电厂皮带给煤机问题分析及改造

李 建，张志勇

(河北西柏坡发电有限责任公司，石家庄 050400)

发电厂燃料输煤系统的主要设备是互相联系的多个皮带机，通过它们把煤送到需要的地方。皮带给煤机是一种皮带运行速度可以调节的运输机械，主要由驱动电机、减速机、辊筒、皮带、拉紧装置等组成，其皮带宽，运载的燃煤量大。一般位于翻车机的受煤斗下方，负责把翻车机卸下的火车煤按照配煤要求不定量地输送给其它大皮带。皮带给煤机运行速度的改变由变频器驱动电动机来实现。

1 皮带给煤机存在的问题

西柏坡发电有限责任公司一公司(简称“西柏坡公司”)输煤系统现有4台皮带给煤机(简称PGA1、PGA2、PGB1、PGB2)，均采用按钮加继电器控制变频器，配电柜内线路繁杂。由于各种原因，自1993年投产以来，皮带给煤机的故障越来越多，尤其是2005年以后各种故障发生次数均明显增加，处理时间大大加长，已经影响到火车卸煤的速度和配煤的质量。更换电气元件需要一定费用，按照相关规定，如果火车卸煤超过正常计划的时间，公司也会遭受经济损失。

2 原因分析

在2006年至2007年进行数据归类统计后，技术人员对1、2期4台皮带给煤机的55个故障进行分析，发现皮带速度不能调节以及皮带速度显示不准这2个问题比较突出，制约着系统的正常运行，主要包括以下三方面。

2.1 调速按钮故障

按照西柏坡公司燃料电气检修规程，电气按钮应清洁、动作灵活、绝缘良好、通断正常。按照原设计，在集控室控制台和现场都有调速按钮(1台皮带给煤机有8个，包括电源投入、上升、下降、停机)，方便两地的操作人员进行调速，但是在频繁使用一段时间后，按钮都会出现卡涩、脱落、损坏等现象致其失灵，造成电机不能调速。在输煤系统PLC升级后的调试适应期内，火车来煤又较多，按钮操作比以前更加频繁，因此故障率较高。2007年下半年，4台皮带给煤机共更换了11个按钮。

2.2 调速继电器故障

按照西柏坡公司燃料电气检修规程，继电器应清洁、动作灵活、节点通断良好、无烧毁现象。在原设计中，配电室盘调速单元内都有许多调速继电器(1台皮带给煤机有4个)，配合调速按钮指令进行升降调速。调速继电器在一段时间的频繁使用后，同调速按钮一样会出现卡涩、绕组过热、节点不通等现象，造成电机不能调速。

在统计的故障中，调速继电器老化发生次数较少于按钮故障。2007年下半年内4台皮带给煤机共更换了7个继电器。

2.3 皮带速度显示不准

皮带给煤机转速显示单元配合指针式转速表使用，于1995年投入。技术人员在配电室盘内检测4个转速显示单元，发现其内部元件已经老化，导致转速表显示不稳定。2007年8月发现其中有一个单元内专用的放大器已经损坏，没有备件，厂家也不再生产，这样就使1台皮带给煤机的转速长期不能显示。皮带速度显示不准会导致皮带的真实转速不能正常显示，严重影响调速。

3 改造措施

2008年6月，西柏坡公司对输煤程控系统的PLC工业计算机进行了大规模升级换代，将门子S5系列工控机改为美国昆腾140CPU67160系列热备系统暨上位机画面操作管理。新系统增加了许多新功能(如模拟量输入输出、网络通信等)，结合Unity Pro软件，为皮带给煤机的改造提供了良好的平台。可根据升级后新PLC系统和软件，统一改进调速、 显示装置单元，采用新的控制方式。

3.1 由上位机操作皮带升降速

在新的输煤系统PLC中，有模拟量输入、输出模块，可对现场变频器直接进行模拟量控制。修改上位机画面和下位软件，去掉实体调速按钮，改用鼠标和键盘在上位机画面上操作虚拟按钮，进行皮带升降速。改造后去除了容易损坏的调速按钮，克服了机械节点疲劳磨损等缺点，操作更加简单方便。

3.2 去掉调速继电器

从现场变频器查找电缆线芯连接PLC模拟单元输出模块，直接从PLC的模拟单元输出4～20 mA模拟量进行转速控制。这种方法代替以前继电器的机械节点控制，克服了机械节点易损坏的缺点。

修改上位机画面和下位软件，增加虚拟数字键盘，通过0～50 Hz的数字频率指令改变现场皮带转速，电机频率为50 Hz时，转速为980 r/min。频率改变转速的调速曲线示意见图1。

3.3 改进转速显示

去掉集中控制室的指针式转速表，再从现场变频器查找电缆线芯连接PLC模拟单元输入模块，模拟单元接收变频器输出的模拟量4～20 mA信号，通过修改上、下位软件可以使皮带电机的转速(0～980 r/min)以数字量精确地显示在上位机的画面上。通过精确的数字模拟转速表，代替了由电路板做的指针式转速表，故障率降低，可靠性大大提高。

图1 调试曲线示意

4 改造效果

改造完成后，通过跟踪检查,4台皮带给煤机的故障总数已经大大减少,目前每月的故障总数已经降到2次以下，改造效果明显。

本次改造改进了皮带给煤机的控制回路，基本没有大的物质成本。但是优化系统程序后，不仅保护了电动机和大功率变频器等主要设备，降低了设备故障发生率，而且大大减少了非正常压车时间，保证了卸煤连续性，间接地提高了配煤质量。

5 结束语

皮带给煤机是一种运输速度可以调节的短皮带机，广泛应用在发电厂、港口、钢厂等地。结合某电厂皮带给煤机调速系统经常出现故障而影响输煤系统正常运行的情况，充分利用皮带给煤机升级后PLC的模拟输入输出功能，与变频器有机结合，除去了易出故障的机械元件，改进了上位机应用软件画面，使调速操作数字化，提高系统运行的可靠性。