煤炭碼頭取裝線轉接塔分布式堵料報警系統

張 巖

（秦皇島港股份有限公司第七港務分公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

秦皇島港煤四期碼頭作業堆場煤種眾多，濕煤、黏煤煤種占相當大比重，對取裝作業帶來嚴峻挑戰。煤四期取裝系統整套設備于1996 年投產，在嚴峻的環保壓力下，堆場灑水覆蓋面大、頻次高，天氣轉冷后，轉接塔斗內容易粘煤，極易發生轉接塔內料斗堵料故障。堵料故障對設備的危害極大，不僅會造成煤炭溢出，刮蹭皮帶、滾筒，還存在埋塔、埋大機的危險，對設備鋼結構、基礎結構造成不可逆損傷，甚至存在重大機毀風險，大量的堵料后續處理也存在諸多難點。轉接塔內料斗堵料故障對設備的危害極大，大量的堵料后續處理也存在諸多難點。

原有塔內堵斗監測方案存在諸多弊端，不適用現場工況。結合設備現狀，為了最大程度保證作業設備的安全和相關結構穩定，確保料斗堵塞檢測的及時、穩定、可靠，研發出一套針對性強、覆蓋面廣、穩定性高的料斗堵塞報警裝置。模塊化無損安裝思路，檢測裝置檢查、維修、更換方便，大幅提升維修便捷度，同時縮減了維修停機時間。

1 料斗堵塞報警裝置布設

轉接塔料斗上口皮帶由轉接塔頂層落料口位置落料，經由擋板控制落料方向，物料落向下層皮帶。由轉接塔落料路徑可以推斷，塔內物料堵斗不僅是落料口堵塞一種情況，還應考慮斗內堵料、出料口堵料等多種情況。因此，針對此前各類堵斗故障引發原因進行分析比對，考慮現場實際安裝位置，制定一套自上而下的“五位一體”式堵料報警開關布置方案，堵料報警開關布置方案如圖1 所示。

圖1 中A 位置為落料口頭罩內部頂端，在此位置懸掛一水銀式垂釣萬向開關，當斗內上部發生堵料時，堆積的物料會頂到垂釣開關，當垂釣開關偏離垂直位置大于25°時，開關動作，觸發報警信號。

圖1 堵料報警開關布置方案

圖1 中B 位置為落料口前端皮帶側方。此處安裝一翻板接煤斗式堵斗報警開關。當檢測皮帶落料口堵斗時，從皮帶兩側涌出的灑落煤將順著引料護板進入集料口，達到一定重量時壓動壓料翻板動作，從而帶動接近開關處動作，觸發信號報警。翻板接煤斗式堵斗報警裝置如圖2 所示。

圖2 翻板接煤斗式堵斗報警裝置

圖1 中C 位置為落料口側壁，此處設有翻板式觀察孔。當料斗內發生堵料時，積煤將從側口溢出，落到翻板處觸發堵斗信號報警。此處堵料開關的設計利用連桿結構將電氣限位（電信號觸發裝置）改造安裝在出煤口上方，可以有效避免煤塊對限位的沖擊，保證限位工作的穩定性；設計可調節配重結構，方便根據現場情況搭配配重塊數量從而設定最優靈敏度；采用萬向尼龍撥桿作為位移觸發機構，簡化了安裝工藝，提升了動作信號的可靠性，同時優化接煤裝置，降低斗壁高度，方便堵斗裝置的清理和檢查工作。落料口側壁處堵斗檢測裝置設計如圖3 所示。

圖3 落料口側壁處堵斗檢測裝置

圖1 中D 和E 位置為轉接塔出料口，當發生斗內底部堵斗時，處于出料口非拋料面側壁位置的翻板式開關會觸發動作，產生報警信號。

2 料斗堵塞報警控制系統安裝

在煤四期初始設計時，原有堵斗報警為2 個報警開關信號串聯后接入繼電器動作。此設計并無程序信號點預留；現場出現堵斗故障時，因為信號串聯動作并不知道堵斗具體位置；同時出現開關故障時現場無法暫時封甩單個限位進行檢修，影響作業流程，給維修和生產帶來諸多不便。根據現場實際需要，同時考慮今后生產穩定和設備維修便捷，特設計并制作擴展控制箱，安裝于原有現場控制箱旁。堵斗開關的控制線路采取星形連接方式，全部匯集于擴展控制箱內。堵料報警線路全部匯入控制箱內，每個線路單獨引設1個中間繼電器。控制箱內部并列排放5 個中間繼電器。每個中間繼電器取一組常開和一組常閉輔助觸點。5 個繼電器的常閉輔助觸點串聯一路總回路，接到原控制箱內堵斗信號接線端子上；5 個繼電器的常開輔助觸點各自引入塔內Micro850 PLC 控制器內，每個繼電器常開輔助觸點單獨引用一組PLC 控制器I/O 端子。當單個堵料開關動作時，觸發所在一路的中間繼電器動作，繼電器兩組輔助觸點動作，觸發堵料硬線總信號動作以及PLC 程序單獨所在故障點動作。擴展控制箱接線原理如圖4 所示。

現場安裝布置完畢之后，在接入原有現場堵料信號報警硬線點的基礎上，利用PLC 進行上位機程序編程，在可編程控制器內定義5 個堵料開關對應點位，將PLC 端子上的采集到的限位動作信號編入程序。

3 結語

增加的安全保護系統五位一體，疊加保護的設計大幅提升了安全保護裝置的可靠性，故障可檢測能力接近100%。模塊化無損安裝思路，對于原有設備的改動影響小，安裝效率極高。檢測裝置檢查、維修、更換方便。當某個單獨檢測機構需要檢查、維修、更換時，只需要將對應的中間繼電器撥片撥動到強制位置，即可實現暫時封線，無需現場操作端子線排。同時也不影響其余裝置的保護作用，整套系統正常運行。大幅提升維修便捷度，縮減維修停機時間，同時具有極高的通用性。由于是模塊化思路設計，可以將每類報警裝置單獨應用于全現場類似設備，實現同樣的保護效果。