電廠皮帶給煤機問題分析及改造

李 建，張志勇

(河北西柏坡發電有限責任公司，石家莊 050400)

發電廠燃料輸煤系統的主要設備是互相聯系的多個皮帶機，通過它們把煤送到需要的地方。皮帶給煤機是一種皮帶運行速度可以調節的運輸機械，主要由驅動電機、減速機、輥筒、皮帶、拉緊裝置等組成，其皮帶寬，運載的燃煤量大。一般位于翻車機的受煤斗下方，負責把翻車機卸下的火車煤按照配煤要求不定量地輸送給其它大皮帶。皮帶給煤機運行速度的改變由變頻器驅動電動機來實現。

1 皮帶給煤機存在的問題

西柏坡發電有限責任公司一公司(簡稱“西柏坡公司”)輸煤系統現有4臺皮帶給煤機(簡稱PGA1、PGA2、PGB1、PGB2)，均采用按鈕加繼電器控制變頻器，配電柜內線路繁雜。由于各種原因，自1993年投產以來，皮帶給煤機的故障越來越多，尤其是2005年以后各種故障發生次數均明顯增加，處理時間大大加長，已經影響到火車卸煤的速度和配煤的質量。更換電氣元件需要一定費用，按照相關規定，如果火車卸煤超過正常計劃的時間，公司也會遭受經濟損失。

2 原因分析

在2006年至2007年進行數據歸類統計后，技術人員對1、2期4臺皮帶給煤機的55個故障進行分析，發現皮帶速度不能調節以及皮帶速度顯示不準這2個問題比較突出，制約著系統的正常運行，主要包括以下三方面。

2.1 調速按鈕故障

按照西柏坡公司燃料電氣檢修規程，電氣按鈕應清潔、動作靈活、絕緣良好、通斷正常。按照原設計，在集控室控制臺和現場都有調速按鈕(1臺皮帶給煤機有8個，包括電源投入、上升、下降、停機)，方便兩地的操作人員進行調速，但是在頻繁使用一段時間后，按鈕都會出現卡澀、脫落、損壞等現象致其失靈，造成電機不能調速。在輸煤系統PLC升級后的調試適應期內，火車來煤又較多，按鈕操作比以前更加頻繁，因此故障率較高。2007年下半年，4臺皮帶給煤機共更換了11個按鈕。

2.2 調速繼電器故障

按照西柏坡公司燃料電氣檢修規程，繼電器應清潔、動作靈活、節點通斷良好、無燒毀現象。在原設計中，配電室盤調速單元內都有許多調速繼電器(1臺皮帶給煤機有4個)，配合調速按鈕指令進行升降調速。調速繼電器在一段時間的頻繁使用后，同調速按鈕一樣會出現卡澀、繞組過熱、節點不通等現象，造成電機不能調速。

在統計的故障中，調速繼電器老化發生次數較少于按鈕故障。2007年下半年內4臺皮帶給煤機共更換了7個繼電器。

2.3 皮帶速度顯示不準

皮帶給煤機轉速顯示單元配合指針式轉速表使用，于1995年投入。技術人員在配電室盤內檢測4個轉速顯示單元，發現其內部元件已經老化，導致轉速表顯示不穩定。2007年8月發現其中有一個單元內專用的放大器已經損壞，沒有備件，廠家也不再生產，這樣就使1臺皮帶給煤機的轉速長期不能顯示。皮帶速度顯示不準會導致皮帶的真實轉速不能正常顯示，嚴重影響調速。

3 改造措施

2008年6月，西柏坡公司對輸煤程控系統的PLC工業計算機進行了大規模升級換代，將門子S5系列工控機改為美國昆騰140CPU67160系列熱備系統暨上位機畫面操作管理。新系統增加了許多新功能(如模擬量輸入輸出、網絡通信等)，結合Unity Pro軟件，為皮帶給煤機的改造提供了良好的平臺。可根據升級后新PLC系統和軟件，統一改進調速、 顯示裝置單元，采用新的控制方式。

3.1 由上位機操作皮帶升降速

在新的輸煤系統PLC中，有模擬量輸入、輸出模塊，可對現場變頻器直接進行模擬量控制。修改上位機畫面和下位軟件，去掉實體調速按鈕，改用鼠標和鍵盤在上位機畫面上操作虛擬按鈕，進行皮帶升降速。改造后去除了容易損壞的調速按鈕，克服了機械節點疲勞磨損等缺點，操作更加簡單方便。

3.2 去掉調速繼電器

從現場變頻器查找電纜線芯連接PLC模擬單元輸出模塊，直接從PLC的模擬單元輸出4～20 mA模擬量進行轉速控制。這種方法代替以前繼電器的機械節點控制，克服了機械節點易損壞的缺點。

修改上位機畫面和下位軟件，增加虛擬數字鍵盤，通過0～50 Hz的數字頻率指令改變現場皮帶轉速，電機頻率為50 Hz時，轉速為980 r/min。頻率改變轉速的調速曲線示意見圖1。

3.3 改進轉速顯示

去掉集中控制室的指針式轉速表，再從現場變頻器查找電纜線芯連接PLC模擬單元輸入模塊，模擬單元接收變頻器輸出的模擬量4～20 mA信號，通過修改上、下位軟件可以使皮帶電機的轉速(0～980 r/min)以數字量精確地顯示在上位機的畫面上。通過精確的數字模擬轉速表，代替了由電路板做的指針式轉速表，故障率降低，可靠性大大提高。

圖1 調試曲線示意

4 改造效果

改造完成后，通過跟蹤檢查,4臺皮帶給煤機的故障總數已經大大減少,目前每月的故障總數已經降到2次以下，改造效果明顯。

本次改造改進了皮帶給煤機的控制回路，基本沒有大的物質成本。但是優化系統程序后，不僅保護了電動機和大功率變頻器等主要設備，降低了設備故障發生率，而且大大減少了非正常壓車時間，保證了卸煤連續性，間接地提高了配煤質量。

5 結束語

皮帶給煤機是一種運輸速度可以調節的短皮帶機，廣泛應用在發電廠、港口、鋼廠等地。結合某電廠皮帶給煤機調速系統經常出現故障而影響輸煤系統正常運行的情況，充分利用皮帶給煤機升級后PLC的模擬輸入輸出功能，與變頻器有機結合，除去了易出故障的機械元件，改進了上位機應用軟件畫面，使調速操作數字化，提高系統運行的可靠性。