淺析裝卸橋電氣控制回路維護與改造

摘要：裝卸橋是工廠生產中的重要大型電氣設備，運行是否穩定可靠將直接影響工廠的安全經濟生產。燃煤是火電廠最重要的生產必需品，裝卸橋就承擔著燃煤從船艙轉駁至煤場、輸煤皮帶的重要任務，對于整個電廠的動態穩定運行，其重要性不言而喻。根據運行的多年經驗及維護情況，著重介紹兩方面的內容，即大車控制回路改造和PLC壞點輸入、輸出模塊回用方法。

關鍵詞：裝卸橋；大車；溫度；電流；壞點；手持編程器；回用

作者簡介：勇小強（1972-），男，江蘇宜興人，江蘇協聯熱電集團有限公司電熱檢修部，工程師。（江蘇 宜興 214203）

中圖分類號：TM64 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）36-0233-02

裝卸橋整車機構包括大車運行、小車牽引、小車總成、膠帶輸送機、拖纜裝置等組成。由于電力生產的連續不間斷及煤場條件惡劣的特殊性，使得電氣設備故障不斷，威脅整個電廠的連續安全運行。如何降低故障率和盡快、安全、經濟地維護好設備，成為一個亟待解決的課題。①

一、大車回路改造

大車運行由兩臺驅動臺車及從動臺車組成，在剛性腿側裝有一臺驅動臺車，共驅動四個車輪。在柔性腿側裝有一臺驅動臺車，驅動兩個車輪。驅動方式為帶制動器的YZRE電機驅動側裝式蝸輪蝸桿減速器，減速器輸出軸上的小齒輪帶動車輪的齒圈，實現車輪的轉動。每年大車電機都要燒毀8～10臺，由于現場條件限制等因素，更換電機工期較長，若遇異常天氣（大雨、大風、冰雹等）則更加困難，稍有不慎就會造成燃煤輸送的中斷，導致停爐、停機及中斷供熱等重大事故。另外，船中燃煤不能及時上岸，還必須支付運輸單位不菲的延擱費和其他額外費用。

1.燒大車電機原因分析

為改變疲于奔命的被動狀況，電氣維護人員嘗試做了一些具體的工作。如：利用紅外線測溫儀和紅外線成像儀定期測量電機各部件溫度、溫升、運行技術參數等，并進行分析；檢查正反轉接觸器主觸頭并及時檢測調整壓力；電刷與整流子的接觸情況和調整刷簧壓力在合適范圍；定期清掃電機表面積灰，疏通表面散熱風道等。由于采取了這些常規的檢查和保養，一定程度上降低了故障發生頻率，但卻未能徹底解決大車電機燒毀的故障。

2012年7月，大車電機又連續發生多次燒毀。針對這一不正常現象，結合平時積累的數據及歷次檢修記錄，發現有以下共同點：電機表面溫度較高，發熱情況明顯；解體后定轉子繞組無明顯短路情況，但發熱明顯，甚至碳化、脫落，堵塞定轉子氣隙，卡住定轉子使得轉子不能轉動；電機風道由于積灰嚴重，容易堵塞，影響散熱。

通過以上分析，再結合現場各種因素和平時觀察，初步認為問題出在行車工的操作上。大車電機電氣一次原理比較典型，由凸輪控制器控制。電動機型式為繞線式，為達到調速目的，其轉子回路串有五檔電阻，切除與投入電阻有接觸器控制，啟動過程中由一檔起步逐加速至五檔。而在實際運行中，由于配煤、轉煤及運煤任務比較繁重，特別是隨著公司產能擴大等因素，裝卸橋工作量更加繁重。行車工為了不影響班組產量及勞動競賽成績，從而影響到個人經濟利益，片面為了追求運煤速度，大多不按照規程要求逐檔加速，而是直接把手柄推到五檔起步。眾所周知，繞線式電機轉子串電阻，首先是為了調速，但更重要的的原因是為了取得足夠大的起動轉矩，克服機械拖動中的靜摩擦力，而在電動機起動時選擇最高檔起步，電動機啟動轉矩小，必然造成電動機起動時間加長。電動機啟動電流一般為額定電流的4～7倍，根據焦耳定律Q=I2Rt可知，電動機啟動過程中產生的熱量是正常運行的16～49倍，且電動機在啟動時轉速較低，散熱能力也是最弱的時候，由于啟動時間加長，使得電動機繞組及各部件溫度劇升，表1左側為電動機啟動時外殼溫度。還有頻繁的正、反轉，使得電動機幾乎有40%的時間處于啟動過程中，繞組高溫使得電機絕緣迅速老化，最終使得電動機因絕緣損壞而燒毀。[1]

2.改造方案

由于準確地找到了問題的根源，對大車控制回路重新進行設計和改造：

（1）在控制回路中增加零位聯鎖繼電器，并在零位啟動回路中串入其余四檔過電流繼電器常閉接點，以保證啟動時只能在零位啟動。另一方面，任何一個過電流繼電器過電流動作均能使啟動線圈失電，斷開控制回路，而使大車電動機得到可靠的保護。

