孫 巖

（寧夏棗泉發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏 寧東 750411）

0 引言

電子稱重式給煤機(jī)是火電廠的重要輔機(jī)設(shè)備之一，通過自身的自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制功能將原煤定量輸送到磨煤機(jī)，形成給煤率信號(hào)，滿足鍋爐自動(dòng)控制的需要，并定時(shí)記憶進(jìn)入鍋爐的燃煤量，同時(shí)形成累計(jì)煤量信號(hào)。

本公司現(xiàn)有兩臺(tái)660MW 超超臨界機(jī)組，每臺(tái)機(jī)組配置6 臺(tái)STOCK CS2024 型電子稱重式給煤機(jī)，由上海發(fā)電設(shè)備成套設(shè)計(jì)研究院提供，每臺(tái)給煤機(jī)同步配置低電壓穿越裝置。

2018 年3 月19 日，#1 機(jī)組負(fù)荷400MW，總?cè)剂狭?05t/h，1B、1C、1E、F 制粉系統(tǒng)運(yùn)行，F(xiàn) 給煤機(jī)電流4.6A，給煤機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速739r/min，瞬時(shí)煤量47.4t/h。F 給煤機(jī)電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、瞬時(shí)煤量同時(shí)突降至0，20s 后F 給煤機(jī)就地停運(yùn)且遙控信號(hào)消失，總?cè)剂狭坑?05t/h 突降至162t/h，經(jīng)過短時(shí)調(diào)整后機(jī)組運(yùn)行趨于穩(wěn)定。

國內(nèi)大型火電廠主要使用STOCK 型或類似原理的給煤機(jī)，且均存在此類問題，所以本文將從故障發(fā)生原因及解決方案兩方面進(jìn)行詳細(xì)剖析。

1 控制原理

1.1 控制回路組成

STOCK 型給煤機(jī)是一種帶有微機(jī)控制的電子稱量及自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的帶式給料機(jī)，具有自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制的功能，給煤機(jī)精度達(dá)到±0.25%。給煤機(jī)控制部分主要由CPU 板、電源板、輸入輸出板（A1 板、A2 板、A3 板）、變頻器及繼電器等元器件組成。電源板主要是將交流電壓調(diào)制成電子控制所要求的負(fù)載穩(wěn)壓電壓，由I/O 信號(hào)的光電隔離和輸出接點(diǎn)信號(hào)的繼電器等組成。給煤機(jī)輸入輸出板安裝在電源板上，所有進(jìn)入微機(jī)板的輸入信號(hào)都在電源板上進(jìn)行光電隔離。輸入板Al 為輸入電流-頻率轉(zhuǎn)換板，其功能是將給煤率設(shè)定信號(hào)4mADC ～20mADC 電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成0kHz ～10kHz 信號(hào)；A2 為頻率-電流轉(zhuǎn)換板，將數(shù)字量的電動(dòng)機(jī)速度設(shè)定信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量速度設(shè)定信號(hào)，用來控制變頻電機(jī)速度控制器；A3 為輸出頻率-電流轉(zhuǎn)換板，是一個(gè)反饋組件，通過A3 板將輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成所需的4mA ～20mA 電流反饋信號(hào)[1]。

1.2 主要控制邏輯說明

STOCK 型給煤機(jī)通過CPU 板存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)輸入輸出信號(hào)的計(jì)算，并將相關(guān)信息顯示在觸摸屏面板上，實(shí)現(xiàn)給煤機(jī)各種方式運(yùn)行和跳閘功能、煤量顯示、煤量控制，并具有故障自動(dòng)檢測(cè)功能。當(dāng)給煤機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生故障碼，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，方便給煤機(jī)故障的查詢，為及時(shí)定位故障點(diǎn)帶來極大便利。CPU 板存儲(chǔ)器中的主要控制邏輯如下：

1）觸摸屏面板上REMOTE（遙控）鍵、OFF（停止）鍵、LOCAL（本地）鍵、JOG（點(diǎn)動(dòng)）鍵、F2（功能）健，實(shí)現(xiàn)給煤機(jī)就地啟動(dòng)停止等操作。當(dāng)給煤機(jī)在LOCAL 模式時(shí)，皮帶上不可以給煤，否則經(jīng)過2s 延時(shí)后，給煤機(jī)將自動(dòng)停止，并產(chǎn)生故障碼08；按OFF-SHIFT-F2 鍵后，可使皮帶傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，便于維修工作。

