徐洪忠　朱宇超

[摘? ? 要]火電企業(yè)中，輸煤系統(tǒng)是極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，整個(gè)電廠生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行與輸煤系統(tǒng)的安全型、穩(wěn)定性有密切聯(lián)系?；诖耍恼乱远嗉?jí)帶式輸送機(jī)為研究對(duì)象，將逆煤流啟動(dòng)方式改為順煤流啟動(dòng)方式，并通過PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸機(jī)啟動(dòng)的智能控制，以及不同類型故障的檢測(cè)，達(dá)到節(jié)能降耗、安全運(yùn)行的目的。

[關(guān)鍵詞]帶式輸送機(jī);順煤流啟動(dòng);智能控制

[中圖分類號(hào)]TH16 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）09–00–02

[Abstract]Among the thermal power enterprises， the coal transmission system is an extremely important link. The stable operation of the whole power plant production is closely related to the safety type and stability of the coal transmission system.Based on this， the author takes the multi-level belt conveyor as the research object， changes the reverse coal flow start mode to the reverse coal flow start mode， and realizes the intelligent control of the transport machine start， and the detection of different types of faults， to achieve the purpose of energy saving， consumption reduction and safe operation.

[Keywords]belt conveyor; smooth coal flow start; intelligent control

帶式輸送機(jī)啟動(dòng)方式多采用逆煤流方式，而這樣的運(yùn)輸方式能耗較大，在各級(jí)帶式輸送機(jī)依次啟動(dòng)完畢且穩(wěn)定運(yùn)行后，才給輸送帶上煤。同時(shí)，由于空載時(shí)軸承自身的摩擦，以及滾筒與輸送帶的摩擦，都會(huì)帶來機(jī)械損耗，進(jìn)而影響設(shè)備的使用周期。而順煤流啟動(dòng)的方式是依次啟動(dòng)輸送機(jī)，解決了長(zhǎng)時(shí)間空轉(zhuǎn)的問題，加之現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了煤流量的實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)控制皮帶運(yùn)輸機(jī)的啟停、速度等，真正地實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，降低設(shè)備磨損率的目的。

1 PLC技術(shù)

PLC通過軟件實(shí)現(xiàn)邏輯電路部分功能，由用戶編制的控制程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)特定的輸入/輸出邏輯關(guān)系。輸入外部設(shè)備信號(hào)經(jīng)過PLC的接線端子進(jìn)入輸入接口電路，PLC的輸出經(jīng)過輸出接口、輸出端子驅(qū)動(dòng)外部繼電器等輸出設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)對(duì)輸出設(shè)備的控制。PLC的輸入輸出端口的地址和接線端子號(hào)一一對(duì)應(yīng)，每個(gè)地址都是唯一的。所有的輸入、輸出狀態(tài)都是由存儲(chǔ)位來表示的，并不是實(shí)際存在的繼電器線圈，所以被稱為“軟元件”，其常開、常閉觸點(diǎn)可以在程序中重復(fù)使用。

2 順煤流啟動(dòng)控制系統(tǒng)

2.1 傳感器監(jiān)測(cè)控制

如圖1所示，為3級(jí)帶式輸送機(jī)。逆煤流的啟動(dòng)順序?yàn)椋?#皮帶→2#皮帶→3#皮帶，此次設(shè)計(jì)將其改為順煤流：3#皮帶→2#皮帶→1號(hào)皮帶。結(jié)合傳感器技術(shù)，在2#、3#皮帶上方安裝傳感器，傳感器監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)測(cè)分站，再通過PLC主站上傳至監(jiān)控終端。

首先啟動(dòng)3#皮帶，當(dāng)煤流運(yùn)行到3#皮帶的1#監(jiān)測(cè)位置瞬間，2#皮帶開始運(yùn)行;當(dāng)煤流運(yùn)行到3#皮帶的2#監(jiān)測(cè)位置瞬間，2#皮帶進(jìn)行全速運(yùn)行;這樣的運(yùn)行方式能夠減少1#、2#皮帶的運(yùn)輸時(shí)間。

2.2 延時(shí)系統(tǒng)控制

參考圖1中，當(dāng)3#皮帶啟動(dòng)運(yùn)行后，1#皮帶與2#皮帶通過自動(dòng)設(shè)置延時(shí)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸機(jī)順序啟動(dòng)。

