卸船機(jī)舊設(shè)備電控系統(tǒng)綜合改造

孫樹(shù)強(qiáng)+

摘要： 卸船機(jī)是燃煤電廠(chǎng)的重要設(shè)備，其工作狀態(tài)高度影響著整個(gè)輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和燃料管理的經(jīng)濟(jì)性，而卸船機(jī)的核心設(shè)備就是其電控系統(tǒng)。A公司兩臺(tái)卸船機(jī)已運(yùn)行十多年，最近幾年逐漸產(chǎn)生了運(yùn)行穩(wěn)定性下降、缺少技術(shù)支持以及維護(hù)費(fèi)用高等一系列問(wèn)題。為此，筆者以A公司為例，對(duì)此進(jìn)行了深入的研究。

Abstract: The ship unloading machine is an important equipment of coal fired power plant, its working state highly affects the economic stability and fuel management of the coal handling system, the core equipment of ship unloader is its electric control system. Two ship unloading machines in A company have been running for more than ten years, gradually have a series of problems in recent years, such as decline of operation stability, the lack of technical support and high maintenance cost. Therefore, the author takes A company as an example, and has carried iton the thorough research.

關(guān)鍵詞： 卸船機(jī)；舊設(shè)備改造；電控系統(tǒng)；綜合改造

Key words: ship unloader；the transformation of the old equipment; electric control system；comprehensive transformation

中圖分類(lèi)號(hào)：U653.928.+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2014）23-0041-02

0引言

本文主要就卸船機(jī)的運(yùn)行、維護(hù)現(xiàn)狀進(jìn)行了全面分析。兩臺(tái)卸船機(jī)上使用的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案在剛完成時(shí)，整套系統(tǒng)性能優(yōu)良，運(yùn)行穩(wěn)定。隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，一些零部件的性能下降、故障率提高，嚴(yán)重地影響了整機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和卸船效率。并且隨著技術(shù)和產(chǎn)品的不斷升級(jí)，這套電控系統(tǒng)大部分的零部件均已經(jīng)進(jìn)入生命周期的末尾，維修和技術(shù)支持變得越來(lái)越困難。大部分備件只能通過(guò)一些代理商來(lái)購(gòu)買(mǎi)庫(kù)存貨，有的零件甚至只能通過(guò)非正規(guī)渠道購(gòu)買(mǎi)二手備品，其質(zhì)量和品質(zhì)難以保證，并且價(jià)格很高，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和日常維護(hù)均造成了很大困難。

1公司概況

A公司擁有2×600MW機(jī)組，公司的第一、二臺(tái)機(jī)組已分別于2000年7月和2001年5月投產(chǎn)，燃料輸煤系統(tǒng)也于2000年開(kāi)始投產(chǎn)。燃料輸煤系統(tǒng)由十九條皮帶機(jī)、兩臺(tái)斗輪機(jī)和兩臺(tái)卸船機(jī)以及一系列的輔助設(shè)備組成，其中卸船機(jī)起著舉足輕重的作用，承擔(dān)著繁重的卸煤任務(wù)，在系統(tǒng)中擁有著不可取代的地位，同時(shí)，其技術(shù)難度又是整個(gè)燃料系統(tǒng)中最高的。公司給燃料部下達(dá)的生產(chǎn)目標(biāo)是提高設(shè)備的使用安全性和經(jīng)濟(jì)性,防止設(shè)備故障，提高卸煤效率，防止出現(xiàn)拖延船期的情況。

2設(shè)備概況

兩臺(tái)1250t/h抓斗橋式卸船機(jī)為帶有補(bǔ)償功能的小車(chē)牽引橋式抓斗卸船機(jī)，額定生產(chǎn)率1250t/h，最大生產(chǎn)率1500t/h，適用于2萬(wàn)噸級(jí)大型船舶卸煤作業(yè)。其主要結(jié)構(gòu)由主小車(chē)、輔小車(chē)、抓斗、機(jī)器房、電氣房、司機(jī)室、變幅機(jī)構(gòu)、小車(chē)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、起升/開(kāi)閉機(jī)構(gòu)、防塵裝置、接料系統(tǒng)、大車(chē)行走機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)等部分組成。