2）給煤控制器在接收到DCS 傳來的給煤量需求指令后，將給煤指令與瞬時(shí)給煤量進(jìn)行比較，根據(jù)偏離大小經(jīng)PI 運(yùn)算處理，輸出相應(yīng)4mA ～20mA 控制信號(hào)；將該信號(hào)送至變頻器處理，由變頻器改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢，從而改變皮帶轉(zhuǎn)速；系統(tǒng)穩(wěn)定性補(bǔ)償是由軟件提供的，當(dāng)稱重傳感器故障時(shí)，給煤機(jī)可產(chǎn)生故障碼10，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速指令與反饋偏差大于1000r/min 且超過20s 后，給煤機(jī)故障停車并輸出故障碼12。

3）當(dāng)給煤機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，若出現(xiàn)皮帶跑偏或給煤機(jī)皮帶異物造成卡澀，變頻器或變頻電機(jī)故障（含測(cè)速發(fā)電機(jī)故障），則給煤機(jī)系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行自診斷，延時(shí)10s 后給煤機(jī)故障停車并輸出故障碼 03[2]。

4）當(dāng)給煤機(jī)在遙控運(yùn)行方式時(shí)，若出現(xiàn)給煤機(jī)出口堵煤信號(hào)，經(jīng)延時(shí)后給煤機(jī)故障停車并輸出故障碼07。在機(jī)組投運(yùn)初期，出現(xiàn)過給煤機(jī)出口堵煤信號(hào)誤報(bào)導(dǎo)致給煤機(jī)停運(yùn)的事件，經(jīng)評(píng)估后此信號(hào)先只做報(bào)警，不做停給煤機(jī)信號(hào)。

根據(jù)給煤機(jī)長(zhǎng)時(shí)間的故障統(tǒng)計(jì)，各類故障中03 和10故障碼出現(xiàn)較多，提高給煤機(jī)控制回路可靠性和稱重系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，能有效降低給煤機(jī)的故障率。

2 故障原因分析

事件發(fā)生后，熱工人員在給煤機(jī)就地控制面板中查閱故障信息，給煤機(jī)控制面板中報(bào)故障碼03（測(cè)速電機(jī)反饋消失），故障類型為跳機(jī)。導(dǎo)致03 故障碼觸發(fā)的原因[3]有：

1）電機(jī)卡堵不轉(zhuǎn)，導(dǎo)致測(cè)速異常。

2）測(cè)速探頭故障，導(dǎo)致無法測(cè)量給煤機(jī)轉(zhuǎn)速。

3）電源板工作異常，導(dǎo)致繼電器無法啟動(dòng)變頻器工作。

4）變頻器啟動(dòng)控制回路異常，導(dǎo)致變頻器無法正常工作。

熱工人員檢查測(cè)速探頭送至控制柜接線、變頻器內(nèi)部接線、各繼電器端子接線無松動(dòng)，根據(jù)給煤機(jī)故障信息，為驗(yàn)證給煤機(jī)跳閘的具體原因，做了以下試驗(yàn)。

試驗(yàn)1：就地啟動(dòng)F 給煤機(jī)后，拆1ZJ 繼電器至變頻器接線，如圖1 給煤機(jī)控制回路圖所示。

試驗(yàn)結(jié)果：電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)電流同時(shí)突降至0A，20s后給煤機(jī)停運(yùn)，并報(bào)故障碼03，測(cè)速電機(jī)反饋消失。

試驗(yàn)2：遠(yuǎn)方啟動(dòng)F 給煤機(jī)后，拆測(cè)速探頭信號(hào)。

試驗(yàn)結(jié)果：只有電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)突降至0，電機(jī)電流小幅上升，20s 后給煤機(jī)停運(yùn)，電機(jī)電流降為0A，同時(shí)給煤機(jī)控制方式切至就地，同樣報(bào)故障碼03，測(cè)速電機(jī)反饋消失。

