圆形煤场取料机运行操作模式优化探究

2023-05-17国能浙江宁海发电有限公司刘春宇

电力设备管理 2023年3期

国能浙江宁海发电有限公司刘春宇

1 引言

国能浙江宁海电厂一期4×630MW 机组锅炉燃煤按燃烧器分层原则，燃用两种煤为主烧神混煤和掺烧石炭煤。因此，为了保证锅炉的燃烧安全性，在煤场则需要将这两种煤进行彻底分开堆存。

圆形煤场堆取料机在原始设计时，取料机的运行工况单一，即煤场内仅堆放单一种煤，取料机从小角度依次运行至大角度取料，直至将煤场内的存煤取完，取料机的控制方式可以很好的实现且满足要求。但在实际使用中，为了合理利用煤场储煤空间，煤场内需要存放两种及以上煤种，取料机需要在不同煤堆上取煤，需要频繁地对取料机进行转堆移位操作。在当前的控制方式下，不利于取料机的频繁转堆移位操作[1]。

本文以宁海电厂一期圆形煤场取料机为研究对象，重点提出取料机转堆就位操作效率低的原因进行以下分析，并提出有效的解决措施，以提高取料机整体工作效率。

2 圆形煤场取料机工作原理和控制方式说明

2.1 圆形煤场取料机工作原理

圆形煤场取料机为刮板取料机，刮板固定在双链条机构上，通过尾部双电机驱动链轮作循环运动，将取料机下部的煤刮入中心柱下的圆锥形煤斗中，并沿取料机上部空返至取料机头部。取料机可以360°回转取料，取料悬臂可以在－5°～＋39°俯仰进行抬落操作。

取料作业前将取料机移至需要取料的煤堆面上，取料机就位后，启动链驱动装置开始取料，取料机在取料范围内，通过半门架地回转在煤堆面上行走，逐步分层向下取料，并通过刮板将煤刮至中心柱下的料斗内。当该平面走完后，操作取料机悬臂下降某一角度，取下一煤堆面的物料。取料机的行走速度决定刮板的侧向吃进速度，卷扬机下降的距离决定刮板的切削高度。取料作业边界，根据取料机的控制模式，由人为或取料机超声波料位开关判断。

2.2 圆形煤场取料机控制方式

圆形煤场取料机可实现“就地”和“远方”两种控制方式，其中：就地控制方式主要分为检修模式、手动模式和自动模式；远方控制方式主要分为远方手动模式和远方自动模式[2-3]。

2.2.1 检修模式

用于取料机检修后的试机操作，为非正常工作模式。在此模式下，取料机各机构保护不动作于跳机，各保护仅起警告提示作用，取料机与活化给料机无联锁关系。同时，在此方式下，取料机的俯仰极限开关、取料臂防撞开关、堆料机与取料机之间的安全开关动作后不会跳闸动力电源主开关。取料机大车行走、俯仰卷扬机、链驱动刮板互锁，各机构只能进行单动操作。

2.2.2 手动模式（包括就地手动/远方手动）

手动模式为正常工作模式。在此模式下，取料机与中心给料机有联锁关系，取料机各保护均能够正常动作，并且可以发出报警提示。同时，只有在链驱动启动后，才能够操作取料机回转及卷扬机下降。在此方式下，取料机的工作料位超声波开关不起作用，但是取料机的安全料位超声波开关仍起作用。

在中国由大国走向强国途中，站在新的历史起点上，我们要激活历史唯物主义的思想资源，从历史中汲取智慧，为中国实践创新与理论创新指明方向。当前，为了走出原子化个人和社会分化有余而社会整合不足的困境，必须探寻建构人类命运共同体的现实路径。“人类”不是在对应动物的语境中使用的，而是在“自我”与“他者”、“我”与“我们”的意义上使用的。如果人真正是一种“类存在物”，那么就要现实地思考：“人类”何以可能？“为了塑造一个反映我们共同目标和价值观的美好未来，共识至关重要。”[25]作为“人类”，我们需要从个人与共同体的角度来思考人作为一种社会性动物的意义。

2.2.3 自动模式（包括就地自动/远方自动）

自动模式为正常工作模式，在此模式下，取料机与中心给料机有联锁关系，取料机各保护均能够正常动作，并且可以发出报警提示。同时，只有在链驱动启动后，才能够操作取料机回转及俯仰卷扬机下降。在此方式下，取料机的工作料位开关及安全料位开关将指导取料机进行回转取料。

2.3 圆形煤场取料机操作规定及规范

取料机操作规程规定，设备必须在保护安全以及联锁状态下运行，取料机取料作业时，只可以采用“手动或自动”模式，而“检修”模式只作为设备检修后单个机构的调试使用。同时，切换操作方式时，必须将所有的设备停止运转，否则运行中的设备将跳停。

