某工程輸煤電動(dòng)三通控制問(wèn)題及解決方案分析

盧艷林，李 辰

(中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430071)

0 引言

目前，電動(dòng)三通裝置在火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中大量應(yīng)用，三通擋板可實(shí)現(xiàn)物料的輸送通道切換，使上游輸煤系統(tǒng)中的物料能夠分配到下游雙路受料系統(tǒng)中的任意一路膠帶機(jī)上，實(shí)現(xiàn)物料的交叉運(yùn)行。

某工程為海外工程，按照合同約定采用中國(guó)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。其中輸煤系統(tǒng)根據(jù)GB 50660—2011《大中型火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，采用一路運(yùn)行、一路備用，并具備雙路同時(shí)運(yùn)行條件的雙路膠帶機(jī)[1]，在轉(zhuǎn)運(yùn)站實(shí)現(xiàn)通道轉(zhuǎn)運(yùn)切換，部分輸煤流程圖如圖1 所示。1A 膠帶機(jī)可通過(guò)1 號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站的電動(dòng)三通A 裝置將物料分配到2A 和3A 任意一路膠帶機(jī)上，1B 膠帶機(jī)可通過(guò)1 號(hào)轉(zhuǎn)運(yùn)站的電動(dòng)三通B 裝置將物料分配到2B和3A 任意一路膠帶機(jī)上，最終均可以卸煤到1 號(hào)煤場(chǎng)或2 號(hào)煤場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)該工程卸煤系統(tǒng)物料的交叉運(yùn)行。

圖1 部分輸煤系統(tǒng)工藝流程圖

1 某工程電動(dòng)三通設(shè)備電氣配置

某工程電動(dòng)三通裝置采用中國(guó)設(shè)備，主要由三通管、轉(zhuǎn)軸、擋板、電動(dòng)推桿、電機(jī)及電控箱(選配)等組成，如圖2 所示。電動(dòng)三通裝置的工作原理為：電動(dòng)機(jī)接受來(lái)自遠(yuǎn)方控制系統(tǒng)—輸煤程控或分散控制系統(tǒng)(distributed control system，DCS)—或就地電控箱的指令而轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿向前或向右運(yùn)動(dòng)，在連桿的作用下，擋板繞著轉(zhuǎn)軸向后或向左轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)推桿運(yùn)動(dòng)到觸發(fā)行程開(kāi)關(guān)動(dòng)作的位置時(shí)，擋板轉(zhuǎn)動(dòng)到相應(yīng)的極限位置，三通管內(nèi)形成左側(cè)或右側(cè)的通路，來(lái)控制物料的流動(dòng)方向。

圖2 電動(dòng)三通裝置

該工程電動(dòng)三通裝置未配置成套電控箱，配電設(shè)備采用工程所在國(guó)當(dāng)?shù)啬称放扑軞ぜ与p接觸器3RT202 正反轉(zhuǎn)回路，配電及控制原理圖如圖3 所示。

圖3 電動(dòng)三通配電及控制回路圖

2 現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題

根據(jù)該工程低壓柜制造商提供的電氣圖紙，電動(dòng)三通設(shè)置雙接觸器，可通過(guò)遠(yuǎn)程DCS 或三通裝置就地控制站按鈕實(shí)現(xiàn)三通正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，即左側(cè)或右側(cè)通的功能。當(dāng)電動(dòng)三通切換左側(cè)或右側(cè)通時(shí)，電機(jī)無(wú)法通過(guò)推桿到位信號(hào)連鎖實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停止，三通設(shè)備就地和開(kāi)關(guān)柜沒(méi)有到位顯示，且三通裝置推桿成套提供的到位開(kāi)關(guān)類(lèi)型為適用電源交流24 ～240 V 的感應(yīng)開(kāi)關(guān)。

三通擋板若無(wú)推桿到位信號(hào)，會(huì)導(dǎo)致推桿電機(jī)堵轉(zhuǎn)，極易燒毀，嚴(yán)重影響輸煤系統(tǒng)的正常運(yùn)行，增大檢修工作量[2]。本工程中三通裝置廠家提供的位置檢測(cè)元件為接近開(kāi)關(guān)，且為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，無(wú)法為低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電氣控制回路提供到位接點(diǎn)以連鎖停止推桿電機(jī)達(dá)到保護(hù)作用。

