伸縮給料器電控優化

錢國棟，陳非華能曹妃甸港口有限公司

伸縮給料器電控優化

錢國棟，陳非
華能曹妃甸港口有限公司

皮帶輸送機轉接采用伸縮給料器可以實現一對多給料，增加流程靈活性，但是在寬皮帶、高帶速和大流量的皮帶機系統中需要保證給料器的穩定、可靠運行，可以從其電控系統驅動、監控、程序等方面進行改進，本文將介紹結合實際工藝，進行的相關優化方案和措施。

伸縮給料器；限位；變頻器；PLC

一、相關問題

伸縮給料器（又稱伸縮頭或給料小車）是皮帶輸送機系統在轉接中應用的設備，相對于傳統的分叉漏斗一對二模式，實現了一對多，提高了流程靈活性，近年來在港口、電廠散料裝卸中得到廣泛采用。華能曹妃甸煤碼頭在翻堆、取裝作業線上幾處重點轉接機房選用了該種設備，特別是取裝線上采用了多工位（對應4條皮帶和1個檢修位），極大豐富了該碼頭裝船流程。但是，該港皮帶機帶速達4.8m/s，帶寬2.2m，運力達到6000-8000t/h，皮帶負載、驅動力、張緊力都較大。如何保證伸縮給料器在各工位間行走、對位以及流程運行中穩定、可靠，在故障發生時反應及時、控制影響，從而滿足大流量作業的各項需求是本設備設計制造及調試的重點，也是未來保證運行效果的難點。

二、優化措施

針對華能曹妃甸煤碼頭皮帶機系統主要參數和運行狀態要求，在伸縮給料器的設計、制造過程中，除了機械結構上在帶寬、帶速等滿足皮帶參數、根據流量、張力等加強結構穩定等措施外，針對如何穩、準、快地運行，在電控設計設置上做了一下措施：

1、根據結構特點，在電機上安裝增量編碼器，測量驅動速度，作為變頻器信號反饋和速度調節的方案基礎上，選擇靠近頭部承重結構處的一個從動輪，在上面安裝絕對值編碼器，一方面可以實時取得伸縮給料器的實際位置信息、計算實際行走方向和速度，便于本機所配置小型PLC控制的運行和對位更準確、安全；另一方面可以利用準確的位置信號，通過程序中設置合理加減速區域、時間、變速比率公式（如線性斜坡）等控制變頻驅動，使得運動更穩、反映更快。

2、根據皮帶負載、帶速及生產需要，配置了2臺18kW變頻器，驅動部采用2臺變頻電機及行星減速機驅動方式，為保證安全留有一定的冗余能力，正常驅動更穩定，應急時考慮單臺可慢速對位。利用變頻驅動在調速、扭矩等特性優勢，設計速度可調范圍達到0.01-0.11m/s，實現運行狀態穩、調速范圍寬、啟動停止反應快，尤其是利用變頻控制技術，在作業工位到位停機時，避免皮帶反作用力下出現溜車、錯位；而且有效抵消皮帶張力、帶速等外部干擾，在PLC控制下可以達到提高對位準確性，解決了漏煤撒煤。

3、增加安全限位，在各個工位、前后減速區域、前后停止、編碼器校正等設置工業電子接近開關，感應精度高、反應靈敏，與前述的編碼器配合，滿足自動化作業和電控系統自校驗的需要；并在原方案中增加設置前后極限位置的機械型式撥桿限位及硬線停機連鎖，利用機械限位穩定可靠的特點，做到保護全面，軟硬結合，防止機損事故。

4、為提高作業流程自動化控制，優化加強了伸縮給料器PLC與中控主控PLC的通訊和數據傳遞，原有已經設計了采用硬線對伸縮給料器工位、運行方向、是否故障狀態、作業指令等進行信號傳遞的基本措施。在此基礎上創新的利用港區全場布置的管控系統工業以太網通訊線路，將伸縮給料器PLC程序、運行狀態傳送到中控室的集控用工控機中，實現由技術人員可以從中控室遠程查看設備狀態、診斷設備故障問題、配合現場調試等工作，提高了技術設備管理的信息化、智能化、便捷化。

5、依靠PLC間數據通訊，在中控室PLC中增加對現場伸縮給料器運行狀態的監控程序，通過采集現場PLC、編碼器等的信號、預定參數模型、編制控制指令，分析伸縮給料器運行是否超時、判斷設備是否故障、是否對位正確，與上述4點的措施形成輔助校正，進一步保障安全生產。比如，通過監控在中控操作員發出運行指令后，現場伸縮給料器絕對位置的變化參數（變大或變小）是否與指令要求的一致、速度是否在要求范圍、運行和到位時間是否在標準數值內等分析對比，如果出現不同，則直接從中控PLC處發出故障判定，防止生產作業流程進一步啟動，以免大流量皮帶故障延時造成嚴重的撒落煤甚至堵塞設備情況。

三、總結歸納

本項優化是在設備設計初期，結合廠家提供資料，以圍繞生產實際工況為核心，減少設備故障和防范故障擴大為目標，經過對有關文件、程序的研討分析，進行電控硬件配置和軟件優化，提出了上述幾點措施和改進意見，由于比較科學合理，在后期的設計和制造中得到貫徹，目前本項目涉及的8臺套伸縮給料器均到場完成了安裝和調試。期間工作中，得到了相關廠商（衡陽運機、焦作科瑞森、中國港灣等）的支持配合，在此表示誠懇感謝。同時作為我公司開展“小微創新”活動的一個積極案例，項目建設和設備管理人員得到了技術鍛煉視野拓展。希望借此案例闡述促使更多人將創新思考與現場作業結合，理論與實踐并重，在工作中實現才智的力量，并對國產散料裝卸設備的優化改造起到一定促進作用。

[1]焦作科瑞森.華能曹妃甸項目伸縮頭《電氣原理圖》.

[2]施耐德《施耐德變頻ATV71說明書》.