圓形煤場取料機運行操作模式優(yōu)化探究

國能浙江寧海發(fā)電有限公司 劉春宇

1 引言

國能浙江寧海電廠一期4×630MW 機組鍋爐燃煤按燃燒器分層原則，燃用兩種煤為主燒神混煤和摻燒石炭煤。因此，為了保證鍋爐的燃燒安全性，在煤場則需要將這兩種煤進行徹底分開堆存。

圓形煤場堆取料機在原始設(shè)計時，取料機的運行工況單一，即煤場內(nèi)僅堆放單一種煤，取料機從小角度依次運行至大角度取料，直至將煤場內(nèi)的存煤取完，取料機的控制方式可以很好的實現(xiàn)且滿足要求。但在實際使用中，為了合理利用煤場儲煤空間，煤場內(nèi)需要存放兩種及以上煤種，取料機需要在不同煤堆上取煤，需要頻繁地對取料機進行轉(zhuǎn)堆移位操作。在當(dāng)前的控制方式下，不利于取料機的頻繁轉(zhuǎn)堆移位操作[1]。

本文以寧海電廠一期圓形煤場取料機為研究對象，重點提出取料機轉(zhuǎn)堆就位操作效率低的原因進行以下分析，并提出有效的解決措施，以提高取料機整體工作效率。

2 圓形煤場取料機工作原理和控制方式說明

2.1 圓形煤場取料機工作原理

圓形煤場取料機為刮板取料機，刮板固定在雙鏈條機構(gòu)上，通過尾部雙電機驅(qū)動鏈輪作循環(huán)運動，將取料機下部的煤刮入中心柱下的圓錐形煤斗中，并沿取料機上部空返至取料機頭部。取料機可以360°回轉(zhuǎn)取料，取料懸臂可以在－5°～＋39°俯仰進行抬落操作。

取料作業(yè)前將取料機移至需要取料的煤堆面上，取料機就位后，啟動鏈驅(qū)動裝置開始取料，取料機在取料范圍內(nèi)，通過半門架地回轉(zhuǎn)在煤堆面上行走，逐步分層向下取料，并通過刮板將煤刮至中心柱下的料斗內(nèi)。當(dāng)該平面走完后，操作取料機懸臂下降某一角度，取下一煤堆面的物料。取料機的行走速度決定刮板的側(cè)向吃進速度，卷揚機下降的距離決定刮板的切削高度。取料作業(yè)邊界，根據(jù)取料機的控制模式，由人為或取料機超聲波料位開關(guān)判斷。

2.2 圓形煤場取料機控制方式

圓形煤場取料機可實現(xiàn)“就地”和“遠方”兩種控制方式，其中：就地控制方式主要分為檢修模式、手動模式和自動模式；遠方控制方式主要分為遠方手動模式和遠方自動模式[2-3]。

2.2.1 檢修模式

用于取料機檢修后的試機操作，為非正常工作模式。在此模式下，取料機各機構(gòu)保護不動作于跳機，各保護僅起警告提示作用，取料機與活化給料機無聯(lián)鎖關(guān)系。同時，在此方式下，取料機的俯仰極限開關(guān)、取料臂防撞開關(guān)、堆料機與取料機之間的安全開關(guān)動作后不會跳閘動力電源主開關(guān)。取料機大車行走、俯仰卷揚機、鏈驅(qū)動刮板互鎖，各機構(gòu)只能進行單動操作。

2.2.2 手動模式（包括就地手動/遠方手動）

手動模式為正常工作模式。在此模式下，取料機與中心給料機有聯(lián)鎖關(guān)系，取料機各保護均能夠正常動作，并且可以發(fā)出報警提示。同時，只有在鏈驅(qū)動啟動后，才能夠操作取料機回轉(zhuǎn)及卷揚機下降。在此方式下，取料機的工作料位超聲波開關(guān)不起作用，但是取料機的安全料位超聲波開關(guān)仍起作用。

在中國由大國走向強國途中，站在新的歷史起點上，我們要激活歷史唯物主義的思想資源，從歷史中汲取智慧，為中國實踐創(chuàng)新與理論創(chuàng)新指明方向。當(dāng)前，為了走出原子化個人和社會分化有余而社會整合不足的困境，必須探尋建構(gòu)人類命運共同體的現(xiàn)實路徑。“人類”不是在對應(yīng)動物的語境中使用的，而是在“自我”與“他者”、“我”與“我們”的意義上使用的。如果人真正是一種“類存在物”，那么就要現(xiàn)實地思考：“人類”何以可能？“為了塑造一個反映我們共同目標(biāo)和價值觀的美好未來，共識至關(guān)重要。”[25]作為“人類”，我們需要從個人與共同體的角度來思考人作為一種社會性動物的意義。

