圓形煤場取料機(jī)運(yùn)行操作模式優(yōu)化探究

國能浙江寧海發(fā)電有限公司 劉春宇

1 引言

國能浙江寧海電廠一期4×630MW 機(jī)組鍋爐燃煤按燃燒器分層原則，燃用兩種煤為主燒神混煤和摻燒石炭煤。因此，為了保證鍋爐的燃燒安全性，在煤場則需要將這兩種煤進(jìn)行徹底分開堆存。

圓形煤場堆取料機(jī)在原始設(shè)計(jì)時(shí)，取料機(jī)的運(yùn)行工況單一，即煤場內(nèi)僅堆放單一種煤，取料機(jī)從小角度依次運(yùn)行至大角度取料，直至將煤場內(nèi)的存煤取完，取料機(jī)的控制方式可以很好的實(shí)現(xiàn)且滿足要求。但在實(shí)際使用中，為了合理利用煤場儲(chǔ)煤空間，煤場內(nèi)需要存放兩種及以上煤種，取料機(jī)需要在不同煤堆上取煤，需要頻繁地對(duì)取料機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)堆移位操作。在當(dāng)前的控制方式下，不利于取料機(jī)的頻繁轉(zhuǎn)堆移位操作[1]。

本文以寧海電廠一期圓形煤場取料機(jī)為研究對(duì)象，重點(diǎn)提出取料機(jī)轉(zhuǎn)堆就位操作效率低的原因進(jìn)行以下分析，并提出有效的解決措施，以提高取料機(jī)整體工作效率。

2 圓形煤場取料機(jī)工作原理和控制方式說明

2.1 圓形煤場取料機(jī)工作原理

圓形煤場取料機(jī)為刮板取料機(jī)，刮板固定在雙鏈條機(jī)構(gòu)上，通過尾部雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)鏈輪作循環(huán)運(yùn)動(dòng)，將取料機(jī)下部的煤刮入中心柱下的圓錐形煤斗中，并沿取料機(jī)上部空返至取料機(jī)頭部。取料機(jī)可以360°回轉(zhuǎn)取料，取料懸臂可以在－5°～＋39°俯仰進(jìn)行抬落操作。

取料作業(yè)前將取料機(jī)移至需要取料的煤堆面上，取料機(jī)就位后，啟動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)裝置開始取料，取料機(jī)在取料范圍內(nèi)，通過半門架地回轉(zhuǎn)在煤堆面上行走，逐步分層向下取料，并通過刮板將煤刮至中心柱下的料斗內(nèi)。當(dāng)該平面走完后，操作取料機(jī)懸臂下降某一角度，取下一煤堆面的物料。取料機(jī)的行走速度決定刮板的側(cè)向吃進(jìn)速度，卷揚(yáng)機(jī)下降的距離決定刮板的切削高度。取料作業(yè)邊界，根據(jù)取料機(jī)的控制模式，由人為或取料機(jī)超聲波料位開關(guān)判斷。

2.2 圓形煤場取料機(jī)控制方式

圓形煤場取料機(jī)可實(shí)現(xiàn)“就地”和“遠(yuǎn)方”兩種控制方式，其中：就地控制方式主要分為檢修模式、手動(dòng)模式和自動(dòng)模式；遠(yuǎn)方控制方式主要分為遠(yuǎn)方手動(dòng)模式和遠(yuǎn)方自動(dòng)模式[2-3]。

2.2.1 檢修模式

用于取料機(jī)檢修后的試機(jī)操作，為非正常工作模式。在此模式下，取料機(jī)各機(jī)構(gòu)保護(hù)不動(dòng)作于跳機(jī)，各保護(hù)僅起警告提示作用，取料機(jī)與活化給料機(jī)無聯(lián)鎖關(guān)系。同時(shí)，在此方式下，取料機(jī)的俯仰極限開關(guān)、取料臂防撞開關(guān)、堆料機(jī)與取料機(jī)之間的安全開關(guān)動(dòng)作后不會(huì)跳閘動(dòng)力電源主開關(guān)。取料機(jī)大車行走、俯仰卷揚(yáng)機(jī)、鏈驅(qū)動(dòng)刮板互鎖，各機(jī)構(gòu)只能進(jìn)行單動(dòng)操作。

