某工程输煤电动三通控制问题及解决方案分析

卢艳林，李 辰

(中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430071)

0 引言

目前，电动三通装置在火力发电厂输煤系统中大量应用，三通挡板可实现物料的输送通道切换，使上游输煤系统中的物料能够分配到下游双路受料系统中的任意一路胶带机上，实现物料的交叉运行。

某工程为海外工程，按照合同约定采用中国设计标准。其中输煤系统根据GB 50660—2011《大中型火力发电厂设计规范》要求，采用一路运行、一路备用，并具备双路同时运行条件的双路胶带机[1]，在转运站实现通道转运切换，部分输煤流程图如图1 所示。1A 胶带机可通过1 号转运站的电动三通A 装置将物料分配到2A 和3A 任意一路胶带机上，1B 胶带机可通过1 号转运站的电动三通B 装置将物料分配到2B和3A 任意一路胶带机上，最终均可以卸煤到1 号煤场或2 号煤场，从而实现该工程卸煤系统物料的交叉运行。

图1 部分输煤系统工艺流程图

1 某工程电动三通设备电气配置

某工程电动三通装置采用中国设备，主要由三通管、转轴、挡板、电动推杆、电机及电控箱(选配)等组成，如图2 所示。电动三通装置的工作原理为：电动机接受来自远方控制系统—输煤程控或分散控制系统(distributed control system，DCS)—或就地电控箱的指令而转动，驱动电动推杆向前或向右运动，在连杆的作用下，挡板绕着转轴向后或向左转动，当推杆运动到触发行程开关动作的位置时，挡板转动到相应的极限位置，三通管内形成左侧或右侧的通路，来控制物料的流动方向。

图2 电动三通装置

该工程电动三通装置未配置成套电控箱，配电设备采用工程所在国当地某品牌塑壳加双接触器3RT202 正反转回路，配电及控制原理图如图3 所示。

图3 电动三通配电及控制回路图

2 现场问题

根据该工程低压柜制造商提供的电气图纸，电动三通设置双接触器，可通过远程DCS 或三通装置就地控制站按钮实现三通正转或反转，即左侧或右侧通的功能。当电动三通切换左侧或右侧通时，电机无法通过推杆到位信号连锁实现自动停止，三通设备就地和开关柜没有到位显示，且三通装置推杆成套提供的到位开关类型为适用电源交流24 ～240 V 的感应开关。

三通挡板若无推杆到位信号，会导致推杆电机堵转，极易烧毁，严重影响输煤系统的正常运行，增大检修工作量[2]。本工程中三通装置厂家提供的位置检测元件为接近开关，且为无触点开关，无法为低压开关柜内电气控制回路提供到位接点以连锁停止推杆电机达到保护作用。

3 问题分析

现场出现开关柜与电动三通装置电气控制无法配合的问题，经查主要原因如下：

1)在订购三通装置时，由于某些原因业主方取消了电动三通装置厂家自带的具备完整控制功能的电控箱。

2)该低压开关柜制造商对其供电的三通设备特性不了解，简单地认为其为正反转设备，开关柜内电气回路仅提供正转、反转回路接口而无电动推杆行程到位控制及超位联停推杆的保护回路。

3)各方对接近开关、行程开关以及限位开关的区别认识不清。设备供货协议中出现“采用接近开关，接近开关提供一对常开、一对常闭接点”的要求。实际上接近开关又称为无触点行程开关，以电磁信号(非接触式)作为输入动作信号，适用于“通过信号”。接近开关大多由一个高频振荡器和一个整形放大器组成。振荡器振荡后，在开关的感应面上产生交变磁场，当金属物体接近感应面时，金属体产生涡流，吸收了振荡器的能量，使振荡器减弱以致停振。振荡与停振是两种不同的状态，由整形放大器转换成二进制的开关信号，从而达到检测位置的目的。行程开关主要由类似按钮的触头系统和接受机械部件发来信号的操作头组成。行程开关用来反映工作机械的位置变化(行程)，生产机械运动部件模块撞击行程开关时，行程开关触点动作用以发出指令改变电动机的工作状态。如果把行程开关安装在工作机械行程的终点处，以限制其行程，就称为限位开关。限位开关不仅是控制电器，也是实现终端保护的保护电器。

