淺談珊溪電廠橋機(jī)電氣改造

王欣強(qiáng) 趙東波

(浙江珊溪經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限責(zé)任公司，浙江溫州 325304)

珊溪水電廠位于浙江省南部文成縣珊溪鎮(zhèn)內(nèi)，裝機(jī)4臺(tái)50MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量200MW，單機(jī)轉(zhuǎn)子重172t。主廠房橋機(jī) (橋式起重機(jī))規(guī)格為 (100+100)t雙小車橋機(jī)起重機(jī)。

1 改造前橋機(jī)電氣部分的基本情況

1.1 設(shè)備的基本組成

改造前設(shè)備由主起升機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電葫蘆組成。起升機(jī)構(gòu)的主、副起升設(shè)備的原理完全一致，按照原理圖邏輯，它由分立元件搭建而成，動(dòng)力回路、勵(lì)磁回路的元件主要由國產(chǎn)元件組成。大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成比較簡單，采用的是反接制動(dòng)技術(shù)，也由國產(chǎn)分立元件搭建而成。電葫蘆為直接采購成品。

1.2 設(shè)備存在的問題

元器件老化，且已過了更換期，設(shè)備在運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)各類故障，不僅影響工作效率，運(yùn)行安全性也得不到保障;吊裝轉(zhuǎn)子并車運(yùn)行時(shí)，兩套起升機(jī)構(gòu)很難保持同步;機(jī)構(gòu)控制原理落后，方案實(shí)現(xiàn)存在先天不足。

2 橋機(jī)改造方案

2.1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)

將橋機(jī)的主起升、副起升、大車運(yùn)行和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，全部改造為變頻調(diào)速系統(tǒng)，并采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。

2.2 控制屏

拆除橋機(jī)舊的電氣控制屏，更換為新型電氣控制屏，包括:主起升控制屏1套、副起升控制屏1套、大車控制屏2套、小車控制屏1套、PLC控制屏1套，共計(jì)6套。電控屏中的電氣部件全部選用原裝進(jìn)口設(shè)備，變頻器選用S7-300系列產(chǎn)品。制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻、編碼器等全部選用西門子進(jìn)口產(chǎn)品，其他元器件選用施耐德公司的產(chǎn)品。

2.3 電動(dòng)機(jī)

拆除原裝舊的繞線電動(dòng)機(jī)，更換為6臺(tái)新的YZP型變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，包括:主起升機(jī)構(gòu)YZP2225S-8型22kW 1臺(tái);副起升機(jī)構(gòu)YZP225M-8型22kW 1臺(tái)，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)YZP180L-8型11kW 2臺(tái);小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)YZP160M1-6型5.5kW 2臺(tái)。新的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)，完全能夠滿足速度、加速度、啟動(dòng)、調(diào)速、過載、溫升、噪音、環(huán)境適應(yīng)等各項(xiàng)要求。

2.4 負(fù)荷限制器

在橋機(jī)的主、副起升機(jī)構(gòu)中，各增加一套QCXB-Ⅲ型負(fù)荷限制器顯示屏，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)，抗干擾能力很強(qiáng)。本機(jī)由壓力傳感器、四位LED數(shù)顯儀表和屏蔽導(dǎo)線組成。當(dāng)載荷達(dá)到90%時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出斷續(xù)的聲光預(yù)警信號(hào)，當(dāng)載荷達(dá)到100%時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出連續(xù)的聲光報(bào)警信號(hào)，當(dāng)載荷達(dá)到110%時(shí)，將會(huì)立即切斷起升電源，起升機(jī)構(gòu)只能下降，不能上升，避免升機(jī)構(gòu)發(fā)生超載事故。

2.5 高度指示儀

在主、副起升機(jī)構(gòu)中，增加2套ATGX型高度指示儀，該儀器選用原裝進(jìn)口絕對(duì)型光電編碼器，具有斷電記憶功能，液晶顯示。單片微機(jī)控制，全中文提示及菜單，調(diào)整簡單直觀，適合在司機(jī)室固定，便于觀察。

2.6 行程限位裝置

在橋機(jī)的主起升機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)中，均設(shè)有行程限位開關(guān)。在起升機(jī)構(gòu)設(shè)有LX33-42型旋轉(zhuǎn)限位，作為第一級(jí)上升限位保護(hù)，LX33-32型重錘限位，作為第二級(jí)上升限位保護(hù)，起升機(jī)構(gòu)配備這樣的雙重上升限位保護(hù)，就能可靠地避免發(fā)生吊鉤沖頂事故。在吊鉤下降到下極限位置時(shí)，旋轉(zhuǎn)限位開關(guān)能準(zhǔn)確限位，保證卷筒上鋼絲繩的預(yù)留圈數(shù)。大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)均設(shè)有限位開關(guān)。當(dāng)機(jī)構(gòu)到達(dá)其運(yùn)動(dòng)的極限位置時(shí)，能首先進(jìn)行減速，然后制動(dòng)停車。

2.7 電纜

將橋機(jī)舊的電線電纜全部拆除，更換為阻燃、抗老化耐油電纜。動(dòng)力電纜更換為YCW重型橡套銅芯軟電纜;控制電纜全部選用CFR船用銅芯軟電纜，芯線截面不小于1.5mm2。所有電線電纜全部敷設(shè)在金屬線槽中，線槽鋼板厚度不小于2mm。

2.8 照明及檢修電源

對(duì)主梁內(nèi)照明系統(tǒng)進(jìn)行完善;新增檢修用電源插座;在橋機(jī)上設(shè)有多處380V、220V、36V插座，便于日常檢修和臨時(shí)照明之用。

