西北某電廠輸渣機(jī)清掃鏈斷鏈保護(hù)的優(yōu)化實(shí)踐

閆占智

（酒鋼（集團(tuán)）能源中心，甘肅嘉峪關(guān)735100）

1 概述

西北某電廠4臺(tái)350 MW機(jī)組設(shè)計(jì)為發(fā)-變-線單元機(jī)組，鍋爐采用燃煤超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐。鍋爐排渣系統(tǒng)采用青島達(dá)能環(huán)保設(shè)備股份有限公司生產(chǎn)的JGJJ3 GWS14×47型風(fēng)冷式鋼帶輸渣機(jī)。

清掃鏈結(jié)構(gòu)如圖1所示，為邊雙鏈刮板輸送結(jié)構(gòu)。

圖1 輸渣機(jī)清掃鏈結(jié)構(gòu)示意圖

主動(dòng)軸在渣倉上部，從動(dòng)軸在輸渣機(jī)的最尾端，兩條鏈條分別位于刮板兩邊，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸為兩側(cè)同軸，單馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，單側(cè)鏈條只有主動(dòng)軸是有牙鏈輪，中間全部為單側(cè)鏈條的支撐鏈輪。從動(dòng)軸和所有單側(cè)支撐鏈輪均為無牙結(jié)構(gòu)。清掃鏈為變頻驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速可無級(jí)調(diào)整。該電廠4臺(tái)350 MW機(jī)組長期接近滿負(fù)荷運(yùn)行，同時(shí)鍋爐摻燒煤種多樣，煤質(zhì)成分差，硫份高、灰份大，造成鍋爐燃燒狀況差。爐膛結(jié)焦嚴(yán)重、排渣量大，渣塊硬的現(xiàn)狀給輸渣系統(tǒng)帶來了前所未有的壓力。輸渣機(jī)的清掃鏈經(jīng)常出現(xiàn)卡渣、刮板偏斜、鏈條拉斷的現(xiàn)象。

清掃鏈斷鏈保護(hù)工作原理：該清掃鏈斷鏈保護(hù)采用的是目前行業(yè)較常用的脈沖翻轉(zhuǎn)延時(shí)動(dòng)作的原理，清掃鏈斷鏈保護(hù)探頭安裝在從動(dòng)軸一側(cè)的外部轉(zhuǎn)軸上，采用金屬接近開關(guān)感應(yīng)牙盤脈沖原理，一周共計(jì)6個(gè)感應(yīng)脈沖，如圖2所示，電路保護(hù)原理如圖3所示。

圖2 斷鏈保護(hù)脈沖檢測原理

圖3 斷鏈保護(hù)電路原理

清掃鏈運(yùn)行時(shí)KM5吸合，KA19隨金屬接近開關(guān)的感應(yīng)信號(hào)不斷吸合與斷開，兩個(gè)時(shí)間繼電器KT3和KT4不斷循環(huán)延時(shí)，未發(fā)生斷鏈故障時(shí)，KT3和KT4均不能到達(dá)設(shè)定時(shí)間，斷鏈保護(hù)不動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生斷鏈故障后金屬接近開關(guān)感應(yīng)信號(hào)不再變化，KT3或KT4不再相互循環(huán)帶電，則最終有一個(gè)會(huì)達(dá)到設(shè)定時(shí)間而觸發(fā)KA12斷鏈保護(hù)動(dòng)作。

2 存在問題及原因分析

2.1 事后報(bào)警，設(shè)備損壞嚴(yán)重

清掃鏈斷鏈保護(hù)探頭安裝在從動(dòng)軸一側(cè)，從動(dòng)軸為兩側(cè)同軸，當(dāng)單側(cè)鏈條斷鏈時(shí)，從動(dòng)軸由于對(duì)側(cè)鏈條繼續(xù)運(yùn)行，并不能及時(shí)停轉(zhuǎn)，斷鏈保護(hù)不能及時(shí)觸發(fā)動(dòng)作。未斷鏈條繼續(xù)運(yùn)行，會(huì)造成刮板嚴(yán)重偏斜，甚至扭曲變形，只有雙側(cè)鏈條都發(fā)生斷鏈故障時(shí)，從動(dòng)軸才徹底停轉(zhuǎn)，而此時(shí)造成的設(shè)備損傷已經(jīng)較為嚴(yán)重，修復(fù)難度較大，處理時(shí)間較長。

