錢國棟，陳非華能曹妃甸港口有限公司

伸縮給料器電控優(yōu)化

錢國棟，陳非
華能曹妃甸港口有限公司

皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)接采用伸縮給料器可以實(shí)現(xiàn)一對多給料，增加流程靈活性，但是在寬皮帶、高帶速和大流量的皮帶機(jī)系統(tǒng)中需要保證給料器的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，可以從其電控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)、監(jiān)控、程序等方面進(jìn)行改進(jìn)，本文將介紹結(jié)合實(shí)際工藝，進(jìn)行的相關(guān)優(yōu)化方案和措施。

伸縮給料器；限位；變頻器；PLC

一、相關(guān)問題

伸縮給料器（又稱伸縮頭或給料小車）是皮帶輸送機(jī)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)接中應(yīng)用的設(shè)備，相對于傳統(tǒng)的分叉漏斗一對二模式，實(shí)現(xiàn)了一對多，提高了流程靈活性，近年來在港口、電廠散料裝卸中得到廣泛采用。華能曹妃甸煤碼頭在翻堆、取裝作業(yè)線上幾處重點(diǎn)轉(zhuǎn)接機(jī)房選用了該種設(shè)備，特別是取裝線上采用了多工位（對應(yīng)4條皮帶和1個(gè)檢修位），極大豐富了該碼頭裝船流程。但是，該港皮帶機(jī)帶速達(dá)4.8m/s，帶寬2.2m，運(yùn)力達(dá)到6000-8000t/h，皮帶負(fù)載、驅(qū)動(dòng)力、張緊力都較大。如何保證伸縮給料器在各工位間行走、對位以及流程運(yùn)行中穩(wěn)定、可靠，在故障發(fā)生時(shí)反應(yīng)及時(shí)、控制影響，從而滿足大流量作業(yè)的各項(xiàng)需求是本設(shè)備設(shè)計(jì)制造及調(diào)試的重點(diǎn)，也是未來保證運(yùn)行效果的難點(diǎn)。

二、優(yōu)化措施

針對華能曹妃甸煤碼頭皮帶機(jī)系統(tǒng)主要參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)要求，在伸縮給料器的設(shè)計(jì)、制造過程中，除了機(jī)械結(jié)構(gòu)上在帶寬、帶速等滿足皮帶參數(shù)、根據(jù)流量、張力等加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等措施外，針對如何穩(wěn)、準(zhǔn)、快地運(yùn)行，在電控設(shè)計(jì)設(shè)置上做了一下措施：

1、根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在電機(jī)上安裝增量編碼器，測量驅(qū)動(dòng)速度，作為變頻器信號反饋和速度調(diào)節(jié)的方案基礎(chǔ)上，選擇靠近頭部承重結(jié)構(gòu)處的一個(gè)從動(dòng)輪，在上面安裝絕對值編碼器，一方面可以實(shí)時(shí)取得伸縮給料器的實(shí)際位置信息、計(jì)算實(shí)際行走方向和速度，便于本機(jī)所配置小型PLC控制的運(yùn)行和對位更準(zhǔn)確、安全；另一方面可以利用準(zhǔn)確的位置信號，通過程序中設(shè)置合理加減速區(qū)域、時(shí)間、變速比率公式（如線性斜坡）等控制變頻驅(qū)動(dòng)，使得運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)、反映更快。

2、根據(jù)皮帶負(fù)載、帶速及生產(chǎn)需要，配置了2臺(tái)18kW變頻器，驅(qū)動(dòng)部采用2臺(tái)變頻電機(jī)及行星減速機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，為保證安全留有一定的冗余能力，正常驅(qū)動(dòng)更穩(wěn)定，應(yīng)急時(shí)考慮單臺(tái)可慢速對位。利用變頻驅(qū)動(dòng)在調(diào)速、扭矩等特性優(yōu)勢，設(shè)計(jì)速度可調(diào)范圍達(dá)到0.01-0.11m/s，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)、調(diào)速范圍寬、啟動(dòng)停止反應(yīng)快，尤其是利用變頻控制技術(shù)，在作業(yè)工位到位停機(jī)時(shí)，避免皮帶反作用力下出現(xiàn)溜車、錯(cuò)位；而且有效抵消皮帶張力、帶速等外部干擾，在PLC控制下可以達(dá)到提高對位準(zhǔn)確性，解決了漏煤撒煤。

