電廠管帶機控制系統(tǒng)設計及應用

林智勇，王月芳

(湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

電廠管帶機控制系統(tǒng)設計及應用

林智勇，王月芳

(湖南省電力勘測設計院，湖南 長沙 410007)

從管帶機驅(qū)動裝置、控制系統(tǒng)組成、控制邏輯、保護元件動作要求和數(shù)據(jù)監(jiān)控等方面，介紹了一種基于PLC的管帶機控制系統(tǒng)。

管帶機；控制系統(tǒng)；PLC；SPIDER。

1 管狀帶式輸送機的現(xiàn)狀

管狀帶式輸送機(以下簡稱管帶機)由日本JPC公司于1964年提出， 20世紀70年代末進入實際應用階段，并通過應用實踐，已基本形成了設計理論和產(chǎn)品系列。由于它具有密閉輸送物料、可實現(xiàn)空間曲線布置、大傾角輸送等幾個方面特點，給帶式輸送機技術(shù)帶來了革命性的變革，發(fā)展十分迅速，先后已向12個國家和地區(qū)轉(zhuǎn)讓了此項技術(shù)。我國在20世紀90年代引進了管狀帶式輸送機設計制造技術(shù)，開始了管帶輸送機的設計制造工作，并為電力、化工、煤炭等行業(yè)提供了多條管帶機。

在大唐華銀金竹山電廠擴建工程中，采用四川省自貢運輸機械有限公司生產(chǎn)的管帶機進行輸灰，這也是湖南省內(nèi)電廠第一次采用管帶機進行輸灰。

圖1 管帶機頭部(轉(zhuǎn)運站側(cè))

圖2 管帶機尾部(灰?guī)靷?cè))

該工程管帶機頭尾均為室內(nèi)布置，頭部(包括驅(qū)動裝置)布置于廠外灰場轉(zhuǎn)運站內(nèi)(圖1)，尾部布置在廠內(nèi)灰?guī)煜路?圖2)，主要功能是把通過濕式攪拌機調(diào)濕的灰從廠區(qū)送至山凹中的貯灰場。整個管帶機控制系統(tǒng)由湖南省電力勘測設計院進行設計，一次性通過調(diào)試運行成功。

2 管帶機驅(qū)動裝置介紹

管帶機驅(qū)動裝置采用瑞典赫格隆(H?GGLUNDS)液壓驅(qū)動系統(tǒng)，該驅(qū)動系統(tǒng)由兩臺驅(qū)動滾筒、三臺液壓馬達、兩套動力站及SPIDER液壓控制系統(tǒng)組成。赫格隆液壓驅(qū)動系統(tǒng)包括三臺主油泵電機、油箱、油泵等組成的動力站及低速大扭矩液壓馬達。其中一臺驅(qū)動滾筒兩端配裝兩臺液壓馬達，另一臺驅(qū)動滾筒兩端配裝一臺液壓馬達及一臺逆止器。

圖3為瑞典赫格隆(H?GGLUNDS)液壓動力站內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖3 瑞典赫格隆(HA GGLUNDS)液壓動力站

整個管帶機驅(qū)動系統(tǒng)包括以下電氣供電：

⑴3臺200 kW 主電機，需要普通電源，3路380 VAC，50 Hz，3相。

⑵1臺油箱加熱器，需要普通電源，1.5 kW，1路380 VAC，50 Hz，3相。

⑶1臺控制器電源，需要1路保安電源220V AC，5A。

⑷3臺5.5 kW風冷冷卻器電機，需要普通電源，3路380VAC，50Hz，3相。

⑸1臺沖洗電機，需要普通電源，5.5 kW，1路380 VAC，50 Hz，3相。

3 控制系統(tǒng)介紹

管帶機PLC控制系統(tǒng)設計采用MODICON QUANTUM系列產(chǎn)品，配置相應的IO模塊及通訊模塊，雙網(wǎng)冗余，光纖連接進入灰網(wǎng)。在電廠試運和生產(chǎn)過渡期間，灰場轉(zhuǎn)運站內(nèi)設一上位機操作員站，實現(xiàn)對管帶機系統(tǒng)的就地監(jiān)控和運行操作。由于它通過光纖連接進入灰網(wǎng)，灰網(wǎng)又接入輔控網(wǎng)，實際上管帶機系統(tǒng)可實現(xiàn)就地、灰網(wǎng)及輔控三級控制與監(jiān)視。