經(jīng)過以上試驗(yàn)并結(jié)合歷史曲線分析：給煤機(jī)停運(yùn)前，電機(jī)電流未異常增大，故排除驅(qū)動(dòng)電機(jī)卡堵；檢查給煤機(jī)電機(jī)測(cè)速探頭安裝牢固，探頭電阻310Ω 穩(wěn)定，測(cè)速探頭正常。另外，如電機(jī)測(cè)速信號(hào)丟失，會(huì)出現(xiàn)只有測(cè)速信號(hào)突降，電機(jī)電流和瞬時(shí)煤量應(yīng)正常輸出，實(shí)際為給煤機(jī)的3 個(gè)模擬量信號(hào)同時(shí)突降至0，故排除電機(jī)測(cè)速信號(hào)異常導(dǎo)致的給煤機(jī)跳閘。給煤機(jī)3 個(gè)模擬量同時(shí)突降時(shí)清掃鏈仍正常運(yùn)行，直至給煤機(jī)跳閘。由此判斷，跳閘時(shí)FS 繼電器自保持回路正常，電源板上K3、K6 繼電器工作正常。

結(jié)合給煤機(jī)的實(shí)際跳閘試驗(yàn)，確定觸發(fā)給煤機(jī)跳閘的原因?yàn)?ZJ 繼電器工作異常，使得送至變頻器的閉合觸點(diǎn)斷開，導(dǎo)致電機(jī)停轉(zhuǎn)，給煤機(jī)跳閘。

3 給煤機(jī)控制回路優(yōu)化

3.1 控制回路改造

為提高給煤機(jī)運(yùn)行的可靠性，在給煤機(jī)控制回路中增加與1ZJ 同樣功能的繼電器，命名為4ZJ，將1ZJ 和4ZJ 兩個(gè)繼電器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)送至變頻器。增加的繼電器及觸點(diǎn)回路如圖2 所示（用紅色實(shí)線繪制的元器件為新增回路）。啟動(dòng)變頻器信號(hào)，使用1ZJ 和4ZJ 繼電器的常開觸點(diǎn)并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)回路的冗余，極大地提高了變頻器啟動(dòng)回路的可靠性。

圖1 給煤機(jī)控制回路圖Fig.1 Control circuit diagram of coal feeder

圖2 增加4ZJ繼電器后的給煤機(jī)控制回路Fig.2 Coal feeder control loop after adding 4ZJ relay

3.2 改造后試驗(yàn)

熱工人員接線完畢后，確認(rèn)給煤機(jī)具備試轉(zhuǎn)條件。聯(lián)系運(yùn)行人員將給煤機(jī)控制回路送電，并按以下步驟進(jìn)行繼電器的插拔實(shí)驗(yàn)：

1）熱工人員在就地啟動(dòng)給煤機(jī)，給煤機(jī)啟動(dòng)后，熱工人員先從繼電器底座拔出1ZJ 繼電器并等待1min，確認(rèn)給煤機(jī)不跳閘，停運(yùn)給煤機(jī)。

2）斷開給煤機(jī)控制回路電源空開CB2，恢復(fù)1ZJ 繼電器。

3）將給煤機(jī)控制回路電源空開CB2 合閘，熱工人員在就地啟動(dòng)給煤機(jī)，給煤機(jī)啟動(dòng)后，熱工人員從繼電器底座拔出4ZJ 繼電器并等待1min，確認(rèn)給煤機(jī)不跳閘，停運(yùn)給煤機(jī)。

4）斷開給煤機(jī)控制回路電源空開CB2，恢復(fù)4ZJ 繼電器。

熱工人員分別拔出1ZJ 和4ZJ 繼電器后，給煤機(jī)不發(fā)生跳閘，說明回路接線改造成功。

4 結(jié)束語

通過對(duì)STOCK CS2024 型電子稱重式給煤機(jī)控制回路的改造，兩年多來未出現(xiàn)過因熱控設(shè)備導(dǎo)致給煤機(jī)跳閘事故，給煤機(jī)控制系統(tǒng)可靠性得到顯著提高，有效降低了給煤機(jī)故障率，使機(jī)組運(yùn)行更加安全、可靠，為更好參與電網(wǎng)調(diào)峰打下了良好的基礎(chǔ)，對(duì)使用同類型設(shè)備的兄弟單位具有借鑒意義。