（2）每一檔加速回路的接觸器線圈并接一只時間繼電器，其時間繼電器常開接點去接通下一級加速回路，加速過程中能夠達到依次逐檔加速，從而使轉子回路電阻逐檔切除，直到轉子回路電阻全部切除，大車全速前進。反轉原理與正傳原理類似。

（3）正轉控制回路中串反轉接觸器常閉接點，在反轉控制回路中串正轉接觸器常閉接點，達到正反轉互鎖的目的。

（4）在大車電動機尾部加裝一臺0.75kW軸流風機，電源取自大車控制柜內，當大車控制柜一得電風機便啟動，吹去電動機表面積灰，使大車電動機風道通暢，散熱效果明顯。

3.改造后效果測試與跟蹤

與原回路比，最大的變動就是將原來由人工手動控制變速改為由時間繼電器按照整定時間來控制逐檔加速，凸輪控制器僅相當于一個正反轉的位置開關，而位置開關一至五檔只起到一個控制電動機正反轉的按鈕作用。電阻切除時間與操作人員不再有關系，杜絕了操作人員因習慣性違規操作而引起的設備事故。

改造后，在相同環境溫度下，夏季行車連續運行4小時后，大車電機外殼溫度如表1右側所示。

從表1可看出，類似環境溫度下，改造后溫度下降了約36℃。運行至今大車電機未發生一次由于溫度高而損毀的事故，節約了大量費用。由于設備事故故障檢修時間的縮短，可利用時間的提高，有力地保證了配煤、轉煤、運煤任務的完成。

二、PLC壞點輸入、輸出模塊回用方法

裝卸橋控制器采用無錫光洋SR21系列作為裝卸橋PLC，由于使用年代長、使用頻率高，在日常使用過程中一些輸入、輸出模塊開始有部分點損壞，整體更換模塊價格比較昂貴，但由于每個模塊上都有備用點，且配備了無錫光洋的手持編程器，因此存在壞點模塊回用成為可能。

1.現場結構

整個PLC模塊排列順序（面對盤面自右到左）：

第一模塊是CPU

第二模塊是抓斗起升開閉機構（俗稱主、副揚）輸入模塊（16點空2點）（主揚是開閉，副揚是起升）

第三模塊是抓斗起升開閉機構（俗稱主、副揚）輸出模塊（16點空6點）（主揚是開閉，副揚是起升）

第四模塊是牽引機構（俗稱小車）輸入模塊（16點空4點）

第五模塊是牽引機構（俗稱小車）輸出模塊（16點空9點）

第六模塊是大車運行機構輸入模塊（16點空2點）

第七模塊是大車運行機構輸出模塊（8點空1點）

第八模塊是空模塊

2.回用方法介紹

輸入模塊只有一種（16點），輸出模塊有兩種，一種為8點，一種為16點。

（1）將手持編程器接在正常工作的PLC上，讀出完整版的PLC內部程序指令以備修改時對照。

（2）輸入模塊每8點有一輸入公共端C，當輸入模塊為16點時，有兩個輸入公共端C，相互不連通，所以如要將第一組內任一點移到第二組上時需將輸入公共端短接。

（3）輸出模塊每8點有一輸出公共端C，當輸入模塊為16點時，有兩個輸入公共端CA、CB，相互不連通，所以如要將第一組內任一點移到第二組上時，需將輸入公共端短接。

（4）輸出模塊每4點有一輸出公共端C，當輸入模塊為8點時，有兩個輸入公共端C1、C2，相互不連通，所以如要將第一組內任一點移到第二組上時需將輸入公共端短接。

3.回用步驟

當某一點出現故障后，可按以下步驟進行備用點回用：用一段一點對一點的小程序檢測輸入、輸出模塊其余點正常；將PLC電源斷開，將故障點接線改接到備用點上，注意輸入、輸出公共端的接線；插入手持編程器，將手持編程器打到“停止”位置，送上PLC電源；將程序定位到需要修改數據的地方，直接將地址修改為新位置的地址；手持編程器打到運行位置，斷開PLC電源，拔下手持編程器；控制回路的測試；投運整個裝卸橋做運行試驗。

注意：當找到要修改的程序指令時，直接寫入新的指令即能改寫舊的指令，再查看前后指令是否有缺失。一般一個輸入或輸出點，只需要修改兩條指令即可。

4.手持編程器修改程序常用命令

三、結論

裝卸橋在電廠及其他廠礦企業均具有使用頻繁、環境惡劣及直接影響整個生產流程等特點，因此它的調試、檢修與故障處理對于電氣檢修人員來說相當重要，同時還需要綜合的技術知識。除了一般的電氣知識以外，還要對變頻器及PLC軟件有所了解，熟悉裝卸橋的工藝流程以及機械構造。期望通過本文，在提高電氣檢修與行車工對于裝卸橋的使用維護上有所裨益。

注釋：

①劉建勝，孟培森.100T/H裝卸橋使用說明書[Z].杭州：杭州華新電力技術工程公司，1995：2-5.

②可編程程序控制器SR21系列用戶手冊（第二版）[Z].光洋電子（無錫）有限公司，2003：62-66.

參考文獻：

[1]耿旭明，趙澤民.電氣運行與檢修1000問[M].北京：中國電力出版社，2004.