張鐵柱

摘 要：該文對(duì)火電站輸煤系統(tǒng)可控啟動(dòng)裝置（CST）進(jìn)行了簡要介紹，并且基于元寶山發(fā)電有限責(zé)任公司的廠外輸煤系統(tǒng)的生產(chǎn)實(shí)踐，著重對(duì)CST裝置在長距離輸煤系統(tǒng)中的典型缺陷及其原因進(jìn)行解析，提出了具有針對(duì)性的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：CST裝置 輸煤系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）08（b）-0071-02

元寶山發(fā)電廠和元寶山露天煤礦同屬內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市元寶山區(qū)行政所轄，位于赤峰東北約35 km。廠外輸煤系統(tǒng)是將元寶山露天煤礦選矸車間的篩下煤或洗后煤經(jīng)帶式輸送機(jī)系統(tǒng)運(yùn)至元寶山發(fā)電廠三期工程受煤倉。帶式輸送機(jī)總長度為5.557 km。在實(shí)際使用中，輸送帶是粘性彈性體，大型帶式輸送機(jī)的輸送帶由于其重負(fù)及慣性的影響，啟動(dòng)不平穩(wěn)，啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大，且在制動(dòng)力、慣性力的瞬間作用下產(chǎn)生的應(yīng)力變化相當(dāng)大，瞬時(shí)變化引起各承載件的動(dòng)載荷變化，會(huì)加速托輥的損壞，縮短輸送帶的使用壽命。元寶山輸煤系統(tǒng)的104段和107段均采用美國羅斯維爾生產(chǎn)的CST可控啟動(dòng)裝置。系統(tǒng)的啟、停靈活性和運(yùn)行的可靠性得到了顯著提高。

1 CST的定義及優(yōu)點(diǎn)

CST即可控啟動(dòng)傳輸裝置，是指在控制的某段啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，通過控制啟動(dòng)加速度來確保帶式輸送機(jī)按要求的速度曲線平穩(wěn)地啟動(dòng)，到達(dá)額定運(yùn)行速度，同時(shí)使電機(jī)的啟動(dòng)電流和輸送帶的啟動(dòng)張力控制在允許范圍內(nèi)。CST是采用美國技術(shù)生產(chǎn)的一種傳動(dòng)系統(tǒng)，是專門為平滑啟動(dòng)運(yùn)送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離膠帶輸送機(jī)而設(shè)計(jì)的。它由傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。CST可控啟動(dòng)裝置在輸煤系統(tǒng)中主要有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）帶式輸送機(jī)可使用單臺(tái)，亦可使用多臺(tái)CST裝置驅(qū)動(dòng)，啟動(dòng)負(fù)載之前驅(qū)動(dòng)電機(jī)空載啟動(dòng)，而CST輸出軸并不運(yùn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)達(dá)到滿轉(zhuǎn)速時(shí)，控制系統(tǒng)逐漸增加，每臺(tái)CST離合器上的液壓壓力，啟動(dòng)輸送機(jī)并逐漸加速到滿速度，使得輸送機(jī)在被加速至滿速度之前，有一個(gè)緩慢而均勻的預(yù)拉伸過程。

（2）有較小的啟動(dòng)（制動(dòng)）加速度，輸送帶是一種粘彈性體，要求緩慢啟動(dòng)，逐漸加速，需要較長的啟動(dòng)時(shí)間和較小的加速度。使用CST裝置的帶式輸送機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)，可在較低的力矩及加速度狀態(tài)下投入運(yùn)行，消除膠帶過大的張力。

（3）CST也可以像控制輸送機(jī)啟動(dòng)那樣控制輸送機(jī)的停車，通過延長停車時(shí)間，可以降低對(duì)膠帶的動(dòng)態(tài)沖擊力。可以確保每臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)分擔(dān)相同的負(fù)載。合理地進(jìn)行功率平衡，功率平衡是通過控制每臺(tái)CST離合器的壓力，并允許一臺(tái)或幾臺(tái)CST的離合器進(jìn)行輕微打滑來實(shí)現(xiàn)的。

2 CST運(yùn)行中的問題及原因分析

CST可控啟動(dòng)裝置在元寶山電廠實(shí)際運(yùn)行中總體來說運(yùn)行效果比較好，但是其在運(yùn)行中也出現(xiàn)了一些問題。下面對(duì)缺陷原因進(jìn)行了詳細(xì)分析。

