火電廠給煤機(jī)控制回路優(yōu)化與應(yīng)用

孫 巖

（寧夏棗泉發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏 寧東 750411）

0 引言

電子稱重式給煤機(jī)是火電廠的重要輔機(jī)設(shè)備之一，通過自身的自動調(diào)節(jié)和控制功能將原煤定量輸送到磨煤機(jī)，形成給煤率信號，滿足鍋爐自動控制的需要，并定時記憶進(jìn)入鍋爐的燃煤量，同時形成累計煤量信號。

本公司現(xiàn)有兩臺660MW 超超臨界機(jī)組，每臺機(jī)組配置6 臺STOCK CS2024 型電子稱重式給煤機(jī)，由上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計研究院提供，每臺給煤機(jī)同步配置低電壓穿越裝置。

2018 年3 月19 日，#1 機(jī)組負(fù)荷400MW，總?cè)剂狭?05t/h，1B、1C、1E、F 制粉系統(tǒng)運(yùn)行，F(xiàn) 給煤機(jī)電流4.6A，給煤機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速739r/min，瞬時煤量47.4t/h。F 給煤機(jī)電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、瞬時煤量同時突降至0，20s 后F 給煤機(jī)就地停運(yùn)且遙控信號消失，總?cè)剂狭坑?05t/h 突降至162t/h，經(jīng)過短時調(diào)整后機(jī)組運(yùn)行趨于穩(wěn)定。

國內(nèi)大型火電廠主要使用STOCK 型或類似原理的給煤機(jī)，且均存在此類問題，所以本文將從故障發(fā)生原因及解決方案兩方面進(jìn)行詳細(xì)剖析。

1 控制原理

1.1 控制回路組成

STOCK 型給煤機(jī)是一種帶有微機(jī)控制的電子稱量及自動調(diào)節(jié)裝置的帶式給料機(jī)，具有自動調(diào)節(jié)和控制的功能，給煤機(jī)精度達(dá)到±0.25%。給煤機(jī)控制部分主要由CPU 板、電源板、輸入輸出板（A1 板、A2 板、A3 板）、變頻器及繼電器等元器件組成。電源板主要是將交流電壓調(diào)制成電子控制所要求的負(fù)載穩(wěn)壓電壓，由I/O 信號的光電隔離和輸出接點信號的繼電器等組成。給煤機(jī)輸入輸出板安裝在電源板上，所有進(jìn)入微機(jī)板的輸入信號都在電源板上進(jìn)行光電隔離。輸入板Al 為輸入電流-頻率轉(zhuǎn)換板，其功能是將給煤率設(shè)定信號4mADC ～20mADC 電流信號轉(zhuǎn)換成0kHz ～10kHz 信號；A2 為頻率-電流轉(zhuǎn)換板，將數(shù)字量的電動機(jī)速度設(shè)定信號轉(zhuǎn)換成模擬量速度設(shè)定信號，用來控制變頻電機(jī)速度控制器；A3 為輸出頻率-電流轉(zhuǎn)換板，是一個反饋組件，通過A3 板將輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成所需的4mA ～20mA 電流反饋信號[1]。

1.2 主要控制邏輯說明

STOCK 型給煤機(jī)通過CPU 板存儲器中的程序?qū)崿F(xiàn)輸入輸出信號的計算，并將相關(guān)信息顯示在觸摸屏面板上，實現(xiàn)給煤機(jī)各種方式運(yùn)行和跳閘功能、煤量顯示、煤量控制，并具有故障自動檢測功能。當(dāng)給煤機(jī)出現(xiàn)故障時，會自動產(chǎn)生故障碼，系統(tǒng)自動報警，方便給煤機(jī)故障的查詢，為及時定位故障點帶來極大便利。CPU 板存儲器中的主要控制邏輯如下：