起重機(jī)機(jī)械部分由科尼公司制造，ABB瑞典提供整套控制運(yùn)行設(shè)備。其運(yùn)行控制由AC410系統(tǒng)控制，傳動(dòng)采用DCV700（DCS500系列成柜配置），并配備APC機(jī)構(gòu)運(yùn)行控制器（包含GPO抓斗控制）。

近兩年來(lái)，兩臺(tái)卸船機(jī)出現(xiàn)了較為頻繁的故障現(xiàn)象，主要遇到的問(wèn)題有：

①傳動(dòng)變頻器出現(xiàn)跳閘情況較多；②1#卸船機(jī)起升機(jī)構(gòu)頻繁超速跳閘；③檢修中發(fā)現(xiàn)變頻器內(nèi)板卡出現(xiàn)嚴(yán)重老化現(xiàn)象；④備品備件停產(chǎn)，維護(hù)成本高。

3改造方案設(shè)計(jì)

3.1 PLC系統(tǒng)型號(hào)選擇

PLC主機(jī)型號(hào)的選擇往往決定了整個(gè)控制系統(tǒng)的選型方向，只要選擇好了PLC主機(jī)型號(hào)，其它的遠(yuǎn)程站型號(hào)、通訊模塊型號(hào)、傳動(dòng)變流器的通訊模塊型號(hào)以及通訊、控制方式就都能確定了，它們只要選擇配合主機(jī)的型號(hào)即可。

根據(jù)以上對(duì)于改造設(shè)備選型的要求以及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際工況，決定選擇AC800M作為此次改造的PLC主機(jī):

AC800M控制器以前主要用于復(fù)雜大系統(tǒng)控制，隨著技術(shù)的發(fā)展，價(jià)格逐漸下降，開(kāi)始在中、小型系統(tǒng)中得到應(yīng)用。目前這類(lèi)產(chǎn)品為ABB的流行產(chǎn)品，以取代原來(lái)的AC410等控制器。對(duì)于不同的應(yīng)用，可以選擇不同性能的AC800M CPU。

根據(jù)前述的選型原則，由于我們對(duì)PLC主機(jī)的運(yùn)算能力要求并不是特別的高，因此考慮到改造工程的性?xún)r(jià)比，選擇了AC800M系列的PM864 CPU。

AC800M控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：

①CPU運(yùn)算速度快，能適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)運(yùn)算；②遠(yuǎn)程通訊主要采用Profibus-DP總線(xiàn)通訊。對(duì)非ABB設(shè)備通訊兼容性大，如西門(mén)子的設(shè)備，編碼器，操作手柄等均可采用Profibus-DP通訊；③系統(tǒng)軟件支持多種編程語(yǔ)言，例如：梯形圖語(yǔ)言（LD），功能塊圖語(yǔ)言（FBD），指令表語(yǔ)言（IL），結(jié)構(gòu)化語(yǔ)言（ST）等，我們的檢修維護(hù)人員可以看懂程序，軟件維護(hù)方便；④備件便宜，AC800M系統(tǒng)為ABB的主推產(chǎn)品，目前市場(chǎng)上有較多的供應(yīng)商可以提供此類(lèi)產(chǎn)品；⑤AC800M起重機(jī)軟件更為穩(wěn)定、成熟。目前新建起重機(jī)ABB控制系統(tǒng)均為基于A(yíng)C800M的程序。應(yīng)用越多，程序也就更穩(wěn)定、合理。