3 電氣傳動(dòng)系統(tǒng)改造

3.1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)

橋機(jī)的各機(jī)構(gòu)，包括主起升、副起升，大車、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，均采用西門子公司生產(chǎn)的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與供電電源頻率成正比，通過均勻改變定子供電頻率，可以平滑地改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的速度控制。主令控制器采用無級(jí)有檔給定。各檔速度的設(shè)置一般為10%、25%、50%、100%。電機(jī)工作頻率為5～50Hz，實(shí)現(xiàn)1:10調(diào)速。變頻器配有制動(dòng)單元、制動(dòng)電阻器，可實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行。在下降或減速運(yùn)行時(shí)，負(fù)載的位能和動(dòng)能將全部轉(zhuǎn)換為熱能消耗在制動(dòng)電阻器上。變頻器轉(zhuǎn)矩上升時(shí)間為5ms，零速時(shí)能夠輸出額定轉(zhuǎn)矩，保證不會(huì)出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象。

網(wǎng)側(cè)進(jìn)線電抗器減小了變頻器的諧波，同時(shí)也能限制由于電網(wǎng)的跳躍或電網(wǎng)系統(tǒng)操作時(shí)所產(chǎn)生的電流沖擊。

另外，變頻裝置本身還具有幾十種的狀態(tài)和故障指示，其故障信號(hào)存儲(chǔ)在記憶單元中，即使在電源出現(xiàn)問題時(shí)，也能保存故障信號(hào)。

3.2 并車運(yùn)行

并車時(shí)，通過通信電纜的連接采用通信的方式來實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)車信號(hào)、數(shù)據(jù)的傳送，代替老式的采用大把電纜的方式，既安全可靠，故障率又低，而且控制精度高，保證了數(shù)據(jù)的快速傳遞。并車時(shí)，通過聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)上的操作選擇開關(guān)，可選擇主車與副車，由司機(jī)在主車操作兩臺(tái)車的并車運(yùn)行，同時(shí)副車的正常操作不起作用。

雙鉤運(yùn)行時(shí)，通過PLC控制實(shí)現(xiàn)雙鉤同步起降，大、小車行走功能。根據(jù)重物的實(shí)際水平情況能實(shí)現(xiàn)起降過程中水平自適應(yīng)調(diào)整功能，兩鉤水平偏差在±0.5mm之內(nèi)。

緊急情況下，兩臺(tái)車都可緊急停車，保證起吊物件的安全。

3.3 電氣保護(hù)

配電系統(tǒng)由總斷路器和各機(jī)構(gòu)的帶熔斷器的隔離開關(guān)組成，從而可以使發(fā)生故障的支路被隔離維修，配電控制回路中，設(shè)有整機(jī)電源的啟動(dòng)停止、緊急開關(guān)等環(huán)節(jié)。

3.3.1 緊急斷電開關(guān)

司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)上和總控制屏門上，均設(shè)有蘑菇頭緊急斷電按鈕。在緊急情況下，可迅速切斷起重機(jī)總動(dòng)力及控制電源。

3.3.2 零位保護(hù)

在起重機(jī)的司機(jī)室聯(lián)動(dòng)臺(tái)上的手柄設(shè)有零位觸點(diǎn)，達(dá)到零位保護(hù)的目的。當(dāng)機(jī)構(gòu)開始運(yùn)轉(zhuǎn)和失壓后恢復(fù)供電時(shí)，必須先將控制器手柄置于零位后，機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)才能啟動(dòng)。

3.3.3 限位保護(hù)

在主起升、副起升，大車運(yùn)行和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)中，都裝有行程限位保護(hù)裝置，能保證上下左右極限位置的準(zhǔn)確限位。

3.3.4 聯(lián)鎖保護(hù)裝置

進(jìn)入橋機(jī)的門和由司機(jī)室登上橋架的艙門口處，均設(shè)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置。當(dāng)門打開時(shí)，起重機(jī)的控制電源被切斷，起重機(jī)不能開動(dòng)，保證相關(guān)人員的安全。

3.3.5 接地保護(hù)

起重機(jī)的金屬機(jī)構(gòu)和所有電氣設(shè)備的金屬外殼、管槽、電纜金屬外皮以及變壓器低壓側(cè)，均設(shè)有可靠的接地線，全部匯攏連接在新更換的安全滑線集電器上，通過三相四線制安全線的專用接地線接地。這樣接地的優(yōu)點(diǎn)是:既可避免接地電流通過滾動(dòng)軸承時(shí)產(chǎn)生火花燒損軸承;也可避免因短路電流通過滾動(dòng)軸承中的潤滑脂而增加接地電阻。

4 改造效果評(píng)價(jià)

橋機(jī)改造后，進(jìn)行了空載、負(fù)載、動(dòng)載和靜載試驗(yàn)，電氣設(shè)備的可靠性和邏輯控制的準(zhǔn)確性有了很大提升;各級(jí)保護(hù)功能靈敏，限位裝置可靠;超載限制器顯示數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，機(jī)械部分各機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)正常;各級(jí)制動(dòng)裝置制動(dòng)效果良好;改造前存在的各項(xiàng)缺陷己經(jīng)消除。

5 結(jié)語

橋機(jī)經(jīng)改造后，在設(shè)備元件質(zhì)量和控制原理等方面均有了很大的提高。經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，改造后的橋機(jī)更為安全可靠、便于操作，為電廠的安全運(yùn)行提供了有力保障。