假設(shè)1#、2#運(yùn)輸機(jī)軟啟動(dòng)的時(shí)間均為tS，那么3#皮帶的運(yùn)輸距離為：

這樣當(dāng)延時(shí)時(shí)間沒有到時(shí)，1#與2#皮帶運(yùn)輸機(jī)不會(huì)工作，進(jìn)而節(jié)省機(jī)器空轉(zhuǎn)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。延時(shí)系統(tǒng)控制對(duì)于時(shí)間的計(jì)算要求較高，時(shí)間是否計(jì)算控制準(zhǔn)確決定整個(gè)皮帶運(yùn)輸?shù)目刂?，如?#皮帶延時(shí)出現(xiàn)滯后，那么容易造成堆煤現(xiàn)象的發(fā)生。

比較而言，利用傳感器傳輸信號(hào)來進(jìn)行皮帶啟停的控制，相比于延時(shí)控制精確性與安全性更高，但是從設(shè)備安裝上來講，延時(shí)啟動(dòng)更為簡(jiǎn)單。需要注意的是，順煤流控制系統(tǒng)與逆煤流控制系統(tǒng)應(yīng)該同時(shí)存在，這是由于一旦發(fā)生故障停車，再次啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，由于是滿載時(shí)候發(fā)生的停車，系統(tǒng)不能再按照順煤?jiǎn)?dòng)方式運(yùn)行，以免引發(fā)堆煤事故，所以此時(shí)則應(yīng)該按照逆煤流方式啟動(dòng)。

3 順煤流控制系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)計(jì)

針對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)故障發(fā)生頻率的高低進(jìn)行如下的保護(hù)設(shè)計(jì)。

3.1 撕裂

皮帶運(yùn)輸機(jī)在運(yùn)行過程中可能發(fā)生縱向撕裂。皮帶撕裂是皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行中一種最嚴(yán)重、最常見的故障。因皮帶價(jià)格昂貴，一旦發(fā)生皮帶撕裂故障，造成的損失是十分嚴(yán)重的。在皮帶運(yùn)行過程中，若能及時(shí)監(jiān)測(cè)到撕裂故障，可以避免皮帶進(jìn)一步造成長(zhǎng)距離撕裂，同時(shí)保證生產(chǎn)安全?？v向撕裂保護(hù)裝置是防止皮帶不撕裂或少撕裂的裝置，是保護(hù)皮帶運(yùn)輸機(jī)安全運(yùn)行必不可少的設(shè)備。本設(shè)計(jì)采用DB-100型皮帶撕裂開關(guān)對(duì)皮帶縱向撕裂故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、無需維護(hù)，生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。

3.2 過熱

皮帶機(jī)運(yùn)行過程中，若出現(xiàn)皮帶堆煤或滾筒軸承卡死等情況可能導(dǎo)致滾筒溫度過高。滾筒溫度過高很可能引燃皮帶或周圍其他易燃物導(dǎo)致火災(zāi)，最終造成財(cái)產(chǎn)損失和人身傷亡。所以實(shí)時(shí)監(jiān)控皮帶機(jī)溫度，一旦出現(xiàn)皮帶機(jī)滾筒發(fā)熱的情況，及時(shí)做出改善措施是十分重要的。紅外溫度傳感器可以不接觸目標(biāo)而通過測(cè)量目標(biāo)發(fā)射的紅外輻射強(qiáng)度計(jì)算出物體的表面溫度。任何物質(zhì)，只要它本身具有一定的溫度（高于絕對(duì)零度），都能輻射紅外線。紅外溫度傳感器測(cè)量時(shí)無需與被測(cè)物體直接接觸，避免了設(shè)備之間的摩擦，因此便于測(cè)量難以接近的或移動(dòng)的被測(cè)物。本設(shè)計(jì)的滾筒一直在轉(zhuǎn)動(dòng)，故使用紅外溫傳十分方便。

3.3 堆煤

除了皮帶常見的故障保護(hù)，如溫度、速度等，堆煤是較為常見的故障類型，需針對(duì)堆煤故障進(jìn)行皮帶的保護(hù)設(shè)計(jì)。堆煤對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的危害很大，皮帶多次堆煤會(huì)導(dǎo)致皮帶跑偏，皮帶表面磨損等問題，大大降低皮帶使用壽命，影響皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的穩(wěn)定性。若堆煤故障不能及時(shí)解除，輕則設(shè)備停止運(yùn)行影響生產(chǎn)，重則導(dǎo)致燒毀電機(jī)、皮帶斷帶、機(jī)頭翻轉(zhuǎn)等設(shè)備事故，甚至造成人員傷亡。選用KGU-1型堆煤傳感器檢測(cè)是否發(fā)生堆煤故障。

