EG－2490型STOCK給煤機(jī)控制系統(tǒng)故障問題分析

張文嶺，魏方合，李世鵬

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴壁煤電股份有限公司化工分公司儀表公司，河南鶴壁 458000)

1 給煤機(jī)及其控制系統(tǒng)

河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴壁煤電股份有限公司煤化工甲醇項目采用了2臺沈陽施道克公司根據(jù)美國STOCK公司技術(shù)制造的 EG－2490型電子稱重給煤機(jī)，與其相匹配的磨煤機(jī)為 ZGM133G型中速棍式磨煤機(jī)。下面主要對EG－2490型STOCK給煤機(jī)及其控制系統(tǒng)進(jìn)行簡單介紹。

給煤機(jī)控制系統(tǒng)由電源板、輸入信號轉(zhuǎn)換卡(A1卡)、頻率/電流轉(zhuǎn)換卡(A2卡)/(A3卡)、196NT CPU板以及LED顯示器組成。給煤機(jī)輸入信號有啟停信號、調(diào)速指令信號(4～20)mA、測速電機(jī)反饋信號;輸出信號有驅(qū)動電機(jī)控制信號及提供給分布式控制系統(tǒng)(DCS)的反饋信號、觸點信號。微機(jī)控制系統(tǒng)的基本工作原理是:微機(jī)接受DCS提供啟停信號及給煤率指令信號，通過測量稱重信號計算出速度控制信號;轉(zhuǎn)速控制卡驅(qū)動調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)動達(dá)到所要求的速度，測速電機(jī)反饋信號送至微機(jī)組成閉環(huán)調(diào)節(jié)回路進(jìn)行PID控制給煤機(jī)轉(zhuǎn)速，從而使給煤 機(jī)穩(wěn)定運行在用戶要求的給定值上。該系統(tǒng)有2種運行方式:稱重方式和容積方式。

1.1 稱重方式

給煤率計算公式如下:

單位質(zhì)量(kg/m)×皮帶速度(m/s)=給煤率(kg/s)

給煤率可以按選定的以kg/h為單位顯示出來，對給煤率求和得到以選定的質(zhì)量單位的累積給煤量。

1.2 容積方式

當(dāng)稱重給煤機(jī)故障時自動切換到容積方式。容積方式是根據(jù)初始估計密度(地址02)中煤的初始估計密度確定電機(jī)轉(zhuǎn)速。其速度與給定指令信號(4～20)mA呈線性關(guān)系，該種方式下計量精度沒有保證，如果煤的密度不一致會有相當(dāng)大的誤差。應(yīng)根據(jù)不同的煤質(zhì)與負(fù)荷的曲線關(guān)系，由人工修改地址02中煤的密度值。

2 稱重給煤機(jī)的標(biāo)定

稱重給煤機(jī)的標(biāo)定十分重要，給煤機(jī)稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確性取決于標(biāo)定是否準(zhǔn)確。

標(biāo)定分兩步，即 CAL1和 CAL2，CAL1測出皮重和皮帶速度系數(shù)存儲于CPU中;CAL2測出量程系數(shù)存儲于CPU中，通過給煤率計算公式計算出稱重方式下的給煤率。具體操作步驟如下:首先應(yīng)確定皮帶上無煤，調(diào)整稱重傳感器拉桿使稱重輥與皮帶之間的間隙為0.5 mm;在控制箱同側(cè)皮帶皮帶擋邊外側(cè)垂直貼上4張反光標(biāo)定探紙，彼此間距離應(yīng)大于兩標(biāo)定探頭間距，將標(biāo)定探頭插入給煤機(jī)進(jìn)口側(cè)A和出口側(cè)B插孔內(nèi)，將標(biāo)定探頭連接線接至電源板后的 CAL－A和 CAL－B插孔內(nèi);在 OFF狀態(tài)下，按下CAL1，使給煤機(jī)開始運轉(zhuǎn)，顯示器右邊由0開始計數(shù)至8。電機(jī)停運后，顯示器上顯示8次皮帶速度測量的重復(fù)性誤差百分?jǐn)?shù)，顯示時間4.5 s。按“ENTER”建將標(biāo)定參數(shù)存儲到存儲器中，完成1次標(biāo)定。

檢查“自檢 (SELFTEST)”(SELF－)中 TEST 01)(SELFTEST 02)(SELFTEST 03)三個參數(shù)是否小于0.25%。重復(fù)幾次標(biāo)定過程，直至顯示皮重百分比變化、皮帶行程百分比變化、跨距百分比的變化均小于0.25%即告標(biāo)定成功。標(biāo)定工作還有重要的一步就是對A1、A2、A3三塊(4～20)mA輸入輸出轉(zhuǎn)換卡進(jìn)行標(biāo)定，以保證指令和反饋的精度。