2.2.3 自動模式（包括就地自動/遠方自動）

自動模式為正常工作模式，在此模式下，取料機與中心給料機有聯(lián)鎖關(guān)系，取料機各保護均能夠正常動作，并且可以發(fā)出報警提示。同時，只有在鏈驅(qū)動啟動后，才能夠操作取料機回轉(zhuǎn)及俯仰卷揚機下降。在此方式下，取料機的工作料位開關(guān)及安全料位開關(guān)將指導(dǎo)取料機進行回轉(zhuǎn)取料。

2.3 圓形煤場取料機操作規(guī)定及規(guī)范

取料機操作規(guī)程規(guī)定，設(shè)備必須在保護安全以及聯(lián)鎖狀態(tài)下運行，取料機取料作業(yè)時，只可以采用“手動或自動”模式，而“檢修”模式只作為設(shè)備檢修后單個機構(gòu)的調(diào)試使用。同時，切換操作方式時，必須將所有的設(shè)備停止運轉(zhuǎn)，否則運行中的設(shè)備將跳停。

為了防止取料機刮板碰懸臂的異常事件發(fā)生，對取料機開堆和回轉(zhuǎn)過煤堆操作進一步規(guī)范化，并對相應(yīng)操作程序進行了重新設(shè)定。

司機接到開堆或轉(zhuǎn)堆指令后，需要對現(xiàn)場煤堆高度進行實際查看，將取料機懸臂提升到工作限位動作，在取料機回轉(zhuǎn)至煤堆上方這個過程中刮板不啟動，如果回轉(zhuǎn)至煤堆邊緣時，已確認(rèn)煤堆將與懸臂刮板相碰時，則需要先啟動懸臂刮板，待取料機的電流穩(wěn)定后，再以一定的速度向煤堆回轉(zhuǎn)；如取料機懸臂回轉(zhuǎn)至煤堆上煤后，發(fā)現(xiàn)刮板與煤堆已相碰，則需要先將懸臂回轉(zhuǎn)出煤堆，待刮板啟動后，再進行回轉(zhuǎn)操作。在取料完畢后，應(yīng)該及時記錄取料工作面俯仰，并且在煤炭分布圖內(nèi)應(yīng)該真實反映出各煤堆高度的實際情況。

3 當(dāng)前取料機操作模式存在問題

3.1 取料機操作模式無法實現(xiàn)在線切換、機動靈活性差

取料機設(shè)計時考慮的運行工況單一，即煤場內(nèi)僅堆放單一種煤。但實際工況中，為滿足鍋爐燃燒要求，煤場單獨堆存燃煤大致分為三種，即主燒煤、石炭摻燒煤、劣質(zhì)摻燒煤。因此，取料機需在不同工作面上取料工作，需要頻繁地對取料機進行轉(zhuǎn)堆移位操作。但由于當(dāng)前取料機操作模式無法實現(xiàn)在線切換，切換操作時必須先將取料機各機構(gòu)全部停止運行方能操作，否則運行中的設(shè)備就會跳停，既增加了操作步驟的煩瑣性，同時降低了操作效率。

3.2 取料機大車回轉(zhuǎn)機構(gòu)保護聯(lián)鎖設(shè)計不合理，過保護聯(lián)動

在原始程序中，當(dāng)取料機大車回轉(zhuǎn)機構(gòu)出現(xiàn)故障時，保護邏輯是聯(lián)動跳停整個取料機構(gòu)。但根據(jù)實際工況，取料機大車回轉(zhuǎn)機構(gòu)與刮板鏈驅(qū)動機構(gòu)完全可以獨立區(qū)分，而且取料機在停止回轉(zhuǎn)100s 后，可以自動刮空停運。因此，當(dāng)取料機大車回轉(zhuǎn)機構(gòu)出現(xiàn)故障報警時，只需要保護聯(lián)鎖跳停回轉(zhuǎn)機構(gòu)即可，手動停止刮板運行或者待刮板達到靜止延時時自動停運。原保護邏輯的設(shè)定不但增加取料機頻繁操作和重載啟動的風(fēng)險，更影響了工作效率。

