火力發(fā)電廠給煤機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)故障處理及思考

王先明

(中國能源建設(shè)集團(tuán)山西電力建設(shè)一公司，山西大同 037043)

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)概況

山西華光發(fā)電公司廠2×600 MW機(jī)組，鍋爐型號(hào)為 SG-2093/17.5-M913型，由上海鍋爐股份有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的亞臨界汽包鍋爐，制粉系統(tǒng)采用上海重型機(jī)器廠生產(chǎn)的HP1003型碗式中速磨煤機(jī)6臺(tái)，配套6臺(tái)電子稱重式給煤機(jī)，給煤機(jī)生產(chǎn)廠家為沈陽施道克電力設(shè)備有限公司，控制系統(tǒng)型號(hào)為STOCK EG-2490電子稱重式控制器。給煤機(jī)控制器由四個(gè)硬件組成:一塊微處理器板(CPU)、一塊電源板、一個(gè)鍵盤/顯示器總成和一個(gè)變頻驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制器。

STOCK EG-2490電子稱重式給煤機(jī)控制裝置由交流變頻器驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制和STOCK 196NT CPU板、控制柜內(nèi)部元件及報(bào)警繼電器等組成。微處理器通過信號(hào)轉(zhuǎn)換卡A1將DCS系統(tǒng)輸入的4 mA～20 mA模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為0 kHz～10 kHz頻率的數(shù)字信號(hào)，稱重傳感器校準(zhǔn)后得到給煤率與DCS系統(tǒng)指令的給煤率比較，偏差值經(jīng)處理器運(yùn)算由變頻器輸出控制交流驅(qū)動(dòng)電機(jī);偏差校準(zhǔn)后再由信號(hào)轉(zhuǎn)換卡A2，A3將頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為4 mA～20 mA電流信號(hào)反饋至DCS系統(tǒng)。

2 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成及原理

STOCK EG-2490電子稱重式給煤機(jī)控制裝置的STOCK 196NT微處理器面板由五部分組成:分別是控制方式(LOCAL，REMOTE，OFF)、狀態(tài) (RUNNIN，F(xiàn)EEDING，VOLUMETRIC，ALARM，TRIP)、編程(SETUP，TRIM，數(shù)字鍵盤，ENTER，EXIT，CLEAR)、校準(zhǔn)(CAL1，CAL2)、操作(F1，F(xiàn)2，TOTAL SELECT，INFO SELECF，SELF TEST，ERROR RECALL，TOTAL RESET，JOG)。

電源板將交流電轉(zhuǎn)換為電子控制系統(tǒng)所要求的穩(wěn)定低壓。輸入電源為110 VAC，50 Hz～60 Hz，由變壓器、整流器、濾波器將其轉(zhuǎn)變成一系列穩(wěn)定的低壓直流電源，如+5 VDC(CPU)、+10 VDC(稱重傳感器)、+15 VDC(校準(zhǔn)探頭)、20 VAC(信號(hào)轉(zhuǎn)換卡)，電源板板載繼電器從右往左K1～K8依次為跳閘、電機(jī)反轉(zhuǎn)、遠(yuǎn)控、容積式給煤、給煤、給煤機(jī)運(yùn)行、報(bào)警、累計(jì)給煤量脈沖，對(duì)應(yīng)LED指示燈為DS1～DS8。正常運(yùn)行時(shí)，K3，K5，K6吸合，DS3，DS5，DS6指示燈亮、給煤率反饋DS17指示燈亮。電子稱重式給煤機(jī)控制柜內(nèi)繼電器包括:CFMR—煤流監(jiān)測(cè)器控制繼電器、FBDR—給煤機(jī)皮帶電機(jī)繼電器、FS—給煤機(jī)啟動(dòng)電機(jī)繼電器、LSFB—皮帶斷煤報(bào)警繼電器、LSFD—給煤機(jī)出口堵煤報(bào)警繼電器、MSC—清掃連電機(jī)啟動(dòng)繼電器、BT—皮帶跑偏報(bào)警繼電器等。