在之前日常檢修和維護(hù)中，發(fā)現(xiàn)I/O模塊是一個(gè)頻繁故障點(diǎn)，主要是由于卸船機(jī)在運(yùn)行中的震動(dòng)與晃動(dòng)十分劇烈，原先的S800系列由于結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng)，在起重機(jī)振動(dòng)的工況條件下，導(dǎo)致輸入輸出模塊與其接線(xiàn)底座接觸不良，出現(xiàn)I/O模塊丟失故障，從而導(dǎo)致各類(lèi)故障以及停機(jī)情況的發(fā)生，嚴(yán)重影響了卸船機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行以及工作效率。這個(gè)問(wèn)題也是此次改造想要一并解決的問(wèn)題之一，在改造前的外出調(diào)研工作中，得知溫州電廠(chǎng)的改造項(xiàng)目采用了一種模塊與底座一體化設(shè)計(jì)的設(shè)備，其抗振動(dòng)性能很好，非常適合于卸船機(jī)的實(shí)際工況，通過(guò)與ABB公司的溝通，得知這一種I/O模塊型號(hào)為S800L系列I/O模塊。

其優(yōu)點(diǎn)主要是：

①由于模塊集成了接線(xiàn)端子，直接安裝在機(jī)械導(dǎo)軌上，在機(jī)械上提高了系統(tǒng)的可靠性；②模塊本身及安裝結(jié)構(gòu)扁平，更加適應(yīng)振動(dòng)大的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，提高了系統(tǒng)的可靠性；③由于其產(chǎn)品定位相對(duì)原先的S800I/O模塊更低，因此價(jià)格更加低廉。

綜合來(lái)看，S800L是適合此次改造實(shí)際情況的最佳

選擇。

綜上所述，改造后，將由ABB最新的AC800M控制器替代原有的AC410控制器，S800L的I/O模塊替代S800的I/O模塊，并在系統(tǒng)中集成ABB卸船機(jī)專(zhuān)用的起重軟件，該軟件能夠有效地協(xié)調(diào)和控制卸船機(jī)各機(jī)構(gòu)的運(yùn)行動(dòng)作。遠(yuǎn)程通訊采用光纖通訊，柜內(nèi)通訊采用Profibus-DP總線(xiàn)通訊，以取代原來(lái)的AF100雙絞線(xiàn)通訊。

這種配置的優(yōu)點(diǎn)為：

①投入少，硬件性能得到極大的提升（只要升級(jí)CPU、各通訊模塊、I/O模塊即可）；②系統(tǒng)抗干擾性強(qiáng)，通訊速率快；③軟件得到極大提升，使用ABB最新的卸船機(jī)控制技術(shù)；④配件采購(gòu)方便，使用目前ABB主推的工控產(chǎn)品。

3.2 通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面，考慮到要盡量利用原先的光纖線(xiàn)纜，這樣可以節(jié)省下大量的施工時(shí)間（在諸如卸船機(jī)這樣的高空作業(yè)環(huán)境內(nèi)重新敷設(shè)室外光纖的工作量很大，并且也有一定的危險(xiǎn)性）。

在 PLC 主機(jī)柜內(nèi)安裝兩塊主光纖模塊，一塊負(fù)責(zé)正常情況下的數(shù)據(jù)通訊，連接到工程師站電腦、PLC主站、各個(gè)遠(yuǎn)程站（遠(yuǎn)程站1、司機(jī)室遠(yuǎn)程站）和各個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)（起升機(jī)構(gòu)、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)、小車(chē)/臂架、大車(chē)機(jī)構(gòu)），是主通訊通道。

另一塊負(fù)責(zé)作為傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)使用的通訊模塊，連接到各個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)（起升機(jī)構(gòu)、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)、小車(chē)/臂架、大車(chē)機(jī)構(gòu)）通訊模塊上的DRIVE WINDOW調(diào)試借口，專(zhuān)門(mén)用來(lái)讀取各傳動(dòng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)參數(shù)和運(yùn)行情況。司機(jī)室的監(jiān)控電腦（提供給操作司機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面）則是通過(guò)另一路的TCP/IP轉(zhuǎn)換成光纖和工程師站做單獨(dú)通訊連接。

考慮到整個(gè)電器房?jī)?nèi)有較多變頻器，電磁干擾情況較為嚴(yán)重，通訊系統(tǒng)基本都是使用抗干擾能力強(qiáng)的光纖通訊方式。

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