伸缩给料器电控优化

钱国栋，陈非华能曹妃甸港口有限公司

伸缩给料器电控优化

钱国栋，陈非
华能曹妃甸港口有限公司

皮带输送机转接采用伸缩给料器可以实现一对多给料，增加流程灵活性，但是在宽皮带、高带速和大流量的皮带机系统中需要保证给料器的稳定、可靠运行，可以从其电控系统驱动、监控、程序等方面进行改进，本文将介绍结合实际工艺，进行的相关优化方案和措施。

伸缩给料器；限位；变频器；PLC

一、相关问题

伸缩给料器（又称伸缩头或给料小车）是皮带输送机系统在转接中应用的设备，相对于传统的分叉漏斗一对二模式，实现了一对多，提高了流程灵活性，近年来在港口、电厂散料装卸中得到广泛采用。华能曹妃甸煤码头在翻堆、取装作业线上几处重点转接机房选用了该种设备，特别是取装线上采用了多工位（对应4条皮带和1个检修位），极大丰富了该码头装船流程。但是，该港皮带机带速达4.8m/s，带宽2.2m，运力达到6000-8000t/h，皮带负载、驱动力、张紧力都较大。如何保证伸缩给料器在各工位间行走、对位以及流程运行中稳定、可靠，在故障发生时反应及时、控制影响，从而满足大流量作业的各项需求是本设备设计制造及调试的重点，也是未来保证运行效果的难点。

二、优化措施

针对华能曹妃甸煤码头皮带机系统主要参数和运行状态要求，在伸缩给料器的设计、制造过程中，除了机械结构上在带宽、带速等满足皮带参数、根据流量、张力等加强结构稳定等措施外，针对如何稳、准、快地运行，在电控设计设置上做了一下措施：

1、根据结构特点，在电机上安装增量编码器，测量驱动速度，作为变频器信号反馈和速度调节的方案基础上，选择靠近头部承重结构处的一个从动轮，在上面安装绝对值编码器，一方面可以实时取得伸缩给料器的实际位置信息、计算实际行走方向和速度，便于本机所配置小型PLC控制的运行和对位更准确、安全；另一方面可以利用准确的位置信号，通过程序中设置合理加减速区域、时间、变速比率公式（如线性斜坡）等控制变频驱动，使得运动更稳、反映更快。

2、根据皮带负载、带速及生产需要，配置了2台18kW变频器，驱动部采用2台变频电机及行星减速机驱动方式，为保证安全留有一定的冗余能力，正常驱动更稳定，应急时考虑单台可慢速对位。利用变频驱动在调速、扭矩等特性优势，设计速度可调范围达到0.01-0.11m/s，实现运行状态稳、调速范围宽、启动停止反应快，尤其是利用变频控制技术，在作业工位到位停机时，避免皮带反作用力下出现溜车、错位；而且有效抵消皮带张力、带速等外部干扰，在PLC控制下可以达到提高对位准确性，解决了漏煤撒煤。

3、增加安全限位，在各个工位、前后减速区域、前后停止、编码器校正等设置工业电子接近开关，感应精度高、反应灵敏，与前述的编码器配合，满足自动化作业和电控系统自校验的需要；并在原方案中增加设置前后极限位置的机械型式拨杆限位及硬线停机连锁，利用机械限位稳定可靠的特点，做到保护全面，软硬结合，防止机损事故。

4、为提高作业流程自动化控制，优化加强了伸缩给料器PLC与中控主控PLC的通讯和数据传递，原有已经设计了采用硬线对伸缩给料器工位、运行方向、是否故障状态、作业指令等进行信号传递的基本措施。在此基础上创新的利用港区全场布置的管控系统工业以太网通讯线路，将伸缩给料器PLC程序、运行状态传送到中控室的集控用工控机中，实现由技术人员可以从中控室远程查看设备状态、诊断设备故障问题、配合现场调试等工作，提高了技术设备管理的信息化、智能化、便捷化。

5、依靠PLC间数据通讯，在中控室PLC中增加对现场伸缩给料器运行状态的监控程序，通过采集现场PLC、编码器等的信号、预定参数模型、编制控制指令，分析伸缩给料器运行是否超时、判断设备是否故障、是否对位正确，与上述4点的措施形成辅助校正，进一步保障安全生产。比如，通过监控在中控操作员发出运行指令后，现场伸缩给料器绝对位置的变化参数（变大或变小）是否与指令要求的一致、速度是否在要求范围、运行和到位时间是否在标准数值内等分析对比，如果出现不同，则直接从中控PLC处发出故障判定，防止生产作业流程进一步启动，以免大流量皮带故障延时造成严重的撒落煤甚至堵塞设备情况。

三、总结归纳

本项优化是在设备设计初期，结合厂家提供资料，以围绕生产实际工况为核心，减少设备故障和防范故障扩大为目标，经过对有关文件、程序的研讨分析，进行电控硬件配置和软件优化，提出了上述几点措施和改进意见，由于比较科学合理，在后期的设计和制造中得到贯彻，目前本项目涉及的8台套伸缩给料器均到场完成了安装和调试。期间工作中，得到了相关厂商（衡阳运机、焦作科瑞森、中国港湾等）的支持配合，在此表示诚恳感谢。同时作为我公司开展“小微创新”活动的一个积极案例，项目建设和设备管理人员得到了技术锻炼视野拓展。希望借此案例阐述促使更多人将创新思考与现场作业结合，理论与实践并重，在工作中实现才智的力量，并对国产散料装卸设备的优化改造起到一定促进作用。

[1]焦作科瑞森.华能曹妃甸项目伸缩头《电气原理图》.

[2]施耐德《施耐德变频ATV71说明书》.