STOCK EG-2490電子稱重式給煤機(jī)標(biāo)定:給煤機(jī)首次啟動(dòng)運(yùn)行一月后標(biāo)定一次，以后每六月標(biāo)定一次。第一步主要是去除系統(tǒng)的自重(包括皮帶的自重、稱重輥和稱重傳感器支撐裝置的重量)和計(jì)算皮帶的轉(zhuǎn)速;第二步主要是用標(biāo)準(zhǔn)砝碼校驗(yàn)稱重傳感器的輸出。標(biāo)定的光電轉(zhuǎn)速探頭A，B在給煤機(jī)標(biāo)定孔若安裝位置錯(cuò)誤，未按默認(rèn)的左A右B的要求，其探頭電纜插入給煤機(jī)控制系統(tǒng)的電源板上相應(yīng)的CAL A和CAL B航空插座內(nèi)，皮重測(cè)量結(jié)果將不合格。

給煤機(jī)稱重測(cè)量裝置位于入煤口與驅(qū)動(dòng)滾筒之間，由兩個(gè)稱重跨距輥和一個(gè)稱重輥組成，稱重跨距輥固定于機(jī)體上，稱重輥在兩個(gè)稱重跨距輥之間且懸掛在一對(duì)稱重傳感器上。機(jī)務(wù)檢修后或控制人員進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，要檢查稱重輥和稱重跨距輥是否配平，具體方法是用兩支檢尺，放到稱重跨距輥與稱重輥上檢查水平度，每側(cè)稱重輥和兩個(gè)稱重跨距輥應(yīng)在同一平面內(nèi)，平面誤差值不大于±0.05 mm。稱重傳感器與稱重輥固定牢固并鎖緊。

給煤機(jī)控制柜主要設(shè)備的控制原理:通過控制變壓器進(jìn)線電源開關(guān)將AC380 V電源降壓為AC110 V作為控制回路電源。回路內(nèi)單獨(dú)設(shè)電源開關(guān)便于控制，相線依次將跑偏行程開關(guān)(兩個(gè)并聯(lián))、堵煤開關(guān)輸出接點(diǎn)與相應(yīng)的繼電器線圈相串聯(lián);煤流繼電器線圈分別與啟動(dòng)電機(jī)繼電器常開接點(diǎn)、煤流檢測(cè)控制箱輸出接點(diǎn)相串聯(lián);清掃鏈電機(jī)則通過清掃鏈轉(zhuǎn)換開關(guān)切換為自動(dòng)、手動(dòng)狀態(tài)，自動(dòng)狀態(tài):相線與自動(dòng)位接點(diǎn)、給煤機(jī)皮帶電機(jī)運(yùn)行繼電器的一組常開接點(diǎn)、清掃鏈電機(jī)接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)相串聯(lián)，手動(dòng)狀態(tài):相線與手動(dòng)位接點(diǎn)、清掃鏈電機(jī)接觸器的輔助常閉觸點(diǎn)串聯(lián);然后接入清掃鏈電機(jī)接觸器的線圈一端，線圈另一端直接接AC110 V的零線。其接觸器吸合清掃鏈電機(jī)工作。

3 運(yùn)行中出現(xiàn)的常見問題及處理

STOCK EG-2490電子稱重式給煤機(jī)在運(yùn)行過程中故障原因，除去機(jī)組分散控制系統(tǒng)DCS的保護(hù)動(dòng)作因素(鍋爐MFT動(dòng)作、給煤機(jī)下閘板門關(guān)閉、相應(yīng)磨煤機(jī)跳閘、DCS堵煤報(bào)警延時(shí)5 s聯(lián)跳)外，而由給煤機(jī)內(nèi)因造成的故障和跳閘情況主要有以下幾種情況，并分析如下:

1)給煤機(jī)就地運(yùn)行方式下(或標(biāo)定時(shí))啟動(dòng)跳閘:STOCK 196NT微處理器內(nèi)部設(shè)定的就地狀態(tài)下皮帶上有物料時(shí)運(yùn)行2 s后跳閘，其錯(cuò)誤信息調(diào)用中可查詢出錯(cuò)誤代碼為08?？蓪⑸祥l板門關(guān)閉將皮帶上物料清除即可。

2)堵煤繼電器報(bào)警信號(hào)延時(shí)后觸發(fā)微處理器跳閘:堵煤繼電器是由一次元件堵煤開關(guān)檢測(cè)輸出的動(dòng)合接點(diǎn)串接入其線圈回路。