3.3 取料機操作模式不全面，無轉(zhuǎn)堆操作模式，無法滿足操作要求

3.4 取料機工作范圍和極限范圍角度設(shè)定方式不全面，靈活性差

在源程序中，取料機工作角度和極限角度的設(shè)定，只能夠在就地才能實現(xiàn)。即根據(jù)調(diào)度取煤要求來設(shè)定取煤工作范圍角度，根據(jù)其他檢修工作安全措施需要，設(shè)定極限范圍角度，即限制取料機可以回轉(zhuǎn)的行走范圍，界定檢修工作范圍。設(shè)定方式是就地將取料機就位至所需要取煤的工作面上，取料懸臂放在煤面左側(cè)范圍邊緣，就地操作臺確認(rèn)設(shè)定左側(cè)工作角度和極限角度，取料懸臂放在右側(cè)煤面范圍邊緣，就地操作臺確認(rèn)設(shè)定右側(cè)工作角度和極限角度，至此才能夠?qū)⑷∶汗ぷ鞣秶蜆O限工作范圍設(shè)定。

4 采取的解決措施

4.1 優(yōu)化取料機程序，使取料機操作模式具備在線切換功能

優(yōu)化程序梯級，統(tǒng)籌取料機五種操作模式優(yōu)化控制邏輯，實現(xiàn)取料機五種操作模式在線任意切換功能。在進行模式切換操作前，由人為給定取料機停止命令，使取料機先進行延時（100s）停機狀態(tài)。當(dāng)取料機進行延時（100s）停機狀態(tài)后方可以進行操作模式切換，待操作模式切換完成后，由人為重新給定取料機啟動命令即可，實現(xiàn)設(shè)備不停機即能進行模式切換功能，提高了操作靈活性，避免了誤操作造成設(shè)備運行存在的風(fēng)險。

4.2 優(yōu)化取料機保護邏輯，將大車回轉(zhuǎn)與刮板鏈驅(qū)動保護邏輯獨立區(qū)分

研究人員經(jīng)過反復(fù)試驗及現(xiàn)場實際情況，將取料機大車回轉(zhuǎn)保護邏輯進行優(yōu)化，獨立區(qū)分取料機大車回轉(zhuǎn)與鏈驅(qū)動保護聯(lián)鎖功能。優(yōu)化后當(dāng)取料機大車回轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障報警時，保護動作只聯(lián)鎖跳停回轉(zhuǎn)機構(gòu)，而刮板鏈驅(qū)動則保持繼續(xù)運行，刮板是否需要停運可以根據(jù)工況進行手動停運或者自動刮空停運。從而避免取料機刮板鏈驅(qū)動重載跳停，減少刮板鏈驅(qū)動頻繁操作和重載啟動的風(fēng)險，提高取料機操作性能和工作效率。

4.3 增加“解鎖手動”模式，轉(zhuǎn)堆操作采用此模式，且各機構(gòu)具備保護功能

優(yōu)化程序中，結(jié)合取料機實際轉(zhuǎn)堆就位工況，增加用于轉(zhuǎn)堆操作的“解鎖手動”模式。在此模式下，使取料機各機構(gòu)可以實現(xiàn)聯(lián)動或單動操作，并且卷揚機可以實現(xiàn)快速、慢速連續(xù)抬升或下降。除取料機與中心料斗活化給料機不聯(lián)鎖外，其他各機構(gòu)保護均能夠正常動作于跳機，這樣即能夠滿足操作規(guī)程要求，又能夠在一定程度提高取料機轉(zhuǎn)堆操作效率。“解鎖手動模式”取料機具體功能見表1。

表1 “解鎖手動模式”取料機具體功能

4.4 增加上位機角度輸入對話框，通過直接輸入角度來確定取料工作范圍和極限范圍

優(yōu)化上位機程序及操作界面，在操作畫面中增加角度輸入對話框，待確認(rèn)現(xiàn)場取料機實際所在角度與顯示角度一致時，通過輸入角度來確定工作范圍和極限范圍（極限范圍角度設(shè)定需要高權(quán)限），減少就地操作的復(fù)雜性，尤其是針對一個煤場多煤種取料作業(yè)方式，可以顯著縮短轉(zhuǎn)堆就位時間，提高操作靈活性。

5 結(jié)語

本文對取料機運行操作模式和程序優(yōu)化后，從各個角度對比分析，不管是從安全性還是從經(jīng)濟性看，使取料機更加有針對性、實用性和靈活性，顯著縮短轉(zhuǎn)堆就位時間，進一步提升了取料機整體運行效率。本技術(shù)的實施在同行業(yè)具有較好的推廣和借鑒意義。