为了防止取料机刮板碰悬臂的异常事件发生，对取料机开堆和回转过煤堆操作进一步规范化，并对相应操作程序进行了重新设定。

司机接到开堆或转堆指令后，需要对现场煤堆高度进行实际查看，将取料机悬臂提升到工作限位动作，在取料机回转至煤堆上方这个过程中刮板不启动，如果回转至煤堆边缘时，已确认煤堆将与悬臂刮板相碰时，则需要先启动悬臂刮板，待取料机的电流稳定后，再以一定的速度向煤堆回转；如取料机悬臂回转至煤堆上煤后，发现刮板与煤堆已相碰，则需要先将悬臂回转出煤堆，待刮板启动后，再进行回转操作。在取料完毕后，应该及时记录取料工作面俯仰，并且在煤炭分布图内应该真实反映出各煤堆高度的实际情况。

3 当前取料机操作模式存在问题

3.1 取料机操作模式无法实现在线切换、机动灵活性差

取料机设计时考虑的运行工况单一，即煤场内仅堆放单一种煤。但实际工况中，为满足锅炉燃烧要求，煤场单独堆存燃煤大致分为三种，即主烧煤、石炭掺烧煤、劣质掺烧煤。因此，取料机需在不同工作面上取料工作，需要频繁地对取料机进行转堆移位操作。但由于当前取料机操作模式无法实现在线切换，切换操作时必须先将取料机各机构全部停止运行方能操作，否则运行中的设备就会跳停，既增加了操作步骤的烦琐性，同时降低了操作效率。

3.2 取料机大车回转机构保护联锁设计不合理，过保护联动

在原始程序中，当取料机大车回转机构出现故障时，保护逻辑是联动跳停整个取料机构。但根据实际工况，取料机大车回转机构与刮板链驱动机构完全可以独立区分，而且取料机在停止回转100s 后，可以自动刮空停运。因此，当取料机大车回转机构出现故障报警时，只需要保护联锁跳停回转机构即可，手动停止刮板运行或者待刮板达到静止延时时自动停运。原保护逻辑的设定不但增加取料机频繁操作和重载启动的风险，更影响了工作效率。

3.3 取料机操作模式不全面，无转堆操作模式，无法满足操作要求

3.4 取料机工作范围和极限范围角度设定方式不全面，灵活性差

在源程序中，取料机工作角度和极限角度的设定，只能够在就地才能实现。即根据调度取煤要求来设定取煤工作范围角度，根据其他检修工作安全措施需要，设定极限范围角度，即限制取料机可以回转的行走范围，界定检修工作范围。设定方式是就地将取料机就位至所需要取煤的工作面上，取料悬臂放在煤面左侧范围边缘，就地操作台确认设定左侧工作角度和极限角度，取料悬臂放在右侧煤面范围边缘，就地操作台确认设定右侧工作角度和极限角度，至此才能够将取煤工作范围和极限工作范围设定。

4 采取的解决措施

4.1 优化取料机程序，使取料机操作模式具备在线切换功能

优化程序梯级，统筹取料机五种操作模式优化控制逻辑，实现取料机五种操作模式在线任意切换功能。在进行模式切换操作前，由人为给定取料机停止命令，使取料机先进行延时（100s）停机状态。当取料机进行延时（100s）停机状态后方可以进行操作模式切换，待操作模式切换完成后，由人为重新给定取料机启动命令即可，实现设备不停机即能进行模式切换功能，提高了操作灵活性，避免了误操作造成设备运行存在的风险。

4.2 优化取料机保护逻辑，将大车回转与刮板链驱动保护逻辑独立区分

研究人员经过反复试验及现场实际情况，将取料机大车回转保护逻辑进行优化，独立区分取料机大车回转与链驱动保护联锁功能。优化后当取料机大车回转出现故障报警时，保护动作只联锁跳停回转机构，而刮板链驱动则保持继续运行，刮板是否需要停运可以根据工况进行手动停运或者自动刮空停运。从而避免取料机刮板链驱动重载跳停，减少刮板链驱动频繁操作和重载启动的风险，提高取料机操作性能和工作效率。

4.3 增加“解锁手动”模式，转堆操作采用此模式，且各机构具备保护功能

优化程序中，结合取料机实际转堆就位工况，增加用于转堆操作的“解锁手动”模式。在此模式下，使取料机各机构可以实现联动或单动操作，并且卷扬机可以实现快速、慢速连续抬升或下降。除取料机与中心料斗活化给料机不联锁外，其他各机构保护均能够正常动作于跳机，这样即能够满足操作规程要求，又能够在一定程度提高取料机转堆操作效率。“解锁手动模式”取料机具体功能见表1。