1）觸摸屏面板上REMOTE（遙控）鍵、OFF（停止）鍵、LOCAL（本地）鍵、JOG（點動）鍵、F2（功能）健，實現(xiàn)給煤機(jī)就地啟動停止等操作。當(dāng)給煤機(jī)在LOCAL 模式時，皮帶上不可以給煤，否則經(jīng)過2s 延時后，給煤機(jī)將自動停止，并產(chǎn)生故障碼08；按OFF-SHIFT-F2 鍵后，可使皮帶傳動電動機(jī)反轉(zhuǎn)，便于維修工作。

2）給煤控制器在接收到DCS 傳來的給煤量需求指令后，將給煤指令與瞬時給煤量進(jìn)行比較，根據(jù)偏離大小經(jīng)PI 運(yùn)算處理，輸出相應(yīng)4mA ～20mA 控制信號；將該信號送至變頻器處理，由變頻器改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢，從而改變皮帶轉(zhuǎn)速；系統(tǒng)穩(wěn)定性補(bǔ)償是由軟件提供的，當(dāng)稱重傳感器故障時，給煤機(jī)可產(chǎn)生故障碼10，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速指令與反饋偏差大于1000r/min 且超過20s 后，給煤機(jī)故障停車并輸出故障碼12。

3）當(dāng)給煤機(jī)實際運(yùn)行時，若出現(xiàn)皮帶跑偏或給煤機(jī)皮帶異物造成卡澀，變頻器或變頻電機(jī)故障（含測速發(fā)電機(jī)故障），則給煤機(jī)系統(tǒng)就會進(jìn)行自診斷，延時10s 后給煤機(jī)故障停車并輸出故障碼 03[2]。

4）當(dāng)給煤機(jī)在遙控運(yùn)行方式時，若出現(xiàn)給煤機(jī)出口堵煤信號，經(jīng)延時后給煤機(jī)故障停車并輸出故障碼07。在機(jī)組投運(yùn)初期，出現(xiàn)過給煤機(jī)出口堵煤信號誤報導(dǎo)致給煤機(jī)停運(yùn)的事件，經(jīng)評估后此信號先只做報警，不做停給煤機(jī)信號。

根據(jù)給煤機(jī)長時間的故障統(tǒng)計，各類故障中03 和10故障碼出現(xiàn)較多，提高給煤機(jī)控制回路可靠性和稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，能有效降低給煤機(jī)的故障率。

2 故障原因分析

事件發(fā)生后，熱工人員在給煤機(jī)就地控制面板中查閱故障信息，給煤機(jī)控制面板中報故障碼03（測速電機(jī)反饋消失），故障類型為跳機(jī)。導(dǎo)致03 故障碼觸發(fā)的原因[3]有：

1）電機(jī)卡堵不轉(zhuǎn)，導(dǎo)致測速異常。

2）測速探頭故障，導(dǎo)致無法測量給煤機(jī)轉(zhuǎn)速。

3）電源板工作異常，導(dǎo)致繼電器無法啟動變頻器工作。

4）變頻器啟動控制回路異常，導(dǎo)致變頻器無法正常工作。

熱工人員檢查測速探頭送至控制柜接線、變頻器內(nèi)部接線、各繼電器端子接線無松動，根據(jù)給煤機(jī)故障信息，為驗證給煤機(jī)跳閘的具體原因，做了以下試驗。

試驗1：就地啟動F 給煤機(jī)后，拆1ZJ 繼電器至變頻器接線，如圖1 給煤機(jī)控制回路圖所示。

試驗結(jié)果：電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)電流同時突降至0A，20s后給煤機(jī)停運(yùn)，并報故障碼03，測速電機(jī)反饋消失。

試驗2：遠(yuǎn)方啟動F 給煤機(jī)后，拆測速探頭信號。

試驗結(jié)果：只有電機(jī)轉(zhuǎn)速信號突降至0，電機(jī)電流小幅上升，20s 后給煤機(jī)停運(yùn)，電機(jī)電流降為0A，同時給煤機(jī)控制方式切至就地，同樣報故障碼03，測速電機(jī)反饋消失。

