CST在元寶山電廠輸煤系統(tǒng)中的應用技術問題探討

張鐵柱

摘 要：該文對火電站輸煤系統(tǒng)可控啟動裝置（CST）進行了簡要介紹，并且基于元寶山發(fā)電有限責任公司的廠外輸煤系統(tǒng)的生產(chǎn)實踐，著重對CST裝置在長距離輸煤系統(tǒng)中的典型缺陷及其原因進行解析，提出了具有針對性的改進措施。

關鍵詞：CST裝置 輸煤系統(tǒng) 應用

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0071-02

元寶山發(fā)電廠和元寶山露天煤礦同屬內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市元寶山區(qū)行政所轄，位于赤峰東北約35 km。廠外輸煤系統(tǒng)是將元寶山露天煤礦選矸車間的篩下煤或洗后煤經(jīng)帶式輸送機系統(tǒng)運至元寶山發(fā)電廠三期工程受煤倉。帶式輸送機總長度為5.557 km。在實際使用中，輸送帶是粘性彈性體，大型帶式輸送機的輸送帶由于其重負及慣性的影響，啟動不平穩(wěn)，啟動電流對電網(wǎng)的沖擊較大，且在制動力、慣性力的瞬間作用下產(chǎn)生的應力變化相當大，瞬時變化引起各承載件的動載荷變化，會加速托輥的損壞，縮短輸送帶的使用壽命。元寶山輸煤系統(tǒng)的104段和107段均采用美國羅斯維爾生產(chǎn)的CST可控啟動裝置。系統(tǒng)的啟、停靈活性和運行的可靠性得到了顯著提高。

1 CST的定義及優(yōu)點

CST即可控啟動傳輸裝置，是指在控制的某段啟動時間內(nèi)，通過控制啟動加速度來確保帶式輸送機按要求的速度曲線平穩(wěn)地啟動，到達額定運行速度，同時使電機的啟動電流和輸送帶的啟動張力控制在允許范圍內(nèi)。CST是采用美國技術生產(chǎn)的一種傳動系統(tǒng)，是專門為平滑啟動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離膠帶輸送機而設計的。它由傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。CST可控啟動裝置在輸煤系統(tǒng)中主要有以下優(yōu)點。

（1）帶式輸送機可使用單臺，亦可使用多臺CST裝置驅動，啟動負載之前驅動電機空載啟動，而CST輸出軸并不運動。當驅動電機達到滿轉速時，控制系統(tǒng)逐漸增加，每臺CST離合器上的液壓壓力，啟動輸送機并逐漸加速到滿速度，使得輸送機在被加速至滿速度之前，有一個緩慢而均勻的預拉伸過程。

（2）有較小的啟動（制動）加速度，輸送帶是一種粘彈性體，要求緩慢啟動，逐漸加速，需要較長的啟動時間和較小的加速度。使用CST裝置的帶式輸送機啟動平穩(wěn)，可在較低的力矩及加速度狀態(tài)下投入運行，消除膠帶過大的張力。

（3）CST也可以像控制輸送機啟動那樣控制輸送機的停車，通過延長停車時間，可以降低對膠帶的動態(tài)沖擊力。可以確保每臺驅動電機分擔相同的負載。合理地進行功率平衡，功率平衡是通過控制每臺CST離合器的壓力，并允許一臺或幾臺CST的離合器進行輕微打滑來實現(xiàn)的。