3 故障代碼原因分析

STOCK給煤機(jī)控制系統(tǒng)具有故障自動檢測功能，當(dāng)故障發(fā)生時，會自動報警或停車，點亮狀態(tài)指示燈并輸出接點信號，記下故障代碼。無故障碼引起的停車，則跳閘 (TRIP)指示燈不亮，記錄。當(dāng)報警(ALRAM)或 TRIP指示燈亮，說明有故障存在，可按“ERROR RECALL(錯誤信息報告)”鍵顯示故障碼。

故障有兩種情況:一種是跳閘，表明存在一個使給煤機(jī)已經(jīng)停機(jī)的嚴(yán)重問題。如反饋信號丟失，電機(jī)啟動器有故障、轉(zhuǎn)速錯誤或探測到給煤機(jī)出口堵塞、探測到皮帶不運動、LOCAL就地或標(biāo)定方式下皮帶上存在物料時就會發(fā)生這種情況。另一種是報警，表示給煤機(jī)現(xiàn)在有需加以注意的問題，但還沒有嚴(yán)重到需立即停止給煤機(jī)的運行。為(錯誤信息報告)了判別問題，按ERROR RECALL鍵，錯誤代碼編號和診斷信息將會顯示出來。典型的故障有以下幾種。

3.1 故障碼01:A/D轉(zhuǎn)換器超出范圍

可能原因有:①稱重傳感器或稱重傳感器電纜有缺陷。②稱重傳感器傳感線路電壓不正確;③A/D轉(zhuǎn)換器有缺陷;④稱重跨距上超重;⑤ CPU故障。

3.2 故障碼02:讀取錯誤 A/D

可能原因有:①稱重傳感器傳感線路電壓不正確;②A/D轉(zhuǎn)換器有缺陷。

3.3 故障碼03:測速器反饋丟失

可能原因有:①測速傳感器感受到皮帶驅(qū)動電機(jī)不轉(zhuǎn)動，需檢查測速傳感器與電機(jī)齒輪之間的間距是否合適;②測速傳感器故障;③電機(jī)是否故障。

3.4 故障碼05:EEPROM書寫錯誤

可能原因是U15芯片或插座有缺陷。

3.5 故障碼07:給煤機(jī)出口堵塞

可能原因有:①給煤機(jī)出口閥門關(guān)閉或給煤機(jī)的出口落煤斗或落煤管堵塞;②給煤機(jī)出口堵煤傳感器靈敏度不合適;③給煤機(jī)出口堵煤傳感器故障。

3.6 故障碼08:LOCAL或標(biāo)定時皮帶上有物料

可能原因有:①在 LOCAL(就地)或標(biāo)定狀態(tài)操作時皮帶上旋葉報警器開關(guān)探測到物料的時間超過2 s;②皮帶上有煤，需在 LOCAL(就地)或標(biāo)定狀態(tài)運行之前關(guān)上給煤機(jī)入口閥門，清空皮帶。

3.7 故障碼11:電機(jī)啟動故障

可能原因有:①皮帶驅(qū)動電機(jī)不通電或在接到命令2 s內(nèi)斷電，電機(jī)啟動器或其輔助接觸器可能有缺陷;②控制命令沒有傳送到變頻器或變頻器運行反饋丟失。

4 典型故障案例的處理及預(yù)防

4.1 給煤量突然增加，隨后恢復(fù)到要求的給煤量

4.1.1 故障現(xiàn)象

給煤機(jī)在遠(yuǎn)方正常運行，給煤量響應(yīng)DCS指令50 t。給煤率反饋突然急劇增加至86 t左右，煤機(jī)電機(jī)電流急劇上升，給煤機(jī)轉(zhuǎn)速飛升，大約5 s后又迅速恢復(fù)至50 t左右。

4.1.2 故障處理方法

檢查給煤量 DCS指令正常，給煤機(jī)控制系統(tǒng)A1卡、A12卡、A3卡等硬件工作正常。判斷造成該故障的原因是由于現(xiàn)場干擾信號導(dǎo)致給煤機(jī)控制系統(tǒng)紊亂所引起。在給煤機(jī)2只稱重傳感器電纜上各加裝1只用于抗干擾的屏蔽磁環(huán)，消除現(xiàn)場干擾信號后，給煤機(jī)控制系統(tǒng)工作正常。

