电厂管带机控制系统设计及应用

林智勇，王月芳

(湖南省电力勘测设计院，湖南 长沙 410007)

电厂管带机控制系统设计及应用

林智勇，王月芳

(湖南省电力勘测设计院，湖南 长沙 410007)

从管带机驱动装置、控制系统组成、控制逻辑、保护元件动作要求和数据监控等方面，介绍了一种基于PLC的管带机控制系统。

管带机；控制系统；PLC；SPIDER。

1 管状带式输送机的现状

管状带式输送机(以下简称管带机)由日本JPC公司于1964年提出， 20世纪70年代末进入实际应用阶段，并通过应用实践，已基本形成了设计理论和产品系列。由于它具有密闭输送物料、可实现空间曲线布置、大倾角输送等几个方面特点，给带式输送机技术带来了革命性的变革，发展十分迅速，先后已向12个国家和地区转让了此项技术。我国在20世纪90年代引进了管状带式输送机设计制造技术，开始了管带输送机的设计制造工作，并为电力、化工、煤炭等行业提供了多条管带机。

在大唐华银金竹山电厂扩建工程中，采用四川省自贡运输机械有限公司生产的管带机进行输灰，这也是湖南省内电厂第一次采用管带机进行输灰。

图1 管带机头部(转运站侧)

图2 管带机尾部(灰库侧)

该工程管带机头尾均为室内布置，头部(包括驱动装置)布置于厂外灰场转运站内(图1)，尾部布置在厂内灰库下方(图2)，主要功能是把通过湿式搅拌机调湿的灰从厂区送至山凹中的贮灰场。整个管带机控制系统由湖南省电力勘测设计院进行设计，一次性通过调试运行成功。

2 管带机驱动装置介绍

管带机驱动装置采用瑞典赫格隆(HÄGGLUNDS)液压驱动系统，该驱动系统由两台驱动滚筒、三台液压马达、两套动力站及SPIDER液压控制系统组成。赫格隆液压驱动系统包括三台主油泵电机、油箱、油泵等组成的动力站及低速大扭矩液压马达。其中一台驱动滚筒两端配装两台液压马达，另一台驱动滚筒两端配装一台液压马达及一台逆止器。

图3为瑞典赫格隆(HÄGGLUNDS)液压动力站内部结构图。

图3 瑞典赫格隆(HA GGLUNDS)液压动力站

整个管带机驱动系统包括以下电气供电：

⑴3台200 kW 主电机，需要普通电源，3路380 VAC，50 Hz，3相。

⑵1台油箱加热器，需要普通电源，1.5 kW，1路380 VAC，50 Hz，3相。

⑶1台控制器电源，需要1路保安电源220V AC，5A。

⑷3台5.5 kW风冷冷却器电机，需要普通电源，3路380VAC，50Hz，3相。

⑸1台冲洗电机，需要普通电源，5.5 kW，1路380 VAC，50 Hz，3相。

3 控制系统介绍

管带机PLC控制系统设计采用MODICON QUANTUM系列产品，配置相应的IO模块及通讯模块，双网冗余，光纤连接进入灰网。在电厂试运和生产过渡期间，灰场转运站内设一上位机操作员站，实现对管带机系统的就地监控和运行操作。由于它通过光纤连接进入灰网，灰网又接入辅控网，实际上管带机系统可实现就地、灰网及辅控三级控制与监视。

管带机PLC控制系统在管带机运行过程中，接收相关保护检测元件信号，通过管带机电气控制柜，SPIDER液压控制系统对管带机进行协调控制。

整套管带机PLC控制系统还包括如下配套元件、电气控制柜及液压控制系统：

⑴保护元件：在机头机尾设置跑偏开关，检测皮带跑偏；机头设置物料倾斜开关，检测落料口堵料；在机尾设置撕裂开关，检测皮带撕裂；沿途安装20个拉绳开关，分为10组，运行人员沿途巡查发现异常时，通过拉绳开关给PLC发迅紧急暂停。

⑵报警元件：从干灰库至灰场沿线设置20个电铃报警，电铃设计为可同时在灰场值班室上位机和灰场值班室内就地按钮两种操作方式。当要启动管带机时，通过电铃报警，通知管带机沿线值班巡视人员即将启动管带机。管带机全长1384 m，20个电铃沿途等间距均布，置于管带机上方，共分为两组配电，每组电铃10个。

⑶管带机PLC控制系统配有4个电气控制柜，其中1号、2号、3号电气柜中自带软启动器及旁路接触器分别控制3台主油泵电机，4号柜分别控制油箱加热器、风冷电机及冲洗电机。