3、增加安全限位，在各個(gè)工位、前后減速區(qū)域、前后停止、編碼器校正等設(shè)置工業(yè)電子接近開關(guān)，感應(yīng)精度高、反應(yīng)靈敏，與前述的編碼器配合，滿足自動(dòng)化作業(yè)和電控系統(tǒng)自校驗(yàn)的需要；并在原方案中增加設(shè)置前后極限位置的機(jī)械型式撥桿限位及硬線停機(jī)連鎖，利用機(jī)械限位穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，做到保護(hù)全面，軟硬結(jié)合，防止機(jī)損事故。

4、為提高作業(yè)流程自動(dòng)化控制，優(yōu)化加強(qiáng)了伸縮給料器PLC與中控主控PLC的通訊和數(shù)據(jù)傳遞，原有已經(jīng)設(shè)計(jì)了采用硬線對伸縮給料器工位、運(yùn)行方向、是否故障狀態(tài)、作業(yè)指令等進(jìn)行信號傳遞的基本措施。在此基礎(chǔ)上創(chuàng)新的利用港區(qū)全場布置的管控系統(tǒng)工業(yè)以太網(wǎng)通訊線路，將伸縮給料器PLC程序、運(yùn)行狀態(tài)傳送到中控室的集控用工控機(jī)中，實(shí)現(xiàn)由技術(shù)人員可以從中控室遠(yuǎn)程查看設(shè)備狀態(tài)、診斷設(shè)備故障問題、配合現(xiàn)場調(diào)試等工作，提高了技術(shù)設(shè)備管理的信息化、智能化、便捷化。

5、依靠PLC間數(shù)據(jù)通訊，在中控室PLC中增加對現(xiàn)場伸縮給料器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控程序，通過采集現(xiàn)場PLC、編碼器等的信號、預(yù)定參數(shù)模型、編制控制指令，分析伸縮給料器運(yùn)行是否超時(shí)、判斷設(shè)備是否故障、是否對位正確，與上述4點(diǎn)的措施形成輔助校正，進(jìn)一步保障安全生產(chǎn)。比如，通過監(jiān)控在中控操作員發(fā)出運(yùn)行指令后，現(xiàn)場伸縮給料器絕對位置的變化參數(shù)（變大或變小）是否與指令要求的一致、速度是否在要求范圍、運(yùn)行和到位時(shí)間是否在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值內(nèi)等分析對比，如果出現(xiàn)不同，則直接從中控PLC處發(fā)出故障判定，防止生產(chǎn)作業(yè)流程進(jìn)一步啟動(dòng)，以免大流量皮帶故障延時(shí)造成嚴(yán)重的撒落煤甚至堵塞設(shè)備情況。

三、總結(jié)歸納

本項(xiàng)優(yōu)化是在設(shè)備設(shè)計(jì)初期，結(jié)合廠家提供資料，以圍繞生產(chǎn)實(shí)際工況為核心，減少設(shè)備故障和防范故障擴(kuò)大為目標(biāo)，經(jīng)過對有關(guān)文件、程序的研討分析，進(jìn)行電控硬件配置和軟件優(yōu)化，提出了上述幾點(diǎn)措施和改進(jìn)意見，由于比較科學(xué)合理，在后期的設(shè)計(jì)和制造中得到貫徹，目前本項(xiàng)目涉及的8臺(tái)套伸縮給料器均到場完成了安裝和調(diào)試。期間工作中，得到了相關(guān)廠商（衡陽運(yùn)機(jī)、焦作科瑞森、中國港灣等）的支持配合，在此表示誠懇感謝。同時(shí)作為我公司開展“小微創(chuàng)新”活動(dòng)的一個(gè)積極案例，項(xiàng)目建設(shè)和設(shè)備管理人員得到了技術(shù)鍛煉視野拓展。希望借此案例闡述促使更多人將創(chuàng)新思考與現(xiàn)場作業(yè)結(jié)合，理論與實(shí)踐并重，在工作中實(shí)現(xiàn)才智的力量，并對國產(chǎn)散料裝卸設(shè)備的優(yōu)化改造起到一定促進(jìn)作用。

[1]焦作科瑞森.華能曹妃甸項(xiàng)目伸縮頭《電氣原理圖》.

[2]施耐德《施耐德變頻ATV71說明書》.