管狀帶式輸送機電氣改造

白飛雄，王關(guān)東

(陜西北元化工集團股份有限公司，陜西 榆林 719319)

陜西北元化工集團股份有限公司化工分公司(以下簡稱“北元化工分公司”)C、D兩套裝置PVC生產(chǎn)能力50萬t/a，采用干法乙炔工藝生產(chǎn)。電石經(jīng)過一次破碎后,直徑小于80 mm；經(jīng)過二次破碎后，直徑小于50 mm；經(jīng)過第3次破碎后，電石直徑小于3 mm。直徑小于3 mm的顆粒電石經(jīng)過16臺發(fā)生器噴淋洗滌后產(chǎn)生乙炔氣體，并副產(chǎn)固含量6%～10%電石渣。副產(chǎn)的電石渣經(jīng)過管狀帶式輸送機(以下簡稱“管帶機”)皮帶直接轉(zhuǎn)運至水泥公司水泥料倉的六連體庫。在生產(chǎn)過程中，管帶機一旦故障，將直接導致乙炔降流量或C、D兩條生產(chǎn)線停車。下面針對管帶機電氣故障進行技術(shù)改造，以供參考。

1 管帶機

北元化工分公司使用的管帶機皮帶跨度372 m，機頭提升高度38.4 m，皮帶口徑250 mm。該機是由呈六邊形布置的托輥強制皮帶裹成邊緣相互搭接的圓筒狀來輸送物料的一種新型帶式輸送機,管帶機電動機安裝在高度為58.4 m的六連體庫頂部, 由于變頻器與控制電動機之間距離不能超過90 m,管帶機配電室安裝在水泥料倉頂部,管帶機電動機采用1臺進口變頻器(1#變頻器)啟動。

1#變頻器主電源由北元化工分公司2307變電站供電，變頻器通過交換機，用672 m單模光纖電纜傳輸信號至DCS控制室，由DCS控制室下達開機指令、停機指令和加減頻率指令。

2 運行中的問題及改造措施

2.1 變頻器頻繁故障

2.1.1 原因分析

由于六連體庫頂部蒸汽量較大，電石粉塵較多，變頻器在長周期運行中頻繁出現(xiàn)故障，影響生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，嚴重制約PVC產(chǎn)量。特別在每年夏季，管帶機變頻器本體溫度較高,電石粉塵進入變頻器內(nèi)部后變頻器噪聲較大,由于產(chǎn)量任務重,變頻器在無備機的情況下,長周期滿負荷運行,導致主板頻繁燒壞。

2.1.2 改造措施

2.1.2.1 增加變頻器

針對以上問題，北元化工分公司增加了1臺同樣的進口變頻器(2#變頻器)。2#變頻器主電源由北元化工分公司2307變電站供電,再增加一條通信線,后臺DCS增加控制顯示,確保管帶機變頻器定期切換,盡可能避免變頻器故障引起的降流量和停車事故。

2017年6月,由于變頻器主板長期處于高溫作業(yè)環(huán)境,1#變頻器主板燒壞；由于2#變頻器風機故障,2#變頻器超溫頻繁跳閘,嚴重影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。為此,北元化工分公司改善了變頻器工作環(huán)境,對管帶機配電室窗戶進行密封處理,配電室門由普通門更換為防火密封門,在配電室安裝了空調(diào),對變頻器進行強制降溫；將原來的2臺進口變頻器更換為國產(chǎn)變頻器，又增加了1臺同樣的國產(chǎn)變頻器(3#變頻器，由水泥公司配電室供電),3臺變頻器切換使用；把管帶機配電柜遷移至距電動機90 m范圍內(nèi)的地面；1#變頻器和2#變頻器使用DCS啟停，3#變頻器手動啟停。

另外，管帶機DCS后臺有兩個控制切換畫面,當兩臺變頻器切換時,后臺DCS應同步切換畫面,為此,在每臺變頻器控制回路上增加二次動靜插件,把每臺變頻器本體所有二次控制回路線接在二次動插件上,靜插件固定在配電柜柜體上,且二次控制回路線接在交換機上,實現(xiàn)了1#變頻器、2#變頻器與DCS后臺畫面靈活配套使用。