3 問(wèn)題分析

現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)柜與電動(dòng)三通裝置電氣控制無(wú)法配合的問(wèn)題，經(jīng)查主要原因如下：

1)在訂購(gòu)三通裝置時(shí)，由于某些原因業(yè)主方取消了電動(dòng)三通裝置廠家自帶的具備完整控制功能的電控箱。

2)該低壓開(kāi)關(guān)柜制造商對(duì)其供電的三通設(shè)備特性不了解，簡(jiǎn)單地認(rèn)為其為正反轉(zhuǎn)設(shè)備，開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電氣回路僅提供正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)回路接口而無(wú)電動(dòng)推桿行程到位控制及超位聯(lián)停推桿的保護(hù)回路。

3)各方對(duì)接近開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及限位開(kāi)關(guān)的區(qū)別認(rèn)識(shí)不清。設(shè)備供貨協(xié)議中出現(xiàn)“采用接近開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)提供一對(duì)常開(kāi)、一對(duì)常閉接點(diǎn)”的要求。實(shí)際上接近開(kāi)關(guān)又稱(chēng)為無(wú)觸點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)，以電磁信號(hào)(非接觸式)作為輸入動(dòng)作信號(hào)，適用于“通過(guò)信號(hào)”。接近開(kāi)關(guān)大多由一個(gè)高頻振蕩器和一個(gè)整形放大器組成。振蕩器振蕩后，在開(kāi)關(guān)的感應(yīng)面上產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，當(dāng)金屬物體接近感應(yīng)面時(shí)，金屬體產(chǎn)生渦流，吸收了振蕩器的能量，使振蕩器減弱以致停振。振蕩與停振是兩種不同的狀態(tài)，由整形放大器轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的開(kāi)關(guān)信號(hào)，從而達(dá)到檢測(cè)位置的目的。行程開(kāi)關(guān)主要由類(lèi)似按鈕的觸頭系統(tǒng)和接受機(jī)械部件發(fā)來(lái)信號(hào)的操作頭組成。行程開(kāi)關(guān)用來(lái)反映工作機(jī)械的位置變化(行程)，生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件模塊撞擊行程開(kāi)關(guān)時(shí)，行程開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)動(dòng)作用以發(fā)出指令改變電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。如果把行程開(kāi)關(guān)安裝在工作機(jī)械行程的終點(diǎn)處，以限制其行程，就稱(chēng)為限位開(kāi)關(guān)。限位開(kāi)關(guān)不僅是控制電器，也是實(shí)現(xiàn)終端保護(hù)的保護(hù)電器。

行程開(kāi)關(guān)為有觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，適合進(jìn)行單方向位置檢測(cè)，當(dāng)物體接近預(yù)先設(shè)置的限位位置物體時(shí)，開(kāi)關(guān)的連桿驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)引起接點(diǎn)位置的變位。由于有觸點(diǎn)，其相對(duì)壽命更短。行程開(kāi)關(guān)和限位開(kāi)關(guān)都是位置開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)用來(lái)檢測(cè)行程，可作為輸入信號(hào)控制電路在一定距離動(dòng)作。而限位開(kāi)關(guān)檢測(cè)限制位置的信號(hào)，起停止、保護(hù)的作用。在了解三類(lèi)開(kāi)關(guān)特性后，才能選擇合適的類(lèi)型用于三通電氣控制回路以達(dá)到預(yù)期功能并保護(hù)設(shè)備。

4 解決方案探討

為解決電動(dòng)三通推桿電機(jī)左、右側(cè)到位無(wú)法停止造成電機(jī)燒毀以及現(xiàn)場(chǎng)無(wú)到位指示等問(wèn)題，考慮以下幾個(gè)方案。

方案一：由電動(dòng)三通裝置廠家提供具有一對(duì)常開(kāi)、一對(duì)常閉接點(diǎn)的行程及限位開(kāi)關(guān)，并將該接點(diǎn)接入低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電氣回路中實(shí)現(xiàn)，如圖4 所示。

圖4 中取消了原就地緊急跳閘回路，增加行程及限位開(kāi)關(guān)連鎖回路。ZXK 為行程開(kāi)關(guān)，XW1、XW2 為限位開(kāi)關(guān)，通過(guò)在正反轉(zhuǎn)回路中增加串接行程開(kāi)關(guān)及限位開(kāi)關(guān)的常閉輔助結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)超位后常閉接點(diǎn)斷開(kāi)聯(lián)停電動(dòng)推桿電機(jī)運(yùn)行功能，達(dá)到保護(hù)推桿電機(jī)的作用，并將ZXK、XW1、XW2 到位及超位接點(diǎn)信號(hào)送至DCS 顯示。