2.2.2 手動(dòng)模式（包括就地手動(dòng)/遠(yuǎn)方手動(dòng)）

手動(dòng)模式為正常工作模式。在此模式下，取料機(jī)與中心給料機(jī)有聯(lián)鎖關(guān)系，取料機(jī)各保護(hù)均能夠正常動(dòng)作，并且可以發(fā)出報(bào)警提示。同時(shí)，只有在鏈驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)后，才能夠操作取料機(jī)回轉(zhuǎn)及卷揚(yáng)機(jī)下降。在此方式下，取料機(jī)的工作料位超聲波開關(guān)不起作用，但是取料機(jī)的安全料位超聲波開關(guān)仍起作用。

在中國由大國走向強(qiáng)國途中，站在新的歷史起點(diǎn)上，我們要激活歷史唯物主義的思想資源，從歷史中汲取智慧，為中國實(shí)踐創(chuàng)新與理論創(chuàng)新指明方向。當(dāng)前，為了走出原子化個(gè)人和社會(huì)分化有余而社會(huì)整合不足的困境，必須探尋建構(gòu)人類命運(yùn)共同體的現(xiàn)實(shí)路徑。“人類”不是在對(duì)應(yīng)動(dòng)物的語境中使用的，而是在“自我”與“他者”、“我”與“我們”的意義上使用的。如果人真正是一種“類存在物”，那么就要現(xiàn)實(shí)地思考：“人類”何以可能？“為了塑造一個(gè)反映我們共同目標(biāo)和價(jià)值觀的美好未來，共識(shí)至關(guān)重要?！盵25]作為“人類”，我們需要從個(gè)人與共同體的角度來思考人作為一種社會(huì)性動(dòng)物的意義。

2.2.3 自動(dòng)模式（包括就地自動(dòng)/遠(yuǎn)方自動(dòng)）

自動(dòng)模式為正常工作模式，在此模式下，取料機(jī)與中心給料機(jī)有聯(lián)鎖關(guān)系，取料機(jī)各保護(hù)均能夠正常動(dòng)作，并且可以發(fā)出報(bào)警提示。同時(shí)，只有在鏈驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)后，才能夠操作取料機(jī)回轉(zhuǎn)及俯仰卷揚(yáng)機(jī)下降。在此方式下，取料機(jī)的工作料位開關(guān)及安全料位開關(guān)將指導(dǎo)取料機(jī)進(jìn)行回轉(zhuǎn)取料。

2.3 圓形煤場取料機(jī)操作規(guī)定及規(guī)范

取料機(jī)操作規(guī)程規(guī)定，設(shè)備必須在保護(hù)安全以及聯(lián)鎖狀態(tài)下運(yùn)行，取料機(jī)取料作業(yè)時(shí)，只可以采用“手動(dòng)或自動(dòng)”模式，而“檢修”模式只作為設(shè)備檢修后單個(gè)機(jī)構(gòu)的調(diào)試使用。同時(shí)，切換操作方式時(shí)，必須將所有的設(shè)備停止運(yùn)轉(zhuǎn)，否則運(yùn)行中的設(shè)備將跳停。

為了防止取料機(jī)刮板碰懸臂的異常事件發(fā)生，對(duì)取料機(jī)開堆和回轉(zhuǎn)過煤堆操作進(jìn)一步規(guī)范化，并對(duì)相應(yīng)操作程序進(jìn)行了重新設(shè)定。

