圆形煤场堆取料机电气控制系统浅析

2014-03-06宋凌玲

机电信息 2014年36期

宋凌玲

（广东粤电靖海发电有限公司，广东揭阳515223）

0 引言

堆取料机是现代化大型工厂必备的散料装卸设备，不仅可以把散状物料按照一定的堆料要求堆在贮料场，完成堆料作业，还可以把贮料场的物料按照一定的取料工艺运送到用料场所，完成取料作业。随着环保意识的逐渐增强，堆取料机技术进一步发展，圆形煤场堆取料机逐渐代替了常规的敞开式条形煤场堆取料机，避免了常规堆取料机作业时所产生的大量扬尘对周边环境造成的大量污染。在现代工业中，积极推进堆取料机的电气控制，加强对设备的运行监护，可以实现堆取料机作业的环保、高效、自动化控制。

1 圆形煤场堆取料机简介

1.1 煤场系统简介

靖海电厂的煤场系统采用圆形煤场方案，料堆内径8m、外径120m，且每个煤场内均装设一台由德国SCHADE公司生产的堆取料机。圆形煤场堆料系统采用不设俯仰结构的悬臂式皮带堆料机，取料设备采用链条刮板式取料机，且每个煤场都设置了2路落煤斗及活化给料机，一路用于正常上煤，一路用于取料机故障时紧急供煤以及处理煤场底煤。煤场为钢结构网架屋盖和钢筋混凝土侧墙组成的全封闭结构，并采用工业电视进行监控，每个圆形煤场安装3个摄像头分布于各角度，对整个煤场进行实时监控。

1.2 堆取料机的结构组成

堆取料机由中心柱、悬臂式皮带堆料机、刮板式取料机、润滑系统、电气设备控制系统组成。堆料和取料作业时，堆料回转机构和取料回转机构层次分明，互不干涉，是两个运行相互独立的系统，可以实现堆料和取料作业的同步进行。悬臂式皮带堆料机通过堆料回转机构，以中心柱为轴心进行旋转；刮板式取料机是由横跨在圆形煤场的半门架结构所支撑，也是绕着中心柱作定心旋转；润滑系统用于向作相对运动的零件表面输送定量的清洁润滑油，以减小摩擦阻力，减轻机件的磨损；电气控制系统则在整个设备运行中实现自动控制、保护、监视以及测量等功能。

2 圆形煤场堆取料机的工作原理

堆料原煤从进煤皮带直接输送到堆取料机进料槽，进料的皮带机360°水平回转，连续运行自动卸料并以“锥—壳”的方式堆积，在圆形煤场内形成外径120m、内径8m，最大高度为31.9m的环形煤堆。

取料时取料机构在回转驱动装置的驱动下，以中心柱为转轴，作360°旋转圆周运动。取料时，旋转升降型的刮板式取料机从预选择的料堆表面开始一层层刮取物料后送到中心柱下部的卸料漏斗，再通过活化给料机将物料连续送到皮带传输机上。取料出力通过调节刮板切割深度和回转速度的方式实现。

3 堆取料机电气控制系统的组成

在堆取料机的整个运行过程中，采用电气控制系统进行控制。圆形煤场内安装有LD－1激光测量系统，盘煤设备的扫描仪安装在堆料机上，在输煤控制室进行操作，可对煤场进行360°扫描。扫描后的数据经储量计算以数据形式和三维图形输出，盘煤系统同时提供与电厂现有的数字化管理系统的通讯接口，可在电厂数字化管理系统中实现报表和图形的输出。每台堆取料机配备安装有无线局域网路由器，堆取料机PLC通过无线路由器与上位机通讯，实现整机远程监控操作。