2.2 保護(hù)原理存在延時(shí)停機(jī)，加劇了設(shè)備修復(fù)難度

時(shí)間繼電器KT3和KT4只能設(shè)定固定時(shí)間，牙盤運(yùn)行一周，采集的感應(yīng)脈沖數(shù)量較少，而清掃鏈設(shè)計(jì)為變頻可調(diào)速運(yùn)行。時(shí)間繼電器設(shè)定時(shí)間太短，則可造成清掃鏈低轉(zhuǎn)速時(shí)誤報(bào)斷鏈故障停機(jī)。時(shí)間設(shè)定太長，則雙側(cè)鏈條都發(fā)生斷鏈故障后設(shè)備停機(jī)延時(shí)較長，造成大量鏈條堆積，加劇了設(shè)備修復(fù)難度。

以上因素是導(dǎo)致該廠輸渣機(jī)清掃鏈斷鏈故障后，不能及時(shí)停機(jī)且設(shè)備損壞較為嚴(yán)重的主要原因。

3 解決方法

3.1 人員判斷斷鏈依據(jù)與邏輯對(duì)應(yīng)，見表1。

表1 人員判斷斷鏈依據(jù)與邏輯對(duì)應(yīng)

3.2 根據(jù)對(duì)應(yīng)邏輯和現(xiàn)場實(shí)際制定優(yōu)化方案

3.2.1 利用雙側(cè)鏈條的相對(duì)位置偏差來時(shí)實(shí)現(xiàn)斷鏈保護(hù)的提前報(bào)警。

設(shè)計(jì)原理為：安裝兩個(gè)脈沖檢測探頭，分別檢測兩側(cè)鏈條的運(yùn)行情況，當(dāng)兩側(cè)的探頭檢測到的脈沖數(shù)量不一致時(shí)，或脈沖數(shù)量偏差超過一定值時(shí)，判斷為兩側(cè)鏈條運(yùn)行不同步，清掃鏈刮板偏斜，由于鏈條較長，存在一定量的拉伸彈性，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定偏差值的大小，即可實(shí)現(xiàn)斷鏈前的保護(hù)動(dòng)作。

（1）接近開關(guān)脈沖檢測點(diǎn)的選取

分析清掃鏈鏈條受力情況，下層鏈條是刮板負(fù)荷受力區(qū)，是發(fā)生斷點(diǎn)的區(qū)域，上層鏈條不是刮板負(fù)荷受力區(qū)，不會(huì)發(fā)生斷點(diǎn)。當(dāng)刮板負(fù)荷超載時(shí)，下層鏈條斷鏈后上層鏈條不再同步運(yùn)動(dòng)，同時(shí)考慮兩側(cè)鏈條的偏斜情況，從動(dòng)軸附近鏈條的無負(fù)載區(qū)是最佳檢測點(diǎn)。為保證檢測脈沖信號(hào)的穩(wěn)定可靠，減少鏈條擺動(dòng)的影響，接近開關(guān)安裝于從動(dòng)軸一端上層第一個(gè)支撐鏈輪上。

（2）通過邏輯編程實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的判斷邏輯

當(dāng)A側(cè)檢測到1個(gè)脈沖信號(hào)后，B側(cè)也應(yīng)接收到1個(gè)脈沖信號(hào)，此時(shí)說明兩側(cè)鏈條在同步運(yùn)行，刮板沒有偏斜現(xiàn)象；當(dāng)A側(cè)檢測到的脈沖數(shù)量和B側(cè)檢測到的脈沖數(shù)量不一致時(shí)，說明兩側(cè)鏈條運(yùn)行不同步，刮板產(chǎn)生了偏斜，即可發(fā)出報(bào)警或停機(jī)。實(shí)際應(yīng)用中考慮鏈條的彈性伸縮和刮板的正常允許偏斜量，可根據(jù)實(shí)際調(diào)試情況人為設(shè)定脈沖偏差值以達(dá)到誤報(bào)警和可靠報(bào)警之間的最佳狀態(tài)。

3.2.2 兩側(cè)鏈條分別實(shí)現(xiàn)脈沖翻轉(zhuǎn)延時(shí)動(dòng)作保護(hù)