該給煤機(jī)配套的堵煤開關(guān)型號(hào)為AMETEK DREXELBROOK Z-TRONⅢ射頻導(dǎo)納料位計(jì)，由傳感器和信號(hào)處理兩部分組成，通過高頻的無線電波測(cè)量導(dǎo)納(阻抗的倒數(shù))，儀表工作時(shí)，傳感器與被測(cè)介質(zhì)形成導(dǎo)納值，兩者有無接觸時(shí)導(dǎo)納值會(huì)發(fā)生變化，信號(hào)處理部分將測(cè)量的導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換成物位信號(hào)的開關(guān)量輸出，實(shí)現(xiàn)堵煤信號(hào)的報(bào)警。堵煤開關(guān)的回路工作原理:其輸出常開接點(diǎn)一端串入AC110 V的相線，另一端接入堵煤繼電器線圈一側(cè)，其另一側(cè)接入AC110的零線，正常情況下，堵煤開關(guān)加電接點(diǎn)閉合使繼電器吸合;堵煤時(shí)接點(diǎn)斷開使繼電器釋放。繼電器釋放后觸點(diǎn)信號(hào)送至196NT CPU微處理器處理，根據(jù)堵煤延時(shí)設(shè)定時(shí)間停止給煤機(jī)運(yùn)行。一般為保證給煤機(jī)電機(jī)安全，通常在CPU內(nèi)部設(shè)置為2 s(SETUP 16項(xiàng)中等于2.0)，即出口堵煤報(bào)警后直到停止給煤機(jī)過程的延遲時(shí)間。微處理內(nèi)部保護(hù)動(dòng)作優(yōu)先，設(shè)定時(shí)間值要小于DCS堵煤跳閘時(shí)間。給煤機(jī)跳閘均為微處理器保護(hù)動(dòng)作結(jié)果。

此類由于給煤機(jī)堵煤造成的跳閘原因又分兩種情況:

a.一次元件堵煤開關(guān)誤報(bào)警造成保護(hù)跳閘分析:堵煤開關(guān)動(dòng)作是由射頻導(dǎo)納探頭感應(yīng)部位存在物料少量堆積附著引起的報(bào)警，可以通過對(duì)堵煤開關(guān)重新校驗(yàn)消除錯(cuò)誤動(dòng)作。

b.電磁式繼電器校驗(yàn)不合格導(dǎo)致的跳閘:繼電器的校驗(yàn)一般分為一般性檢驗(yàn)和電氣性能檢驗(yàn)兩部分。一般性檢驗(yàn)可分為外觀檢查、機(jī)械部分檢查、絕緣檢查、內(nèi)部輔助電氣元件檢查和觸點(diǎn)工作可靠性檢查等5部分，定期檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)仔細(xì)觀察繼電器觸點(diǎn)的動(dòng)作情況，一是觸點(diǎn)閉合不同期、接點(diǎn)抖動(dòng)現(xiàn)象必須消除;二是接點(diǎn)閉合后其接觸電阻應(yīng)在規(guī)定的范圍內(nèi)，一般電阻值要不大于0.1 Ω。觸點(diǎn)存在氧化的情況下，繼電器接點(diǎn)雖然閉合時(shí)，但其接觸電阻大于規(guī)定值，形同開路。

例如堵煤繼電器型號(hào):RXM4AB1F7 120 V 50/60 Hz 6A/250 VAC 生產(chǎn)廠家為 Schneider Electric。9(10，11，12)公共線、1(2，3，4)常閉點(diǎn)、5(6，7，8)常開點(diǎn)，其中部分動(dòng)合接點(diǎn)阻值實(shí)測(cè) 134.5 Ω左右(觸頭接觸不良)、動(dòng)斷接點(diǎn)阻值實(shí)測(cè)105.7 Ω左右(基本未斷開)，遠(yuǎn)大于繼電器規(guī)定的接通阻值0.1 Ω以內(nèi)的要求，故微處理器接收信號(hào)為虛假堵煤信號(hào)，保護(hù)誤動(dòng)作。切實(shí)做好繼電器的校驗(yàn)工作，杜絕因不合格而導(dǎo)致的跳閘現(xiàn)象發(fā)生。