管帶機PLC控制系統(tǒng)在管帶機運行過程中，接收相關(guān)保護檢測元件信號，通過管帶機電氣控制柜，SPIDER液壓控制系統(tǒng)對管帶機進行協(xié)調(diào)控制。

整套管帶機PLC控制系統(tǒng)還包括如下配套元件、電氣控制柜及液壓控制系統(tǒng)：

⑴保護元件：在機頭機尾設置跑偏開關(guān)，檢測皮帶跑偏；機頭設置物料傾斜開關(guān)，檢測落料口堵料；在機尾設置撕裂開關(guān)，檢測皮帶撕裂；沿途安裝20個拉繩開關(guān)，分為10組，運行人員沿途巡查發(fā)現(xiàn)異常時，通過拉繩開關(guān)給PLC發(fā)迅緊急暫停。

⑵報警元件：從干灰?guī)熘粱覉鲅鼐€設置20個電鈴報警，電鈴設計為可同時在灰場值班室上位機和灰場值班室內(nèi)就地按鈕兩種操作方式。當要啟動管帶機時，通過電鈴報警，通知管帶機沿線值班巡視人員即將啟動管帶機。管帶機全長1384 m，20個電鈴沿途等間距均布，置于管帶機上方，共分為兩組配電，每組電鈴10個。

⑶管帶機PLC控制系統(tǒng)配有4個電氣控制柜，其中1號、2號、3號電氣柜中自帶軟啟動器及旁路接觸器分別控制3臺主油泵電機，4號柜分別控制油箱加熱器、風冷電機及沖洗電機。

⑷瑞典赫格隆SPIDER液壓控制系統(tǒng)：接收PLC的指令，對液壓系統(tǒng)進行控制，包括液壓馬達調(diào)速，對4號電氣控制柜中設備啟停。在油箱溫度超溫時，SPIDER控制系統(tǒng)啟動風冷電機，液壓馬達出口部分油進入風冷電機進行風冷再生；油箱溫度過低時，啟動電加熱器對油進行加熱。液壓馬達上裝有一測速編碼器，SPIDER控制系統(tǒng)接收馬達轉(zhuǎn)速，可由PLC選擇開環(huán)或閉環(huán)控制轉(zhuǎn)速。

3.1 管帶機控制系統(tǒng)控制邏輯

⑴啟動過程

①PLC向SPIDER發(fā)出沖洗電機啟動信號；②SPIDER向液壓站4號電控柜給出沖洗電機啟動信號；③液壓站4號電控柜向PLC和SPIDER給出沖洗電機運行信號；④PLC收到?jīng)_洗電機運行信號后，延時5 min，PLC發(fā)出1＃主電動機軟啟動器啟動信號；⑤1＃主電動機軟啟器旁路運行后，依次延時1 min啟動2＃、3＃主電動機；⑥三臺主電動機均旁路運行后，SPIDER向PLC發(fā)出液壓動力站已準備好信號；⑦延時1-2 min后，PLC向SPIDER給出1個液壓馬達啟動信號；⑧SPIDER反饋給PLC液壓馬達已啟動信號，作為PLC與SPIDER的液壓馬達啟動握手信號。PLC收到握手信號后，進行液壓馬達提速；⑨PLC發(fā)出速度指令信號，SPIDER按速度開始起動；可一次提速至100%，也可分步完成。

⑵正常停機

①PLC發(fā)出降速指令；②液壓馬達轉(zhuǎn)速為零后皮帶機停止，再延時1 min，PLC停止3臺主電動機和沖洗電機；

⑶ 液壓系統(tǒng)內(nèi)部故障緊急停機

①液壓系統(tǒng)內(nèi)部故障時，SPIDER直接將三臺主電機和沖洗電機停止；②同時，SPIDER發(fā)出1個緊急停機信號給PLC，液壓系統(tǒng)出現(xiàn)嚴重故障，運行人員應盡快排除故障。