4.1.3 采取預(yù)防措施

在其他給煤機(jī)上全部加裝抗干擾屏蔽磁環(huán)，確保給煤機(jī)安全穩(wěn)定運行。在給煤機(jī)運行期間一定要關(guān)閉給煤機(jī)控制柜門，盡量隔絕外界干擾信號。同時要盡量避免在給煤機(jī)控制柜附近使用大功率的對講機(jī)、電焊機(jī)等設(shè)備，以免對給煤機(jī)控制系統(tǒng)造成干擾。

4.2 CPU板內(nèi)部參數(shù)突然變化，給煤機(jī)停運。

4.2.1 故障現(xiàn)象

給煤機(jī)遠(yuǎn)程正常運行，給煤量響應(yīng)DCS指令，給煤機(jī)突然故障跳閘，就地顯示故障代碼03，是給煤機(jī)皮帶電機(jī)故障或電機(jī)測速探頭故障。而且故障復(fù)位后給煤機(jī)不能啟動。

4.2.2 故障處理方法

故障出現(xiàn)后，我們首先檢查了給煤機(jī)皮帶電機(jī)和電機(jī)測速探頭，結(jié)果是正常。再檢查給煤機(jī)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置時發(fā)現(xiàn)08項參數(shù)設(shè)置為0，變頻器不接受給煤機(jī)控制系統(tǒng)A2板的輸出，修改08參數(shù)為1后給煤機(jī)可以正常啟動。給煤機(jī)在跳閘之前一直在遠(yuǎn)程正常運行，響應(yīng)DCS指令，可以確定給煤機(jī)在啟動前參數(shù)設(shè)置正確，08參數(shù)設(shè)置為1;但在跳閘后檢查時發(fā)現(xiàn)08參數(shù)設(shè)置為0，導(dǎo)致給煤機(jī)無法啟動。所以我們判斷08參數(shù)是在給煤機(jī)運行期間從1跳變到0，結(jié)果出現(xiàn)給煤機(jī)CPU程序紊亂現(xiàn)象。

4.2.3 采取預(yù)防措施

為確保給煤機(jī)今后的正常運行，應(yīng)在給煤機(jī)停機(jī)和備機(jī)期間對所有CPU板卡和庫存?zhèn)淦穫浼M(jìn)行檢查測試。在有條件的情況下，提前在給煤機(jī)上試轉(zhuǎn)。給煤機(jī)停機(jī)或檢修后，再啟動前應(yīng)檢查系統(tǒng)各參數(shù)設(shè)置，以確保參數(shù)設(shè)置的正確性。

4.3 運行信號突然丟失，出現(xiàn)短時間停運現(xiàn)象

4.3.1 故障現(xiàn)象

給煤機(jī)運行信號突然丟失，給煤量下降，給煤率反饋下降，給煤機(jī)電機(jī)電流下降，給煤機(jī)出現(xiàn)短時間停運現(xiàn)象，隨即給煤機(jī)自動恢復(fù)正常運行。而且給煤機(jī)沒有出現(xiàn)事故跳閘，就地也無報警信號。

4.3.2 故障處理方法

故障出現(xiàn)后我們經(jīng)過分析認(rèn)為導(dǎo)致該缺陷的原因可能有:①給煤機(jī)控制繼電器FS觸點發(fā)生抖動;②給煤機(jī)供電電源電壓不穩(wěn)，出現(xiàn)波動;③給煤機(jī)的CPU故障。但我們對給煤機(jī)進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)FS繼電器觸點吸合良好，給煤機(jī)供電電源電壓穩(wěn)定。最終我們確定是給煤機(jī)CPU板出現(xiàn)的軟故障，造成了這樣的故障出現(xiàn)。更換CPU板后，在運行期間再沒有發(fā)現(xiàn)運行信號丟失的現(xiàn)象，處理效果良好。

4.3.3 采取預(yù)防措施

在給煤機(jī)啟動前應(yīng)仔細(xì)檢查柜內(nèi)接線，保證接線牢固，同時檢查繼電器及交流接觸器閉合正常。檢查給煤機(jī)各項參數(shù)設(shè)置，保證參數(shù)設(shè)置的正確性，在有條件的情況下，提前對給煤機(jī)進(jìn)行試運轉(zhuǎn)。