2.1.2.2 變頻器切換邏輯

變頻器切換邏輯如圖1所示。

(1)1#變頻器切換至2#變頻器：①斷開1#變頻器(QF1)進線斷路器、(QF2)饋線斷路器；②斷開1#變頻器控制空開；③合上2#變頻器(QF3)進線斷路器、(QF4)饋線斷路器；④合上2#變頻器控制空開；⑤聯(lián)系DCS切換至畫面2啟動2#變頻器。

(2)2#變頻器切換至1#變頻器：①斷開2#變頻器(QF3)進線斷路器、(QF4)饋線斷路器；②斷開2#變頻器控制空開；③合上1#變頻器(QF1)進線斷路器、(QF2)饋線斷路器；④合上1#變頻器控制空開；⑤聯(lián)系DCS切換至畫面1啟動1#變頻器。

(3)1#、2#變頻器都故障時，使用3#變頻器：①斷開1#、2#變頻器(QF1、QF3)進線斷路器、(QF2、QF4)饋線斷路器；②斷開1#、2#變頻器控制空開；③合上3#變頻器(QF5)進線斷路器、(QF6)饋線斷路器；④合上3#變頻器控制空開；⑤聯(lián)系現(xiàn)場使用操作柱手動啟動3#變頻器。

圖1 變頻器切換邏輯示意圖

2.1.2.3 換熱風機電氣回路的改造

管帶機電動機為額定功率90 kW的三相電動機,電動機后端蓋處安裝一個三相散熱風機,專門給管帶機電動機降溫。在每次切換管帶機電源時,電動機風機電源也要拆線進行切換,而且要確認風機的正反轉(zhuǎn),不僅延長了切換時間，頻繁的切換也會影響電動機及電纜的使用壽命。為此,北元化工分公司對管帶機散熱風機電氣回路進行了改造。 增加兩個單P空開和兩個接觸器,兩個接觸器主電源分別引自北元化工分公司2307變電站和水泥公司配電室，控制回路火線分別引自北元化工分公司2307電源隔離開關(guān)和水泥公司電源隔離開關(guān)，零線共用；以兩個接觸器常閉點為互鎖點，進行雙電源自動切換。改造后風機電源切換回路如圖2所示。

2.2 其他

(1)管帶機變頻器由DCS后臺給定啟停指令和頻率大小,由變頻器主板向DCS后臺反饋電流大小。由于管帶機電流和現(xiàn)場鏈式刮板機聯(lián)鎖,管帶機運行電流高于設定值或低于設定值,都能聯(lián)鎖停運鏈式刮板機。因此,管帶機電流要平穩(wěn),不能大幅度變化。每年冬季,隨著氣溫降低,尤其是下雪天氣,管帶機皮帶容易打滑,造成管帶機電流頻繁變化，且變化幅度大,造成管帶機跳停。電氣專業(yè)人員針對管帶機冬季電流頻繁變化的情況進行研究,得出的結(jié)論是管帶機變頻器本體須增加接地線。

圖2 風機電源切換邏輯示意圖

管帶機本體到交換機電流信號線應采用帶有屏蔽層的信號電纜，交換機到DCS后臺應使用光纖傳輸信號，管帶機配電室應建立保護接地電阻，且保護接地電阻RB≤4 Ω[1]。另外，下雪天氣時,應降低管帶機負荷,低流量平穩(wěn)運行;經(jīng)常緊固管帶機變頻器控制回路中16個中間繼電器的螺絲，并吹掃灰塵。

(2)管帶機電動機由電源為24 V的PLC控制變頻器啟動和停止，由于管帶機電動機距離地面58.4 m，管帶機配電柜遷移地面以后，管帶機電動機距離配電柜88.5 m，控制電纜中的感應電造成24 V的PLC頻繁報故障。為了隔離感應電，將原來的控制電纜信號直接輸入PLC改為輸入24 V的中間繼電器，通過繼電器動作信號再輸給PLC模塊；將原來的涂塑鋁帶粘接屏蔽聚乙烯護套控制電纜更換為聚氯乙烯護套編織屏蔽電纜，徹底避免了控制電纜中感應電造成PLC模塊誤動作的情況。

3 結(jié)語

經(jīng)過上述一系列改造后，管帶機運行平穩(wěn)、可靠,實現(xiàn)了使用3臺變頻器，保證1臺電動機不間斷、長周期運行，避免了乙炔工序降流量或C、D兩條生產(chǎn)線停車事故。