管帶機(jī)控制原理及常見電儀故障處理的研究

糾 建，王 進(jìn)

（陜西北元化工集團(tuán)有限公司，陜西 榆林719319）

陜西北元化工集團(tuán)有限公司乙炔分廠干法發(fā)生裝置固相反應(yīng)物在攪拌推動(dòng)下由上至下運(yùn)動(dòng)到發(fā)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(jī)送往電石渣倉(cāng)，電石渣倉(cāng)內(nèi)的干渣經(jīng)管帶機(jī)送往水泥公司。 管帶機(jī)故障將直接導(dǎo)致干渣倉(cāng)料位上升， 干法發(fā)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(jīng)過以下3 個(gè)階段對(duì)故障逐個(gè)分析，各個(gè)擊破，實(shí)現(xiàn)了管帶機(jī)零故障的目標(biāo)。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(duì)整個(gè)控制機(jī)房進(jìn)行整體搬遷，徹底解決環(huán)境差的問題，這樣變頻器問題和應(yīng)急處置等問題都得到了解決。

1 管帶機(jī)控制原理

1.1 起停控制

起停分為遠(yuǎn)程及就地，就地起停方式為，I2.0 預(yù)警開關(guān)動(dòng)作，M0.3 輸出，報(bào)警器預(yù)警，T101 計(jì)時(shí)18 s，觸發(fā)M0.4 寄存器， 具備啟動(dòng)條件。 點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕I0.1，M0.0 自鎖， 管帶機(jī)啟動(dòng)； 點(diǎn)擊停止按鈕I0.2，M0.0 自鎖解除，管帶機(jī)停止，遠(yuǎn)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(jī)尾輕跑偏、 機(jī)尾重跑偏、機(jī)頭輕跑偏、機(jī)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(bào)警故障，其余為停車故障，以上故障報(bào)出后，必須復(fù)位后方可重啟管帶機(jī)。

圖1 起停控制示意圖

1.3 頻率給定

頻率給定分就地和遠(yuǎn)程， 就地通過旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)給到變頻器的電流實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)速度的調(diào)節(jié)，遠(yuǎn)程通過PLC 程序調(diào)節(jié)至變頻器的電流實(shí)現(xiàn)目的。其中DCS 量程4~20 ma 對(duì)應(yīng)5~50 Hz，PLC 量程4~20 ma 對(duì)應(yīng)6 363~32 000、5~50 Hz， 變頻器量程4~40 ma 對(duì)應(yīng)5~50 Hz。

1.4 電流監(jiān)控

就地監(jiān)控方式為電流表監(jiān)控， 遠(yuǎn)程通過PLC 變送，傳輸至DCS 監(jiān)控，其中變頻器量程4~20 ma 對(duì)應(yīng)0~340 A，PLC 量程4~20 ma 對(duì)應(yīng)中間變量6 363~32 000、0~340 A，DCS 量程4~20 ma 對(duì)應(yīng)0~340 A。

1.5 通訊方式

分別由S7-266 與EM235 采集數(shù)字量、 模擬量信號(hào)， 然后由EM-277 通信模塊通過雙絞線與DCS Profibus-DP 模塊通訊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控與檢測(cè)。 但由于現(xiàn)場(chǎng)與控制室距離較遠(yuǎn)， 雙絞線時(shí)常出現(xiàn)通訊中斷等問題，嚴(yán)重制約著設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，遠(yuǎn)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(jī)跨度372 m，機(jī)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(diǎn)多，故障影響面大等特點(diǎn)，運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)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(duì)以上問題，通過前期原理研究，可行性分析，局部試驗(yàn)等方法，經(jīng)過3 個(gè)階段的改造，最終實(shí)現(xiàn)了2019 年10 月至今“零故障”的目標(biāo)。