利用上述安裝的檢測接近開關(guān)，在邏輯中分別實(shí)現(xiàn)兩側(cè)鏈條的單獨(dú)保護(hù)。當(dāng)A側(cè)檢測到1個(gè)脈沖信號(hào)后，開始計(jì)時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)A側(cè)應(yīng)檢測到第二個(gè)脈沖，說明A側(cè)鏈條運(yùn)行正常；當(dāng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)A側(cè)沒有檢測到第二個(gè)脈沖，說明A側(cè)鏈條出現(xiàn)了停運(yùn)或減速的異常狀況，則判斷為A側(cè)鏈條斷鏈。B側(cè)同理。

3.2.3 考慮實(shí)際情況，為防止脈沖檢測有偶爾丟失脈沖或脈沖重疊的現(xiàn)象，同時(shí)考慮鏈條的正常允許偏斜，設(shè)計(jì)定時(shí)置位邏輯，間隔固定時(shí)間檢測兩側(cè)脈沖偏差是否在正常運(yùn)行范圍內(nèi)。當(dāng)兩側(cè)脈沖偏差值在正常運(yùn)行范圍內(nèi)，則置位兩側(cè)脈沖偏差值為0，此時(shí)認(rèn)為清掃鏈運(yùn)行正常，不存在異常偏差。當(dāng)偏差值超過正常允許范圍時(shí)，則不置位，此時(shí)認(rèn)為刮板有所偏斜，但不存在斷鏈風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)偏差值達(dá)到設(shè)定的保護(hù)值時(shí)，認(rèn)為刮板偏斜嚴(yán)重，發(fā)出停機(jī)信號(hào)。

3.2.4 設(shè)置保護(hù)動(dòng)作后延時(shí)自動(dòng)復(fù)位邏輯，防止設(shè)備保護(hù)動(dòng)作后無法啟動(dòng)。保護(hù)邏輯框圖見圖4所示。

圖4 保護(hù)邏輯框圖

3.3 現(xiàn)場實(shí)施中需注意的問題

3.3.1 邏輯程序中需設(shè)定的時(shí)間參數(shù)和脈沖數(shù)量參數(shù)，需在調(diào)試和運(yùn)行過程中不斷總結(jié)試驗(yàn)確定，隨著鏈條變形老化，參數(shù)值可能也會(huì)發(fā)生變化。

3.3.2 邏輯編程時(shí)，將一個(gè)脈沖的上升沿和下降沿作為計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)依據(jù)，可使采集精度增加一倍，保護(hù)精度更高。

3.3.3 邏輯編程時(shí)考慮不同保護(hù)的投退選擇及故障復(fù)位預(yù)留口。

3.4 改造效果

2017年該電廠在兩臺(tái)輸渣機(jī)上進(jìn)行了清掃鏈鍛煉保護(hù)優(yōu)化改造,經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試，改造后保護(hù)動(dòng)作效果明顯，保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確率大幅提高。報(bào)警檢測趨勢如圖5所示。

圖5 改造后報(bào)警趨勢圖

4 結(jié)束語

輸渣機(jī)系統(tǒng)是電廠鍋爐重要的輔助設(shè)備，其可靠性直接影響機(jī)組的穩(wěn)定出力，該電廠在大量摻燒非設(shè)計(jì)煤種的情況下，鍋爐運(yùn)行工況極為惡劣，輸渣系統(tǒng)的安全可靠顯得更為重要。該電廠的輸渣機(jī)清掃鏈斷鏈保護(hù)的優(yōu)化，分析了邊雙鏈刮板機(jī)的運(yùn)行特性，模擬人員的觀察判斷思維建立邏輯模型，用科學(xué)的方式完善了該廠輸渣機(jī)清掃鏈的斷鏈保護(hù)，通過應(yīng)用實(shí)踐取得了很好的效果。

該斷鏈保護(hù)設(shè)計(jì)運(yùn)用了相對(duì)偏差的保護(hù)概念，可應(yīng)用于所有邊雙鏈類型的輸送設(shè)備的保護(hù)，對(duì)物料輸送設(shè)備的使用單位以及輸送設(shè)備設(shè)計(jì)制造單位的優(yōu)化改進(jìn)具有良好的參考借鑒意義。