司機(jī)接到開堆或轉(zhuǎn)堆指令后，需要對(duì)現(xiàn)場煤堆高度進(jìn)行實(shí)際查看，將取料機(jī)懸臂提升到工作限位動(dòng)作，在取料機(jī)回轉(zhuǎn)至煤堆上方這個(gè)過程中刮板不啟動(dòng)，如果回轉(zhuǎn)至煤堆邊緣時(shí)，已確認(rèn)煤堆將與懸臂刮板相碰時(shí)，則需要先啟動(dòng)懸臂刮板，待取料機(jī)的電流穩(wěn)定后，再以一定的速度向煤堆回轉(zhuǎn)；如取料機(jī)懸臂回轉(zhuǎn)至煤堆上煤后，發(fā)現(xiàn)刮板與煤堆已相碰，則需要先將懸臂回轉(zhuǎn)出煤堆，待刮板啟動(dòng)后，再進(jìn)行回轉(zhuǎn)操作。在取料完畢后，應(yīng)該及時(shí)記錄取料工作面俯仰，并且在煤炭分布圖內(nèi)應(yīng)該真實(shí)反映出各煤堆高度的實(shí)際情況。

3 當(dāng)前取料機(jī)操作模式存在問題

3.1 取料機(jī)操作模式無法實(shí)現(xiàn)在線切換、機(jī)動(dòng)靈活性差

取料機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)考慮的運(yùn)行工況單一，即煤場內(nèi)僅堆放單一種煤。但實(shí)際工況中，為滿足鍋爐燃燒要求，煤場單獨(dú)堆存燃煤大致分為三種，即主燒煤、石炭摻燒煤、劣質(zhì)摻燒煤。因此，取料機(jī)需在不同工作面上取料工作，需要頻繁地對(duì)取料機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)堆移位操作。但由于當(dāng)前取料機(jī)操作模式無法實(shí)現(xiàn)在線切換，切換操作時(shí)必須先將取料機(jī)各機(jī)構(gòu)全部停止運(yùn)行方能操作，否則運(yùn)行中的設(shè)備就會(huì)跳停，既增加了操作步驟的煩瑣性，同時(shí)降低了操作效率。

3.2 取料機(jī)大車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)保護(hù)聯(lián)鎖設(shè)計(jì)不合理，過保護(hù)聯(lián)動(dòng)

在原始程序中，當(dāng)取料機(jī)大車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)邏輯是聯(lián)動(dòng)跳停整個(gè)取料機(jī)構(gòu)。但根據(jù)實(shí)際工況，取料機(jī)大車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與刮板鏈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)完全可以獨(dú)立區(qū)分，而且取料機(jī)在停止回轉(zhuǎn)100s 后，可以自動(dòng)刮空停運(yùn)。因此，當(dāng)取料機(jī)大車回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，只需要保護(hù)聯(lián)鎖跳停回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)即可，手動(dòng)停止刮板運(yùn)行或者待刮板達(dá)到靜止延時(shí)時(shí)自動(dòng)停運(yùn)。原保護(hù)邏輯的設(shè)定不但增加取料機(jī)頻繁操作和重載啟動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，更影響了工作效率。

3.3 取料機(jī)操作模式不全面，無轉(zhuǎn)堆操作模式，無法滿足操作要求

3.4 取料機(jī)工作范圍和極限范圍角度設(shè)定方式不全面，靈活性差

在源程序中，取料機(jī)工作角度和極限角度的設(shè)定，只能夠在就地才能實(shí)現(xiàn)。即根據(jù)調(diào)度取煤要求來設(shè)定取煤工作范圍角度，根據(jù)其他檢修工作安全措施需要，設(shè)定極限范圍角度，即限制取料機(jī)可以回轉(zhuǎn)的行走范圍，界定檢修工作范圍。設(shè)定方式是就地將取料機(jī)就位至所需要取煤的工作面上，取料懸臂放在煤面左側(cè)范圍邊緣，就地操作臺(tái)確認(rèn)設(shè)定左側(cè)工作角度和極限角度，取料懸臂放在右側(cè)煤面范圍邊緣，就地操作臺(tái)確認(rèn)設(shè)定右側(cè)工作角度和極限角度，至此才能夠?qū)⑷∶汗ぷ鞣秶蜆O限工作范圍設(shè)定。