4.4 在動力電源波動或電源切換時出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象

4.4.1 故障現(xiàn)象

運行人員在對給煤機(jī)動力電源進(jìn)行切換時，由于給煤機(jī)控制系統(tǒng)瞬間斷電，給煤機(jī)控制回路中自保持回路繼電器斷開，導(dǎo)致在給煤機(jī)電源切換過程中給煤機(jī)跳閘。

4.4.2 故障處理方法

經(jīng)過認(rèn)真研究給煤機(jī)控制原理，我們對給煤機(jī)控制回路進(jìn)行了改造。在原有給煤機(jī)控制自保持回路中并聯(lián)一路時間繼電器，讓時間繼電器延時2 s斷開。當(dāng)給煤機(jī)做電源切換時，如果給煤機(jī)自保持控制回路瞬間出現(xiàn)掉電斷開，但并聯(lián)的時間繼電器仍然導(dǎo)通，當(dāng)給煤機(jī)動力電源切換完成后，給煤機(jī)能夠保持正常運行。

4.4.3 采取預(yù)防措施

檢修人員應(yīng)定期檢查時間繼電器工作正常，保證其狀態(tài)良好。同時注意將延遲時間設(shè)置正確，否則無法實現(xiàn)保持功能。

4.5 給煤機(jī)給煤量無法增加

4.5.1 故障現(xiàn)象

運行人員遠(yuǎn)方啟動給煤機(jī)，DCS指令從10 t/h增加至35 t/h，但給煤機(jī)實際給煤量始終為10 t/h。實際給煤量就是不響應(yīng) DCS指令，給煤量增加不上去。

4.5.2 故障處理方法

檢查發(fā)現(xiàn)給煤機(jī)控制系統(tǒng)不接受 DCS指令的原因是A1卡故障，實際給煤量按給煤機(jī)內(nèi)部參數(shù)設(shè)置的最小給煤量10 t/h給煤。更換新的A1卡后給煤機(jī)給煤量響應(yīng)DCS指令，按照運行人員輸入的給煤量給煤。

4.5.3 采取預(yù)防措施

在給煤機(jī)啟動前應(yīng)對 A1卡進(jìn)行校準(zhǔn)，保證 A1卡無故障。工作人員應(yīng)對給煤機(jī)進(jìn)行定期的檢查，檢查項目包括:①柜內(nèi)所有接線是否牢固可靠;②給煤機(jī)控制系統(tǒng)板件是否牢固，插件是否接觸良好;③給煤機(jī)控制系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置是否正確;④給煤機(jī)稱重系統(tǒng)是否需要重新標(biāo)定;⑤給煤機(jī) A1、A2、A3卡校準(zhǔn)是否準(zhǔn)確;⑥在條件允許的情況下，對給煤機(jī)進(jìn)行試運行，在試運期間對給煤機(jī)進(jìn)行啟動停止實驗，頻繁變動給煤機(jī)給煤量指令，充分考察給煤機(jī)控制系統(tǒng)響DCS指令的能力。同時在試運期間檢查給煤量反饋、電機(jī)電流、變頻器頻率、電機(jī)轉(zhuǎn)速等信號是否正常;⑦在試運期間再次檢查給煤機(jī)參數(shù)設(shè)置及反饋信號是否正常。

4.6 給煤機(jī)控制失控

4.6.1 故障現(xiàn)象

變頻器12～33 Hz，給煤量10～22 t/h，在接受DCS4～20mA信號時，控制系統(tǒng)無反應(yīng)，變頻器輸出無變化。給煤機(jī)控制失控，造成后續(xù)系統(tǒng)不能正常運行，查看自動診斷功能顯示面板無錯誤代碼。

4.6.2 故障處理方法

故障出現(xiàn)后我們對A1/A2/A3卡進(jìn)行校驗，一切都正常，煤量信號無變化，CRT操作器無反饋，測量電源板各部分電壓也都正常。最后我們初步判斷是CPU板壞了，更換備用CPU板后，給煤機(jī)恢復(fù)正常運行。CPU板返廠后，經(jīng)過廠家確認(rèn)為CPU板上196NT控制器程序有問題，更換芯片后正常。

4.6.3 采取預(yù)防措施

①更換測速探頭的屏蔽電纜，做好絕緣;②加強(qiáng)對給煤機(jī)的定期維護(hù);③定期對給煤機(jī)的A1/A2/A3卡進(jìn)行校驗，定期檢測CPU板;④做好備件工作。

5 結(jié)束語

我們公司通過對給煤機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)改造和缺陷治理，基本排除了給煤機(jī)控制系統(tǒng)所存在的安全隱患，大大地提高了鍋爐運行的安全性和可靠性。