煤炭帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)的問題分析與改進(jìn)

吳 吉,呂映斌

神華福能發(fā)電有限責(zé)任公司 福建石獅 362700

1 研究背景

本工程煤炭帶式輸送機(jī)設(shè)計為16路,通過輸送帶間不同傳輸路徑相互搭配,將煤炭送至煤場和磨組煤倉,共有六臺型號為HP1203的中速磨煤機(jī)。機(jī)組滿負(fù)荷工況時,磨煤機(jī)啟動五臺,停運一臺備用,保證原煤的可靠輸送及機(jī)組正常運行。這一輸煤控制系統(tǒng)采用德國施耐德QUANTUM系列可編程序控制器(PLC),雙機(jī)熱備、雙纜冗余,兩套中央處理器(CPU)為一主一備,雙機(jī)數(shù)據(jù)動態(tài)更新,保持?jǐn)?shù)據(jù)一致[1]。當(dāng)基本站出故障時,熱備站立即作為基本站投入工作,無擾切換,保證控制系統(tǒng)的可靠性。另外,在轉(zhuǎn)運站、碎煤機(jī)室、煤倉間等區(qū)域分設(shè)遠(yuǎn)程站,配合控制室PLC主站[2],實現(xiàn)統(tǒng)一集中控制管理。

在調(diào)試期間,該煤炭帶式輸送機(jī)控制系統(tǒng)故障跳閘后,電氣開關(guān)會頻繁分合閘,嚴(yán)重影響煤炭帶式輸送機(jī)正常運行。筆者結(jié)合此故障現(xiàn)象進(jìn)行分析,并提出解決方案和具體整改實施。

2 煤炭帶式輸送機(jī)問題分析

2.1 控制邏輯

煤炭帶式輸送機(jī)原始控制邏輯如圖1所示。煤炭帶式輸送機(jī)啟動指令(Start)由畫面操作按鈕動作觸發(fā),經(jīng)過脈沖模塊(HSTP)輸出3 s脈沖指令。當(dāng)就地設(shè)備開關(guān)切遠(yuǎn)方(Remote)、處于非檢修位、輸出自動(Auto)投入及ST1(啟動允許條件)為高電平信號同時滿足時,經(jīng)過延時模塊(HSTON)響鈴20 s后開關(guān)合閘,或者程序控制啟動指令輸出響鈴20 s后開關(guān)合閘。由于邏輯設(shè)計為響鈴延時采用延時模塊(HSTON),因此指令發(fā)出后會一直保持。

圖1 煤炭帶式輸送機(jī)原始控制邏輯框圖

從原邏輯中可知,只有當(dāng)遠(yuǎn)程控制停止指令(Do_stop)發(fā)出時經(jīng)過復(fù)位模塊(HSRS)才可以復(fù)位啟動指令,這樣就會導(dǎo)致設(shè)備因就地故障而跳閘時,煤炭帶式輸送機(jī)電氣開關(guān)將頻繁分、合,進(jìn)而發(fā)生損壞。

由以上分析可見,帶式輸送機(jī)啟動控制邏輯設(shè)計不合理[3]是導(dǎo)致開關(guān)頻繁動作[4]的間接原因,需要對控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化。