堆煤傳感器用于皮帶機(jī)頭煤位保護(hù)，設(shè)在兩皮帶之間、皮帶機(jī)尾處，當(dāng)皮帶機(jī)尾的煤沒有及時(shí)運(yùn)出，在機(jī)尾煤位極限位置，堆煤時(shí)觸桿受動(dòng)作力作用，當(dāng)觸桿轉(zhuǎn)動(dòng)到動(dòng)作角度時(shí)，傳感器通過PLC使皮帶機(jī)停機(jī)，動(dòng)作角度：20°±3°，動(dòng)作力：≤9.8 N。

3.4 火災(zāi)與煙霧

在皮帶運(yùn)行的過程中，可能由于各種故障造成傳動(dòng)滾筒和皮帶之間的摩擦而使皮帶溫度升高，除了對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)外，對(duì)煙霧的檢測(cè)也很重要。因?yàn)闇囟葌鞲衅髦辉O(shè)置在驅(qū)動(dòng)滾筒的外接電機(jī)處，不能全面地檢測(cè)到滾筒以及兩皮帶轉(zhuǎn)載處的所有情況——譬如人為或其他故障（常見的是靠近皮帶機(jī)機(jī)尾的滾筒被卡死，并且在滾筒處堆積了大量煤粉，致使?jié)L筒表面的散熱條件變差，溫度迅速升高）引起超溫從而出現(xiàn)煙霧，所以設(shè)煙霧傳感器，及時(shí)避免火災(zāi)發(fā)生的各種可能。本設(shè)計(jì)采用KGN1-1型煙霧傳感器，其輸出0/5 mA的開關(guān)量信號(hào)，紅色LED電源指示，報(bào)警時(shí)閃爍。當(dāng)檢測(cè)到的煙霧濃度超過設(shè)定值時(shí)，進(jìn)行聲光報(bào)警，并啟動(dòng)灑水裝置對(duì)主滾筒降溫滅火。為保證主滾筒因摩擦產(chǎn)生煙霧時(shí)立即動(dòng)作，煙霧傳感器應(yīng)懸掛在運(yùn)輸機(jī)頭風(fēng)流方向后2～3m處。

傳感器安裝位置如圖2所示。

4 程序設(shè)計(jì)

STEP7編程軟件是西門子公司專為S7系列PLC開發(fā)設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包。用戶利用該軟件進(jìn)行軟件的開發(fā)和調(diào)試，使用梯形圖邏輯、功能塊圖和語句表進(jìn)行編程操作，創(chuàng)建用戶程序或編輯原有的用戶程序等。利用延時(shí)控制輸送帶的啟動(dòng)流程如圖3所示。

對(duì)于各種傳感器的檢測(cè)，把信號(hào)送至PLC，由PLC內(nèi)部邏輯電路控制，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，故障指示燈閃爍，相應(yīng)電機(jī)故障信號(hào)指示燈亮起。同時(shí)除了一級(jí)跑偏故障以外，其他故障出現(xiàn)后，故障機(jī)與其上游的皮帶機(jī)均停機(jī)，下游皮帶機(jī)25 s后停機(jī)。故障發(fā)生后，工作人員前來排除故障，可按消鈴按鈕消除報(bào)警鈴聲。排除故障后，按復(fù)位開關(guān)，則故障指示燈滅。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，拉拉線開關(guān)，則皮帶機(jī)停止運(yùn)行。

5 結(jié)束語

綜上所示，順煤流啟動(dòng)的方式有效地解決了設(shè)備空載運(yùn)行的問題。對(duì)于電廠而言，皮帶運(yùn)輸機(jī)是現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的傳輸設(shè)備，每一環(huán)節(jié)的能耗節(jié)約都能夠降低企業(yè)的成本，提高企業(yè)利益。本文雖只針對(duì)三臺(tái)皮帶機(jī)進(jìn)行了小型的設(shè)計(jì)，但對(duì)大型皮帶機(jī)啟停設(shè)計(jì)、乃至皮帶機(jī)的遠(yuǎn)程集控系統(tǒng)設(shè)計(jì)都提供了一定的思路，尤其對(duì)于傳感器控制的啟動(dòng)，進(jìn)一步完成了節(jié)能優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

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