圖4 改造后的三通電氣控制接線圖

方案二：由電動(dòng)三通裝置廠家提供繼電器擴(kuò)展接近開(kāi)關(guān)到位接點(diǎn)，并將該接點(diǎn)接入低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行及停止的電氣控制回路中。

方案三：由電動(dòng)三通裝置廠家提供具備完整電氣控制回路的電控箱，箱內(nèi)含塑殼開(kāi)關(guān)以及正反轉(zhuǎn)雙接觸器動(dòng)力回路以及完善的電氣控制回路如圖5 所示，低壓柜廠家柜內(nèi)僅提供塑殼饋線開(kāi)關(guān)。

圖5 三通電氣控制箱原理圖

控制箱中分別設(shè)置了三通擋板右開(kāi)位置行程開(kāi)關(guān)SQ1、左開(kāi)位置行程開(kāi)關(guān)SQ2 以及左開(kāi)限位開(kāi)關(guān)SQ3、右開(kāi)限位開(kāi)關(guān)SQ4，通過(guò)繼電器KA1、KA2、KA3、KA4 分別擴(kuò)展行程開(kāi)關(guān)和限位開(kāi)關(guān)接點(diǎn)，將相應(yīng)的行程開(kāi)關(guān)及限位開(kāi)關(guān)信號(hào)串接在右開(kāi)和左開(kāi)控制回路中，完成行程控制和限位保護(hù)，并在控制箱上設(shè)置了就地左開(kāi)到位和右開(kāi)到位的指示燈回路。

5 現(xiàn)場(chǎng)采用的解決方案及原因

對(duì)于以上三個(gè)解決方案，綜合考慮成本、工期以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備改造的可行性，最終選擇了方案一，即由電動(dòng)三通裝置廠家提供符合要求的行程及限位開(kāi)關(guān)，并對(duì)低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電氣回路進(jìn)行修改以解決問(wèn)題。而另外兩個(gè)解決方案中，方案三由于需要重新向國(guó)內(nèi)三通設(shè)備廠商購(gòu)置配套電氣控制箱，箱內(nèi)需配套完整的塑殼開(kāi)關(guān)、雙接觸器以及配套控制及信號(hào)元器件，成本最高。且該工程為海外工程，設(shè)備采購(gòu)周期長(zhǎng)被首先否決。方案二受限于現(xiàn)場(chǎng)輸煤轉(zhuǎn)接端子箱尺寸，箱內(nèi)設(shè)備布置較為緊湊，已不便安裝擴(kuò)展繼電器而未被采用。

6 結(jié)語(yǔ)

該工程因各方對(duì)接近開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)以及限位開(kāi)關(guān)認(rèn)識(shí)不清導(dǎo)致三通設(shè)備控制及保護(hù)電氣回路出現(xiàn)問(wèn)題，受現(xiàn)場(chǎng)具體情況以及工期所限選用了方案一作為解決方案。實(shí)際上，行程開(kāi)關(guān)和限位開(kāi)關(guān)作為接觸式的檢測(cè)裝置，存在可靠性較差、使用壽命短、操作頻率低等缺點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期使用過(guò)程中容易出現(xiàn)損壞的情況。接近開(kāi)關(guān)作為非接觸式的檢測(cè)裝置具備工作可靠、壽命長(zhǎng)，功耗低操作頻率高以及適應(yīng)輸煤系統(tǒng)相對(duì)惡劣的工作環(huán)境等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，因此建議在三通設(shè)備訂貨時(shí)成套訂購(gòu)配置采用接近開(kāi)關(guān)作為行程及到位控制。對(duì)于限位開(kāi)關(guān)，因其僅作為到位行程開(kāi)關(guān)失靈時(shí)運(yùn)行超限的備用，動(dòng)作幾率較低，可采用有輔助觸點(diǎn)的普通行程開(kāi)關(guān)或接近開(kāi)關(guān)。對(duì)于犁煤器等需要到位連鎖停止的同類(lèi)設(shè)備，也適用于此建議方案。