； 點擊停止按鈕I0.2，M0.0 自鎖解除，管帶機停止，遠程起停方式為基于西門子Profibus-DP 模塊的控制方式， 然后通過EM-277 與PLC 通訊。 起停控制示意圖見圖1。

1.2 故障控制

故障主要有拉繩故障、 機尾輕跑偏、 機尾重跑偏、機頭輕跑偏、機頭重跑偏、料流故障、縱向撕裂故障、打滑故障、堵塞故障、變頻器故障等，其中輕跑偏為報警故障，其余為停車故障，以上故障報出后，必須復位后方可重啟管帶機。

圖1 起停控制示意圖

1.3 頻率給定

頻率給定分就地和遠程， 就地通過旋轉滑動變阻器調節給到變頻器的電流實現皮帶運轉速度的調節，遠程通過PLC 程序調節至變頻器的電流實現目的。其中DCS 量程4~20 ma 對應5~50 Hz，PLC 量程4~20 ma 對應6 363~32 000、5~50 Hz， 變頻器量程4~40 ma 對應5~50 Hz。

1.4 電流監控

就地監控方式為電流表監控， 遠程通過PLC 變送，傳輸至DCS 監控，其中變頻器量程4~20 ma 對應0~340 A，PLC 量程4~20 ma 對應中間變量6 363~32 000、0~340 A，DCS 量程4~20 ma 對應0~340 A。

1.5 通訊方式

分別由S7-266 與EM235 采集數字量、 模擬量信號， 然后由EM-277 通信模塊通過雙絞線與DCS Profibus-DP 模塊通訊，實現遠程操控與檢測。 但由于現場與控制室距離較遠， 雙絞線時常出現通訊中斷等問題，嚴重制約著設備穩定運行，遠程控制示意圖見圖2。

2 常見電儀故障處理

該公司使用的管帶機跨度372 m，機尾提升高度38.4 m，皮帶口徑250 mm，具有跨度大，高度高，控制點多，故障影響面大等特點，運行中經常出現跑偏拉繩故障，料流故障，縱向撕裂故障，皮帶打滑故障，變頻器故障等問題。針對以上問題，通過前期原理研究，可行性分析，局部試驗等方法，經過3 個階段的改造，最終實現了2019 年10 月至今“零故障”的目標。

2.1 通訊改造階段

遠程控制是工業現代化進步最直接的表現，而遠程通訊的穩定更是關鍵， 通過對周邊企業的類似控制方式研究， 發現使用光纖通訊可以很好地避免電磁干擾和信號衰減。 為此，在變頻器柜和DCS 分別增加光膜轉換器，先把模擬信號轉換為光信號，傳至DCS 后再轉換為模擬信號，遠程控制改造示意圖見圖3。

圖2 遠程控制示意圖

圖3 遠程控制改造示意圖

2.2 故障檢測裝置整改階段

拉繩跑偏由于長時間暴露在室外， 受雨水及粉塵的影響，多數出現進水、卡滯現象，特制作了保護殼，使其免受外界環境影響，并在機頭、機尾增加跑偏開關，避免皮帶跑偏；料流開關是檢測機尾料多少的主要裝置，但機尾環境惡劣，料流開關短時間內就會卡滯，無法動作，且皮帶滾筒，托輥等也時常因為環境原因出現卡滯，為此，在機尾空間增加除塵器，徹底改善環境因素； 縱向撕裂裝置是檢測皮帶縱向撕裂的，當皮帶撕裂后會下垂，從而觸碰檢測裝置擋桿，停管帶機，起初該裝置經常出現誤動作現象，后期經討論，沒必要設置該裝置，因此拆除了縱向撕裂裝置；針對打滑問題，經過精確計算得出正常運行電流和打滑電機電流，并在DCS 設置聯鎖，低于設置電流即停管帶機。

2.3 控制室及控制方式的改造階段

控制室位于45 m 罐頂，粉塵大、風沙大，導致管帶機變頻器本體溫度較高， 電石粉塵進入變頻器內部，造成變頻器主板燒壞，由于產量任務重，變頻器在無備機的情況下，長周期滿負荷運行，故障頻繁。為此，再安裝一臺美國AB 羅克韋爾90 kW 變頻器，變頻器主電源由化工分公司307 變電站供電， 備用電源由水泥公司變電站供電， 并對控制室全密封處理，加裝10 P 空調，但空調故障率又開始增加，經常自動關機，使得控制室溫度偏高，且出現故障后人員無法在短時內出現在45 m 罐頂，最終，將控制室整體搬遷至罐底，環境得到大的改觀，至此再未出現變頻器故障問題。 控制室及控制方式改造示意圖見圖4。

圖4 控制室及控制方式改造示意圖

2.4 PLC 程序優化

原程序中針對管帶機啟動前有一個預警的過程，但現實操作中，現場是無人的，故去除該過程；當PLC 失電時，DCS 顯示電流為負值， 在PLC 中修改電流量程，使之一直處于0~340 A；增加電機過熱保護和電機散熱風扇故障保護。

3 改造后效果

通訊穩定， 未發生任何通訊中斷和數據丟失事件；檢測裝置改造后，未出現誤報現象，可以很好的檢測設備運行狀態；控制室整體搬遷后，變頻器故障率為零，人員巡檢路線大為縮減。

4 結論

通過反復探索與研究，對管帶機通訊方式、檢測裝置、控制室的一系列改造，經過長時間的實踐，管帶機運行平穩、可靠，保障了生產的正常運行。