2 CST運行中的問題及原因分析

CST可控啟動裝置在元寶山電廠實際運行中總體來說運行效果比較好，但是其在運行中也出現(xiàn)了一些問題。下面對缺陷原因進行了詳細分析。

（1）風扇葉片震動導致發(fā)生刮磨現(xiàn)象。事故現(xiàn)場檢查觀察確認結果是冷卻風扇電機手動盤車靈活，軸承沒有損壞，但風扇葉片均發(fā)生了根部斷裂，風扇外部護罩有明顯變形，油-空氣冷卻器與風扇相鄰處有明顯刮卡痕跡，部分油管損傷、漏油，風扇電機地腳松動。檢查#2油-空氣冷卻器的風扇，發(fā)現(xiàn)各葉片撓度有明顯差別，運行中葉片振動較大。根據(jù)以上情況，初步推斷認為#1、#2油-空氣冷卻器著火后風扇葉片的金相組織發(fā)生了明顯變化（其中#1油-空氣冷卻器的風扇表現(xiàn)較為嚴重），部分葉片運行中存在明顯的振動，其空氣動力特性顯著改變，并使葉片根部發(fā)生交變應力作用，逐漸使根部處發(fā)生變形，導致部分葉片的工作位置明顯偏斜，與冷卻器發(fā)生刮磨。由于葉片均為懸臂結構，發(fā)生刮磨后導致更嚴重的振動和根部變形，并很快導致根部斷裂，斷裂的葉片具有較大的沖量和破壞力，導致其他葉片瞬間斷裂并嚴重刮卡，使冷卻器油管嚴重受損、漏油。

（2）突然斷電時，發(fā)生最嚴重的動力學問題（動應力波造成的振動），應力波即應力和應變擾動的傳播形式，其傳播的基本條件是介質(zhì)的可變形性和慣性。輸煤系統(tǒng)的傳送帶正好為彈性體符合條件，突然斷電時產(chǎn)生動應力波造成振動。

（3）在人員管理方面，工作人員的職業(yè)技能不夠。啟動廠外輸煤系統(tǒng)后，值班員經(jīng)過1小時25分后發(fā)現(xiàn)CST可控啟動裝置的#1油-空氣冷卻器有異音，及時通知了集控室并向班長匯報，但是集控室并未做出準確的判斷和足夠的重視，進而采取果斷的處理措施，班長只是令值班員進行密切監(jiān)視。從而錯失了最佳的修復時間，以至于造成油-空氣冷卻器的風扇葉片全部脫落、油管漏油嚴重、104段的輸煤系統(tǒng)急停的重大后果。

3 CST在輸煤系統(tǒng)運行問題的解決措施

通過以上對CST可控啟動裝置運行中出現(xiàn)的問題及成因分析，采取有效的解決措施完全可以降低此次事故的損失，以及防止類似事故的再次發(fā)生。

（1）加強對系統(tǒng)的檢修維護力度。工作人員及時對系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題，立即解決問題。例如發(fā)現(xiàn)風扇葉片震動，及時進行維修，就不會導致冷卻器油管嚴重受損、漏油的嚴重后果。并且在以后的生產(chǎn)工作中要按期進行調(diào)整對輪、更換濾芯、清洗、緊固等工作。

（2）最嚴重的動力學問題（動應力波造成的振動）發(fā)生在突然斷電時，通過3種途徑來解決這個問題：一是在輸入軸安裝飛輪，使得電機在斷電后的一段時間內(nèi)，依靠慣性，對膠帶機提供動力；二是對電控系統(tǒng)提供不間斷電源，使得反饋信號繼續(xù)存在，控制繼續(xù)存在；三是在液壓系統(tǒng)通向高壓控制腔的管道中增加閉鎖閥，一旦斷電，閉鎖閥從開路變?yōu)閱蜗蜷y，高壓腔內(nèi)油壓能保持一段時間。

（3）加強巡檢、監(jiān)控人員技能。元寶山電廠此次事故雖然104段油-空氣冷卻器有異音的情況被及時發(fā)現(xiàn)，向上級報告，但由于判斷失誤，出現(xiàn)異音狀況沒有得到足夠的重視和果斷進行處理，導致油-空氣冷卻器嚴重損壞。所以為避免此類事故的再次發(fā)生應有針對性地加強運行人員的崗位技能培訓，努力提高運行人員的崗位技能。

4 結語

文章所提出的CST可控啟動裝置在廠外輸煤系統(tǒng)試生產(chǎn)中得到實踐。從生產(chǎn)現(xiàn)場的情況來看，能夠保證皮帶機系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。受到現(xiàn)有設備條件和機械工程師個人能力的限制，廠外輸煤系統(tǒng)CST可控啟動裝置的完備性和經(jīng)濟性仍有較大改進空間。相信隨著科學技術的不斷提高和設備性能的不斷完善改進，設備與人員之間的關系會不斷趨向和諧，從而最終實現(xiàn)CST在廠外輸煤系統(tǒng)中的廣泛應用。

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