3)測(cè)速器反饋丟失或轉(zhuǎn)速偏差大。

導(dǎo)致的跳閘:該情況可分為兩種原因，具體是:a.通過查看啟動(dòng)設(shè)置方式中SETUP(設(shè)置)09項(xiàng)的設(shè)定值，來檢查測(cè)速器為60齒、40齒齒輪及其他類型，一般為0代表60齒測(cè)速;b.轉(zhuǎn)速探頭在主電機(jī)的測(cè)速盤的固定松動(dòng)或間隙調(diào)整不合適，重新檢查固定即可。

4)微處理器為196NT CPU板電源不穩(wěn)定:DCS系統(tǒng)加4 mA～20 mA模擬量信號(hào)指令(其對(duì)應(yīng)0 t/h～80 t/h，經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換卡A1轉(zhuǎn)換為微處理器所需的數(shù)字頻率信號(hào))，而微處理器液晶屏反饋為±0 t/h，給煤機(jī)皮帶電機(jī)全速運(yùn)行。錯(cuò)誤信息查詢中無報(bào)警顯示，只在自檢SELF TEST 09查看稱重傳感器的原始A/D讀數(shù)有錯(cuò)誤，正常情況下給煤率例如50 t/h時(shí)，J1:5 015，J2:5 028;65 t/h時(shí)，J1:5 609 J2:5 574;存在問題的讀數(shù)為J1=12 746，J=12 650，遠(yuǎn)大于規(guī)定值。分別對(duì)檢查控制器37個(gè)設(shè)置變量(即SETUP 00～36)檢查，各參數(shù)設(shè)置正常。發(fā)現(xiàn)電源板提供至稱重傳感器、信號(hào)轉(zhuǎn)換卡和CPU的電源整流、穩(wěn)壓性能不滿足要求，光電耦合器隔離性差，導(dǎo)致的微處理器接受命令、輸出信號(hào)出現(xiàn)偏差。

5)給煤機(jī)皮帶電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而清掃鏈電機(jī)在自動(dòng)、手動(dòng)狀態(tài)均無法正常工作(自動(dòng)不聯(lián)動(dòng)、手動(dòng)不單動(dòng)):主要由清掃鏈電機(jī)轉(zhuǎn)換開關(guān)(帶指示燈壞)損壞引起的，該轉(zhuǎn)換開關(guān)為四對(duì)常開接點(diǎn)(自動(dòng)、聯(lián)動(dòng)、手動(dòng)、單動(dòng)，兩個(gè)一組)，轉(zhuǎn)換開關(guān)共兩組，每組兩個(gè)微動(dòng)開關(guān)豎直疊加在一起，其中的活塞桿隨轉(zhuǎn)換開關(guān)的旋轉(zhuǎn)上下觸碰微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作。檢查發(fā)現(xiàn)活塞桿上下伸出長(zhǎng)度縮短而使開關(guān)接點(diǎn)不能閉合，使清掃鏈電機(jī)接觸器的線圈一端的相線串接的轉(zhuǎn)換開關(guān)在各狀態(tài)下存在開路可能，使電機(jī)接觸器不能吸合，更換同型號(hào)開關(guān)即可。

6)其他類型的故障、跳閘可由控制系統(tǒng)本身的錯(cuò)誤信息調(diào)用功能進(jìn)行查詢，并提供處理辦法。

4 自動(dòng)控制系統(tǒng)展望、思考

筆者認(rèn)為國內(nèi)大型火力發(fā)電廠給煤機(jī)控制系統(tǒng)使用中，絕大多數(shù)均采用沈陽施道克電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的STOCK EG-2490電子稱重式此類型控制系統(tǒng)，程序是用C語言編程的，存儲(chǔ)器對(duì)運(yùn)行參數(shù)和積算器進(jìn)行存儲(chǔ)，微處理機(jī)面板提供控制方式、運(yùn)行狀態(tài)、校驗(yàn)編程、信息查詢等功能，具有人機(jī)界面友好、控制布置合理、抗干擾性高、控制程度高等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的問題，切實(shí)做好包括微處理器板和電源板定期檢驗(yàn)、稱重系統(tǒng)標(biāo)定、板載繼電器(含柜內(nèi))校驗(yàn)、一次元件的檢查、信號(hào)回路的試驗(yàn)等工作，電子稱重式控制系統(tǒng)才能更好的服務(wù)生產(chǎn)、滿足不斷提高的機(jī)組自動(dòng)化控制水平。

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