控制系统主要完成以下几个功能：信息采集；进行自动模式下的集控手动操作和全自动堆取料；在线监测系统运行中的相关参数和设备状态；故障下及时报警并进行跳闸保护。

控制系统由下面几个子系统组成：回转控制系统、行走控制系统、皮带控制系统和HMI人机界面监控系统。在堆取料机的电气控制柜上可实现手动和半自动两种操作方式。

堆取料机电气系统中的核心技术包括：PLC控制系统、变频器。使用PLC控制系统代替相对复杂的继电器，大大降低了故障率，减少了维修的不便，提高了运行可靠性和响应速度。此外，PLC控制系统可以通过编程对外部检测和操作点实现控制，从而控制电机的正常运行。在悬臂回转控制系统中采用了交流变频调速，运用变频器驱动电机不仅可以实现无极调速和软启动，而且减少了启动电流，大大改善了电机性能。

4 堆取料机运行监护要点

随着现代科技的飞速发展，堆取料机的设备监护技术也得到了进一步发展，更加智能化、人性化，在控制系统中采用HMI人机界面监控和全方位的视频监控技术，对设备的良好运行和监护起到了重要的作用。在设备运行监护过程中，有以下几个要点：

4.1 保证监护设备的正常运行

HMI人机界面监控不仅可以将堆取料机的运行状况和具体参数实时显示在监控界面上，还可以通过仿真按钮对各种工作信号进行仿真控制，将图形和报警信息显示出来。为了更好地观察设备现场作业情况，监护人员可以通过安装的视频监控系统将堆取料情况尽收眼底，并根据出现的问题及时采取措施，提高作业效率。故保证监护设备的正常运行，对于提高整个堆取料系统的效率、预防故障的发生有着重要的意义。

4.2 堆取料机采用整机保护

堆料机和取料机采用安全工作夹角保护：当堆料臂或取料臂回转时，夹角达到30°，感应式夹角限位开关动作，堆料臂或取料臂停止回转，此时堆取料机操作不受影响；若感应式夹角限位开关不动作，堆料臂或取料臂继续回转，机械式夹角限位开关动作，堆取料机电气室总电源将跳闸。此外，设有堆取料机各部分急停按钮，遇有紧急情况时按动急停按钮，堆取料机整机停止运行，总开关跳闸。

4.3 堆取料机常见故障及处理方法

在悬臂式皮带系统中，会经常出现皮带减速机输入、输出的键和键槽损坏的情况，经过多次故障抢修，我们发现是因为减速机和电机地脚采用摇臂支撑形式，由于作业需要，大臂经常变换高度，使得减速机和电机地脚持续受到不同方向的拉力，日积月累导致故障的发生。处理方法：对摇臂支撑加强维护，增加检修次数，并在减速机的非传动端加入垫圈，以降低振动幅度。此外，悬臂皮带易跑偏，磨损严重，使用寿命大大缩短。造成此故障的原因有：悬臂皮带要完成其作业，需要不断地正反转运行，皮带清扫器无法正常发挥作用，使得煤料随着皮带卷入轮中，造成皮带磨损、跑偏的现象。面对此类故障，我们采用的处理方法为：严格控制取料量，防止煤料过满和欠缺，减少煤料随皮带进入齿轮现象的发生，同时，选取优质、耐用的皮带，从而保证皮带的使用寿命。

在堆取料机运转过程中，常见的电气故障有：控制回路故障、电缆故障、电机故障以及电气元件故障等。仅仅通过监控设备查找故障的原因是远远不够的，只有深入了解设备操作现场具体情况、掌握相应电气控制知识，并根据实际情况随机应变，才能快速处理故障问题。例如，堆取料机上面的卷盘电缆经常损坏，造成故障停机，当操作人员手动停机时，由于操作时间差极易造成物料堵塞的故障，甚至导致人员伤亡和重大财产损失。为解决这一问题，可以采用堆取料机无线控制器代替控制电缆进行控制。堆取料机无线控制器具有无线双向控制功能，配置简单，使用方便，既可解决堆取料机电缆损坏影响生产的问题，而且维护方便，节省了人力和物力。

监测设备运行状态并在故障发生后及时加以处理，大大提高了圆形煤场堆取料机的工作效率和运行性能，实现了高效、人性化的控制。