⑷瑞典赫格隆SPIDER液压控制系统：接收PLC的指令，对液压系统进行控制，包括液压马达调速，对4号电气控制柜中设备启停。在油箱温度超温时，SPIDER控制系统启动风冷电机，液压马达出口部分油进入风冷电机进行风冷再生；油箱温度过低时，启动电加热器对油进行加热。液压马达上装有一测速编码器，SPIDER控制系统接收马达转速，可由PLC选择开环或闭环控制转速。

3.1 管带机控制系统控制逻辑

⑴启动过程

①PLC向SPIDER发出冲洗电机启动信号；②SPIDER向液压站4号电控柜给出冲洗电机启动信号；③液压站4号电控柜向PLC和SPIDER给出冲洗电机运行信号；④PLC收到冲洗电机运行信号后，延时5 min，PLC发出1＃主电动机软启动器启动信号；⑤1＃主电动机软启器旁路运行后，依次延时1 min启动2＃、3＃主电动机；⑥三台主电动机均旁路运行后，SPIDER向PLC发出液压动力站已准备好信号；⑦延时1-2 min后，PLC向SPIDER给出1个液压马达启动信号；⑧SPIDER反馈给PLC液压马达已启动信号，作为PLC与SPIDER的液压马达启动握手信号。PLC收到握手信号后，进行液压马达提速；⑨PLC发出速度指令信号，SPIDER按速度开始起动；可一次提速至100%，也可分步完成。

⑵正常停机

①PLC发出降速指令；②液压马达转速为零后皮带机停止，再延时1 min，PLC停止3台主电动机和冲洗电机；

⑶ 液压系统内部故障紧急停机

①液压系统内部故障时，SPIDER直接将三台主电机和冲洗电机停止；②同时，SPIDER发出1个紧急停机信号给PLC，液压系统出现严重故障，运行人员应尽快排除故障。

⑷PLC要求紧急事故停机

①PLC给出紧急事故停机信号；②液压系统停止液压马达，不停止主电机和冲洗电机；③事故原因查明并排除后，给出相关速度指令，启动液压马达；④事故较为严重时，PLC发出指令，停止冲洗电机和主电机；⑤电气故障造成1台主电动机停机，PLC检测到某台主电动机电流为零时，按正常程序停止液压马达，再停止其它两台主电机和冲洗电机。

3.2 管带机保护元件动作要求

⑴管带机上保护元件：

机头，轻度和重度跑偏开关各2个；

机尾，轻度和重度跑偏开关各2个；

机头，转速监控器1个；

机头，物料倾斜开关1个；

机尾，撕裂开关5个，在湿式搅拌机下方布置。

⑵皮带轻度跑偏，PLC只报警但不停机，运行人员应及时检查；管带机上其它保护元件动作时，PLC报警同时均发出停机指令。

⑶拉绳开关故障时，保护元件送至PLC的干接点信号由常闭变为常开；其它保护元件故障动作时，保护元件送至PLC的干接点信号均由常开变为常闭。

3.3 管带机数据监控

⑴三台主电机A、B、C三相电流以4～20mA信号送PLC，设定相应的电流保护定值实现过载延时和过流速断。

⑵三台主电机均埋有Pt100铂电阻，由PLC温度模块接收温度值输入。测量值为铂电阻温度减去室温即温升，接近温升最大值时应报警，超过温升应停机检查。

⑶液压马达运行压力由SPIDER送至PLC，4～20mA信号，满刻度值应与赫格隆液压站数据一致。

⑷液压马达转速由安装在一台液压马达上的旋转编码器输将转速信号送SPIDER，SPIDER除用此转速信号进行转速PID闭环调节外，还将转速4～20 mA信号送至PLC。在PLC中，可作转速显示，并可由一定的计算公式(Pw=K×P×V)计算液压马达的轴功率，系数K由瑞典赫格隆公司确定。

⑸PLC上位机设计有管带机运行模拟画面显示，将监测数据进行实时曲线处理，历史数据存储及显示，以便在故障时查找事故地址、事故原因和事故数据。

4 结语

在大唐华银金竹山电厂扩建工程中，管带机输灰试运行一次性成功通过，投产后管带机控制系统设计稳定、可靠，有效地对输灰生产工艺进行监控，同时管带机控制系统通过光纤连接进入灰网控制系统，能实现整个除灰系统的协调运行。

[1] 龚欣荣.管状带式输送机简介[J].矿山机械，2000，(8).

Design and Application of the Control System of a Pipe Conveyer Based on PLC

LIN Zhi-yong, WANG Yue-fang
(Hunan Electric Power Design Institute, Changsha 410007, China)

This paper present a Control System of the pipe conveyer based on PLC through the driving equipment、Control System’s composing、Control logic、protecting component’s acting request and data monitoring and controlling etc.

pipe conveyer; control system; PLC; SPIDER

TM621

B

1671-9913(2010)06-0053-03

2010-10-14

林智勇(1974-)，男，湖南浏阳人，硕士，工程师，主要从事热工自动化控制系统设计与研究。