4 采取的解決措施

4.1 優(yōu)化取料機(jī)程序，使取料機(jī)操作模式具備在線切換功能

優(yōu)化程序梯級(jí)，統(tǒng)籌取料機(jī)五種操作模式優(yōu)化控制邏輯，實(shí)現(xiàn)取料機(jī)五種操作模式在線任意切換功能。在進(jìn)行模式切換操作前，由人為給定取料機(jī)停止命令，使取料機(jī)先進(jìn)行延時(shí)（100s）停機(jī)狀態(tài)。當(dāng)取料機(jī)進(jìn)行延時(shí)（100s）停機(jī)狀態(tài)后方可以進(jìn)行操作模式切換，待操作模式切換完成后，由人為重新給定取料機(jī)啟動(dòng)命令即可，實(shí)現(xiàn)設(shè)備不停機(jī)即能進(jìn)行模式切換功能，提高了操作靈活性，避免了誤操作造成設(shè)備運(yùn)行存在的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2 優(yōu)化取料機(jī)保護(hù)邏輯，將大車回轉(zhuǎn)與刮板鏈驅(qū)動(dòng)保護(hù)邏輯獨(dú)立區(qū)分

研究人員經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)及現(xiàn)場實(shí)際情況，將取料機(jī)大車回轉(zhuǎn)保護(hù)邏輯進(jìn)行優(yōu)化，獨(dú)立區(qū)分取料機(jī)大車回轉(zhuǎn)與鏈驅(qū)動(dòng)保護(hù)聯(lián)鎖功能。優(yōu)化后當(dāng)取料機(jī)大車回轉(zhuǎn)出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，保護(hù)動(dòng)作只聯(lián)鎖跳?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，而刮板鏈驅(qū)動(dòng)則保持繼續(xù)運(yùn)行，刮板是否需要停運(yùn)可以根據(jù)工況進(jìn)行手動(dòng)停運(yùn)或者自動(dòng)刮空停運(yùn)。從而避免取料機(jī)刮板鏈驅(qū)動(dòng)重載跳停，減少刮板鏈驅(qū)動(dòng)頻繁操作和重載啟動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)，提高取料機(jī)操作性能和工作效率。

4.3 增加“解鎖手動(dòng)”模式，轉(zhuǎn)堆操作采用此模式，且各機(jī)構(gòu)具備保護(hù)功能

優(yōu)化程序中，結(jié)合取料機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)堆就位工況，增加用于轉(zhuǎn)堆操作的“解鎖手動(dòng)”模式。在此模式下，使取料機(jī)各機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)或單動(dòng)操作，并且卷揚(yáng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)快速、慢速連續(xù)抬升或下降。除取料機(jī)與中心料斗活化給料機(jī)不聯(lián)鎖外，其他各機(jī)構(gòu)保護(hù)均能夠正常動(dòng)作于跳機(jī)，這樣即能夠滿足操作規(guī)程要求，又能夠在一定程度提高取料機(jī)轉(zhuǎn)堆操作效率?！敖怄i手動(dòng)模式”取料機(jī)具體功能見表1。

表1 “解鎖手動(dòng)模式”取料機(jī)具體功能

4.4 增加上位機(jī)角度輸入對(duì)話框，通過直接輸入角度來確定取料工作范圍和極限范圍

優(yōu)化上位機(jī)程序及操作界面，在操作畫面中增加角度輸入對(duì)話框，待確認(rèn)現(xiàn)場取料機(jī)實(shí)際所在角度與顯示角度一致時(shí)，通過輸入角度來確定工作范圍和極限范圍（極限范圍角度設(shè)定需要高權(quán)限），減少就地操作的復(fù)雜性，尤其是針對(duì)一個(gè)煤場多煤種取料作業(yè)方式，可以顯著縮短轉(zhuǎn)堆就位時(shí)間，提高操作靈活性。

5 結(jié)語

本文對(duì)取料機(jī)運(yùn)行操作模式和程序優(yōu)化后，從各個(gè)角度對(duì)比分析，不管是從安全性還是從經(jīng)濟(jì)性看，使取料機(jī)更加有針對(duì)性、實(shí)用性和靈活性，顯著縮短轉(zhuǎn)堆就位時(shí)間，進(jìn)一步提升了取料機(jī)整體運(yùn)行效率。本技術(shù)的實(shí)施在同行業(yè)具有較好的推廣和借鑒意義。