（1）風(fēng)扇葉片震動(dòng)導(dǎo)致發(fā)生刮磨現(xiàn)象。事故現(xiàn)場檢查觀察確認(rèn)結(jié)果是冷卻風(fēng)扇電機(jī)手動(dòng)盤車靈活，軸承沒有損壞，但風(fēng)扇葉片均發(fā)生了根部斷裂，風(fēng)扇外部護(hù)罩有明顯變形，油-空氣冷卻器與風(fēng)扇相鄰處有明顯刮卡痕跡，部分油管損傷、漏油，風(fēng)扇電機(jī)地腳松動(dòng)。檢查#2油-空氣冷卻器的風(fēng)扇，發(fā)現(xiàn)各葉片撓度有明顯差別，運(yùn)行中葉片振動(dòng)較大。根據(jù)以上情況，初步推斷認(rèn)為#1、#2油-空氣冷卻器著火后風(fēng)扇葉片的金相組織發(fā)生了明顯變化（其中#1油-空氣冷卻器的風(fēng)扇表現(xiàn)較為嚴(yán)重），部分葉片運(yùn)行中存在明顯的振動(dòng)，其空氣動(dòng)力特性顯著改變，并使葉片根部發(fā)生交變應(yīng)力作用，逐漸使根部處發(fā)生變形，導(dǎo)致部分葉片的工作位置明顯偏斜，與冷卻器發(fā)生刮磨。由于葉片均為懸臂結(jié)構(gòu)，發(fā)生刮磨后導(dǎo)致更嚴(yán)重的振動(dòng)和根部變形，并很快導(dǎo)致根部斷裂，斷裂的葉片具有較大的沖量和破壞力，導(dǎo)致其他葉片瞬間斷裂并嚴(yán)重刮卡，使冷卻器油管嚴(yán)重受損、漏油。

（2）突然斷電時(shí)，發(fā)生最嚴(yán)重的動(dòng)力學(xué)問題（動(dòng)應(yīng)力波造成的振動(dòng)），應(yīng)力波即應(yīng)力和應(yīng)變擾動(dòng)的傳播形式，其傳播的基本條件是介質(zhì)的可變形性和慣性。輸煤系統(tǒng)的傳送帶正好為彈性體符合條件，突然斷電時(shí)產(chǎn)生動(dòng)應(yīng)力波造成振動(dòng)。

（3）在人員管理方面，工作人員的職業(yè)技能不夠。啟動(dòng)廠外輸煤系統(tǒng)后，值班員經(jīng)過1小時(shí)25分后發(fā)現(xiàn)CST可控啟動(dòng)裝置的#1油-空氣冷卻器有異音，及時(shí)通知了集控室并向班長匯報(bào)，但是集控室并未做出準(zhǔn)確的判斷和足夠的重視，進(jìn)而采取果斷的處理措施，班長只是令值班員進(jìn)行密切監(jiān)視。從而錯(cuò)失了最佳的修復(fù)時(shí)間，以至于造成油-空氣冷卻器的風(fēng)扇葉片全部脫落、油管漏油嚴(yán)重、104段的輸煤系統(tǒng)急停的重大后果。

3 CST在輸煤系統(tǒng)運(yùn)行問題的解決措施

通過以上對(duì)CST可控啟動(dòng)裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的問題及成因分析，采取有效的解決措施完全可以降低此次事故的損失，以及防止類似事故的再次發(fā)生。

（1）加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的檢修維護(hù)力度。工作人員及時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題，立即解決問題。例如發(fā)現(xiàn)風(fēng)扇葉片震動(dòng)，及時(shí)進(jìn)行維修，就不會(huì)導(dǎo)致冷卻器油管嚴(yán)重受損、漏油的嚴(yán)重后果。并且在以后的生產(chǎn)工作中要按期進(jìn)行調(diào)整對(duì)輪、更換濾芯、清洗、緊固等工作。

（2）最嚴(yán)重的動(dòng)力學(xué)問題（動(dòng)應(yīng)力波造成的振動(dòng)）發(fā)生在突然斷電時(shí)，通過3種途徑來解決這個(gè)問題：一是在輸入軸安裝飛輪，使得電機(jī)在斷電后的一段時(shí)間內(nèi)，依靠慣性，對(duì)膠帶機(jī)提供動(dòng)力；二是對(duì)電控系統(tǒng)提供不間斷電源，使得反饋信號(hào)繼續(xù)存在，控制繼續(xù)存在；三是在液壓系統(tǒng)通向高壓控制腔的管道中增加閉鎖閥，一旦斷電，閉鎖閥從開路變?yōu)閱蜗蜷y，高壓腔內(nèi)油壓能保持一段時(shí)間。

（3）加強(qiáng)巡檢、監(jiān)控人員技能。元寶山電廠此次事故雖然104段油-空氣冷卻器有異音的情況被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，向上級(jí)報(bào)告，但由于判斷失誤，出現(xiàn)異音狀況沒有得到足夠的重視和果斷進(jìn)行處理，導(dǎo)致油-空氣冷卻器嚴(yán)重?fù)p壞。所以為避免此類事故的再次發(fā)生應(yīng)有針對(duì)性地加強(qiáng)運(yùn)行人員的崗位技能培訓(xùn)，努力提高運(yùn)行人員的崗位技能。

4 結(jié)語

文章所提出的CST可控啟動(dòng)裝置在廠外輸煤系統(tǒng)試生產(chǎn)中得到實(shí)踐。從生產(chǎn)現(xiàn)場的情況來看，能夠保證皮帶機(jī)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。受到現(xiàn)有設(shè)備條件和機(jī)械工程師個(gè)人能力的限制，廠外輸煤系統(tǒng)CST可控啟動(dòng)裝置的完備性和經(jīng)濟(jì)性仍有較大改進(jìn)空間。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提高和設(shè)備性能的不斷完善改進(jìn)，設(shè)備與人員之間的關(guān)系會(huì)不斷趨向和諧，從而最終實(shí)現(xiàn)CST在廠外輸煤系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。

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