2.2 控制回路

煤炭帶式輸送機(jī)電氣回路控制原理如圖2所示。這一煤炭帶式輸送機(jī)電氣回路主要包括合閘、分閘、保護(hù)及反饋等相關(guān)回路。合閘回路包括防跳、就地合閘和遙控合閘回路。分閘回路包括就地跳閘、遙控跳閘、綜合保護(hù)、斷相保護(hù)跳閘回路。反饋回路包括運行和停止反饋回路[5]。從煤炭帶式輸送機(jī)控制原理就地跳閘回路部分可以看出,分閘指令可以由遠(yuǎn)程停止操作、就地按鈕操作及保護(hù)跳閘回路分別觸發(fā),其中保護(hù)跳閘回路由帶式輸送機(jī)綜合保護(hù)、斷相保護(hù)跳閘或變壓器超溫保護(hù)動作回路組成[6]。針對煤炭帶式輸送機(jī)異常事件進(jìn)行分析,首先可以排除人為原因,經(jīng)就地檢查變壓器測溫元件,其工作正常,不會導(dǎo)致煤炭帶式輸送機(jī)故障跳閘,應(yīng)該是綜合保護(hù)故障導(dǎo)致。經(jīng)對煤炭帶式輸送機(jī)跳閘回路進(jìn)行分析,當(dāng)跳閘回路中接觸器KF線圈帶電時,紅色線路FK觸點會自保持并一直閉合。因此,跳閘回路一直導(dǎo)通并不間斷發(fā)送分閘指令,而上述PLC一直發(fā)啟動指令,所以開關(guān)一直分、合閘,從而導(dǎo)致開關(guān)頻繁動作而發(fā)熱。時間長了會損壞開關(guān),直接影響輸煤系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。針對該問題進(jìn)行煤炭帶式輸送機(jī)原始控制邏輯優(yōu)化[7]已是迫在眉睫。

圖2 輸煤皮帶機(jī)控制原理

3 控制邏輯優(yōu)化

對于上述煤炭帶式輸送機(jī)試運行過程中存在的問題,可采用控制邏輯優(yōu)化手段或者就地跳閘自保持回路增加時間繼電器進(jìn)行解決[8]。其中,邏輯優(yōu)化可以通過兩種方法實現(xiàn)。一是將邏輯中指令輸出延時模塊改成脈沖模塊,保證脈寬時間結(jié)束立刻復(fù)位啟動指令。二是在啟動輸出指令復(fù)位條件中增加一條,即煤炭帶式輸送機(jī)運行狀態(tài)反饋信號,這樣就可以保證煤炭帶式輸送機(jī)相應(yīng)6 kV開關(guān)一合閘其啟動指令便復(fù)位。

對比上述兩種控制邏輯優(yōu)化和跳閘自保持回路優(yōu)化方案[9],第一種控制邏輯優(yōu)化為只有當(dāng)脈寬時間結(jié)束后，啟動指令才復(fù)位,第二種控制邏輯優(yōu)化為只要開關(guān)合閘狀態(tài)信號出現(xiàn),就復(fù)位啟動指令。而跳閘自保持回路增加時間繼電器方案還需要布線、接線[10],會增加回路的故障點,所以最后綜合考慮采用第二種邏輯優(yōu)化方案,即增加煤炭帶式輸送機(jī)運行信號作為合閘指令的復(fù)位條件。優(yōu)化后煤炭帶式輸送機(jī)控制邏輯框圖如圖3所示。

圖3 優(yōu)化后煤炭帶式輸送機(jī)控制邏輯框圖

4 現(xiàn)場模擬試驗

邏輯優(yōu)化程序下裝后,就地將制動器投入使用,目的是模擬試運期間煤炭帶式輸送機(jī)就地跳閘事故工況。

輸煤運行人員實時監(jiān)測邏輯、指令繼電器及6 kV開關(guān)狀態(tài),觀察相關(guān)回路和設(shè)備動作是否正常。模擬試驗過程中,邏輯、指令輸出及就地回路均按預(yù)期狀態(tài)進(jìn)行動作,效果明顯,完全達(dá)到了控制邏輯優(yōu)化目的,進(jìn)而有效地提高了輸煤系統(tǒng)的可靠性及安全性。

5 結(jié)束語

通過對煤炭帶式輸送機(jī)試運行期間發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行分析,可以看出原始控制邏輯設(shè)計僅適合煤炭帶式輸送機(jī)正常工況運行,一旦其6 kV開關(guān)因就地故障導(dǎo)致跳閘,若遠(yuǎn)程未輸出停運指令,開關(guān)勢必頻繁分、合閘,將直接影響原煤的輸送。

通過對煤炭帶式輸送機(jī)控制邏輯進(jìn)行合理優(yōu)化、試驗,并使設(shè)備整體進(jìn)行實際運行,確認(rèn)煤炭帶式輸送機(jī)運行工況可靠穩(wěn)定。優(yōu)化措施有效解決了煤炭帶式輸送機(jī)試運行期間存在的問題,保證了機(jī)組一次能源的可靠輸送。