行程开关为有触点开关，适合进行单方向位置检测，当物体接近预先设置的限位位置物体时，开关的连杆驱动开关接点引起接点位置的变位。由于有触点，其相对寿命更短。行程开关和限位开关都是位置开关，行程开关用来检测行程，可作为输入信号控制电路在一定距离动作。而限位开关检测限制位置的信号，起停止、保护的作用。在了解三类开关特性后，才能选择合适的类型用于三通电气控制回路以达到预期功能并保护设备。

4 解决方案探讨

为解决电动三通推杆电机左、右侧到位无法停止造成电机烧毁以及现场无到位指示等问题，考虑以下几个方案。

方案一：由电动三通装置厂家提供具有一对常开、一对常闭接点的行程及限位开关，并将该接点接入低压开关柜内电气回路中实现，如图4 所示。

图4 中取消了原就地紧急跳闸回路，增加行程及限位开关连锁回路。ZXK 为行程开关，XW1、XW2 为限位开关，通过在正反转回路中增加串接行程开关及限位开关的常闭辅助结点，实现超位后常闭接点断开联停电动推杆电机运行功能，达到保护推杆电机的作用，并将ZXK、XW1、XW2 到位及超位接点信号送至DCS 显示。

图4 改造后的三通电气控制接线图

方案二：由电动三通装置厂家提供继电器扩展接近开关到位接点，并将该接点接入低压开关柜内正反转运行及停止的电气控制回路中。

方案三：由电动三通装置厂家提供具备完整电气控制回路的电控箱，箱内含塑壳开关以及正反转双接触器动力回路以及完善的电气控制回路如图5 所示，低压柜厂家柜内仅提供塑壳馈线开关。

图5 三通电气控制箱原理图

控制箱中分别设置了三通挡板右开位置行程开关SQ1、左开位置行程开关SQ2 以及左开限位开关SQ3、右开限位开关SQ4，通过继电器KA1、KA2、KA3、KA4 分别扩展行程开关和限位开关接点，将相应的行程开关及限位开关信号串接在右开和左开控制回路中，完成行程控制和限位保护，并在控制箱上设置了就地左开到位和右开到位的指示灯回路。

5 现场采用的解决方案及原因

对于以上三个解决方案，综合考虑成本、工期以及现场设备改造的可行性，最终选择了方案一，即由电动三通装置厂家提供符合要求的行程及限位开关，并对低压开关柜内电气回路进行修改以解决问题。而另外两个解决方案中，方案三由于需要重新向国内三通设备厂商购置配套电气控制箱，箱内需配套完整的塑壳开关、双接触器以及配套控制及信号元器件，成本最高。且该工程为海外工程，设备采购周期长被首先否决。方案二受限于现场输煤转接端子箱尺寸，箱内设备布置较为紧凑，已不便安装扩展继电器而未被采用。

6 结语

该工程因各方对接近开关、行程开关以及限位开关认识不清导致三通设备控制及保护电气回路出现问题，受现场具体情况以及工期所限选用了方案一作为解决方案。实际上，行程开关和限位开关作为接触式的检测装置，存在可靠性较差、使用寿命短、操作频率低等缺点，现场长期使用过程中容易出现损坏的情况。接近开关作为非接触式的检测装置具备工作可靠、寿命长，功耗低操作频率高以及适应输煤系统相对恶劣的工作环境等多项优点，因此建议在三通设备订货时成套订购配置采用接近开关作为行程及到位控制。对于限位开关，因其仅作为到位行程开关失灵时运行超限的备用，动作几率较低，可采用有辅助触点的普通行程开关或接近开关。对于犁煤器等需要到位连锁停止的同类设备，也适用于此建议方案。