⑷PLC要求緊急事故停機

①PLC給出緊急事故停機信號；②液壓系統(tǒng)停止液壓馬達，不停止主電機和沖洗電機；③事故原因查明并排除后，給出相關(guān)速度指令，啟動液壓馬達；④事故較為嚴重時，PLC發(fā)出指令，停止沖洗電機和主電機；⑤電氣故障造成1臺主電動機停機，PLC檢測到某臺主電動機電流為零時，按正常程序停止液壓馬達，再停止其它兩臺主電機和沖洗電機。

3.2 管帶機保護元件動作要求

⑴管帶機上保護元件：

機頭，輕度和重度跑偏開關(guān)各2個；

機尾，輕度和重度跑偏開關(guān)各2個；

機頭，轉(zhuǎn)速監(jiān)控器1個；

機頭，物料傾斜開關(guān)1個；

機尾，撕裂開關(guān)5個，在濕式攪拌機下方布置。

⑵皮帶輕度跑偏，PLC只報警但不停機，運行人員應及時檢查；管帶機上其它保護元件動作時，PLC報警同時均發(fā)出停機指令。

⑶拉繩開關(guān)故障時，保護元件送至PLC的干接點信號由常閉變?yōu)槌ｉ_；其它保護元件故障動作時，保護元件送至PLC的干接點信號均由常開變?yōu)槌ｉ]。

3.3 管帶機數(shù)據(jù)監(jiān)控

⑴三臺主電機A、B、C三相電流以4～20mA信號送PLC，設定相應的電流保護定值實現(xiàn)過載延時和過流速斷。

⑵三臺主電機均埋有Pt100鉑電阻，由PLC溫度模塊接收溫度值輸入。測量值為鉑電阻溫度減去室溫即溫升，接近溫升最大值時應報警，超過溫升應停機檢查。

⑶液壓馬達運行壓力由SPIDER送至PLC，4～20mA信號，滿刻度值應與赫格隆液壓站數(shù)據(jù)一致。

⑷液壓馬達轉(zhuǎn)速由安裝在一臺液壓馬達上的旋轉(zhuǎn)編碼器輸將轉(zhuǎn)速信號送SPIDER，SPIDER除用此轉(zhuǎn)速信號進行轉(zhuǎn)速PID閉環(huán)調(diào)節(jié)外，還將轉(zhuǎn)速4～20 mA信號送至PLC。在PLC中，可作轉(zhuǎn)速顯示，并可由一定的計算公式(Pw=K×P×V)計算液壓馬達的軸功率，系數(shù)K由瑞典赫格隆公司確定。

⑸PLC上位機設計有管帶機運行模擬畫面顯示，將監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時曲線處理，歷史數(shù)據(jù)存儲及顯示，以便在故障時查找事故地址、事故原因和事故數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

在大唐華銀金竹山電廠擴建工程中，管帶機輸灰試運行一次性成功通過，投產(chǎn)后管帶機控制系統(tǒng)設計穩(wěn)定、可靠，有效地對輸灰生產(chǎn)工藝進行監(jiān)控，同時管帶機控制系統(tǒng)通過光纖連接進入灰網(wǎng)控制系統(tǒng)，能實現(xiàn)整個除灰系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行。

[1] 龔欣榮.管狀帶式輸送機簡介[J].礦山機械，2000，(8).

Design and Application of the Control System of a Pipe Conveyer Based on PLC

LIN Zhi-yong, WANG Yue-fang
(Hunan Electric Power Design Institute, Changsha 410007, China)

This paper present a Control System of the pipe conveyer based on PLC through the driving equipment、Control System’s composing、Control logic、protecting component’s acting request and data monitoring and controlling etc.

pipe conveyer; control system; PLC; SPIDER

TM621

B

1671-9913(2010)06-0053-03

2010-10-14

林智勇(1974-)，男，湖南瀏陽人，碩士，工程師，主要從事熱工自動化控制系統(tǒng)設計與研究。