2.1 通訊改造階段

遠(yuǎn)程控制是工業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)步最直接的表現(xiàn)，而遠(yuǎn)程通訊的穩(wěn)定更是關(guān)鍵， 通過對(duì)周邊企業(yè)的類似控制方式研究， 發(fā)現(xiàn)使用光纖通訊可以很好地避免電磁干擾和信號(hào)衰減。 為此，在變頻器柜和DCS 分別增加光膜轉(zhuǎn)換器，先把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，傳至DCS 后再轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，遠(yuǎn)程控制改造示意圖見圖3。

圖2 遠(yuǎn)程控制示意圖

圖3 遠(yuǎn)程控制改造示意圖

2.2 故障檢測(cè)裝置整改階段

拉繩跑偏由于長(zhǎng)時(shí)間暴露在室外， 受雨水及粉塵的影響，多數(shù)出現(xiàn)進(jìn)水、卡滯現(xiàn)象，特制作了保護(hù)殼，使其免受外界環(huán)境影響，并在機(jī)頭、機(jī)尾增加跑偏開關(guān)，避免皮帶跑偏；料流開關(guān)是檢測(cè)機(jī)尾料多少的主要裝置，但機(jī)尾環(huán)境惡劣，料流開關(guān)短時(shí)間內(nèi)就會(huì)卡滯，無法動(dòng)作，且皮帶滾筒，托輥等也時(shí)常因?yàn)榄h(huán)境原因出現(xiàn)卡滯，為此，在機(jī)尾空間增加除塵器，徹底改善環(huán)境因素； 縱向撕裂裝置是檢測(cè)皮帶縱向撕裂的，當(dāng)皮帶撕裂后會(huì)下垂，從而觸碰檢測(cè)裝置擋桿，停管帶機(jī)，起初該裝置經(jīng)常出現(xiàn)誤動(dòng)作現(xiàn)象，后期經(jīng)討論，沒必要設(shè)置該裝置，因此拆除了縱向撕裂裝置；針對(duì)打滑問題，經(jīng)過精確計(jì)算得出正常運(yùn)行電流和打滑電機(jī)電流，并在DCS 設(shè)置聯(lián)鎖，低于設(shè)置電流即停管帶機(jī)。

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(fēng)沙大，導(dǎo)致管帶機(jī)變頻器本體溫度較高， 電石粉塵進(jìn)入變頻器內(nèi)部，造成變頻器主板燒壞，由于產(chǎn)量任務(wù)重，變頻器在無備機(jī)的情況下，長(zhǎng)周期滿負(fù)荷運(yùn)行，故障頻繁。為此，再安裝一臺(tái)美國(guó)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(duì)控制室全密封處理，加裝10 P 空調(diào)，但空調(diào)故障率又開始增加，經(jīng)常自動(dòng)關(guān)機(jī)，使得控制室溫度偏高，且出現(xiàn)故障后人員無法在短時(shí)內(nèi)出現(xiàn)在45 m 罐頂，最終，將控制室整體搬遷至罐底，環(huán)境得到大的改觀，至此再未出現(xiàn)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(yōu)化

原程序中針對(duì)管帶機(jī)啟動(dòng)前有一個(gè)預(yù)警的過程，但現(xiàn)實(shí)操作中，現(xiàn)場(chǎng)是無人的，故去除該過程；當(dāng)PLC 失電時(shí)，DCS 顯示電流為負(fù)值， 在PLC 中修改電流量程，使之一直處于0~340 A；增加電機(jī)過熱保護(hù)和電機(jī)散熱風(fēng)扇故障保護(hù)。

3 改造后效果

通訊穩(wěn)定， 未發(fā)生任何通訊中斷和數(shù)據(jù)丟失事件；檢測(cè)裝置改造后，未出現(xiàn)誤報(bào)現(xiàn)象，可以很好的檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；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(jié)論

通過反復(fù)探索與研究，對(duì)管帶機(jī)通訊方式、檢測(cè)裝置、控制室的一系列改造，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，管帶機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，保障了生產(chǎn)的正常運(yùn)行。