經(jīng)過以上試驗并結(jié)合歷史曲線分析：給煤機(jī)停運(yùn)前，電機(jī)電流未異常增大，故排除驅(qū)動電機(jī)卡堵；檢查給煤機(jī)電機(jī)測速探頭安裝牢固，探頭電阻310Ω 穩(wěn)定，測速探頭正常。另外，如電機(jī)測速信號丟失，會出現(xiàn)只有測速信號突降，電機(jī)電流和瞬時煤量應(yīng)正常輸出，實際為給煤機(jī)的3 個模擬量信號同時突降至0，故排除電機(jī)測速信號異常導(dǎo)致的給煤機(jī)跳閘。給煤機(jī)3 個模擬量同時突降時清掃鏈仍正常運(yùn)行，直至給煤機(jī)跳閘。由此判斷，跳閘時FS 繼電器自保持回路正常，電源板上K3、K6 繼電器工作正常。

結(jié)合給煤機(jī)的實際跳閘試驗，確定觸發(fā)給煤機(jī)跳閘的原因為1ZJ 繼電器工作異常，使得送至變頻器的閉合觸點斷開，導(dǎo)致電機(jī)停轉(zhuǎn)，給煤機(jī)跳閘。

3 給煤機(jī)控制回路優(yōu)化

3.1 控制回路改造

為提高給煤機(jī)運(yùn)行的可靠性，在給煤機(jī)控制回路中增加與1ZJ 同樣功能的繼電器，命名為4ZJ，將1ZJ 和4ZJ 兩個繼電器的常開觸點并聯(lián)送至變頻器。增加的繼電器及觸點回路如圖2 所示（用紅色實線繪制的元器件為新增回路）。啟動變頻器信號，使用1ZJ 和4ZJ 繼電器的常開觸點并聯(lián)，實現(xiàn)了啟動回路的冗余，極大地提高了變頻器啟動回路的可靠性。

圖1 給煤機(jī)控制回路圖Fig.1 Control circuit diagram of coal feeder

圖2 增加4ZJ繼電器后的給煤機(jī)控制回路Fig.2 Coal feeder control loop after adding 4ZJ relay

3.2 改造后試驗

熱工人員接線完畢后，確認(rèn)給煤機(jī)具備試轉(zhuǎn)條件。聯(lián)系運(yùn)行人員將給煤機(jī)控制回路送電，并按以下步驟進(jìn)行繼電器的插拔實驗：

1）熱工人員在就地啟動給煤機(jī)，給煤機(jī)啟動后，熱工人員先從繼電器底座拔出1ZJ 繼電器并等待1min，確認(rèn)給煤機(jī)不跳閘，停運(yùn)給煤機(jī)。

2）斷開給煤機(jī)控制回路電源空開CB2，恢復(fù)1ZJ 繼電器。

3）將給煤機(jī)控制回路電源空開CB2 合閘，熱工人員在就地啟動給煤機(jī)，給煤機(jī)啟動后，熱工人員從繼電器底座拔出4ZJ 繼電器并等待1min，確認(rèn)給煤機(jī)不跳閘，停運(yùn)給煤機(jī)。

4）斷開給煤機(jī)控制回路電源空開CB2，恢復(fù)4ZJ 繼電器。

熱工人員分別拔出1ZJ 和4ZJ 繼電器后，給煤機(jī)不發(fā)生跳閘，說明回路接線改造成功。

4 結(jié)束語

通過對STOCK CS2024 型電子稱重式給煤機(jī)控制回路的改造，兩年多來未出現(xiàn)過因熱控設(shè)備導(dǎo)致給煤機(jī)跳閘事故，給煤機(jī)控制系統(tǒng)可靠性得到顯著提高，有效降低了給煤機(jī)故障率，使機(jī)組運(yùn)行更加安全、可靠，為更好參與電網(wǎng)調(diào)峰打下了良好的基礎(chǔ)，對使用同類型設(shè)備的兄弟單位具有借鑒意義。