孫 力，陳 凡，王 弼，周 鑫，王志豪

（1.湖北荊州煤炭港務(wù)有限公司，湖北荊州 434020；2.寧波舟山港股份有限公司北侖礦石碼頭分公司，浙江寧波 315800）

0 引言

湖北荊州煤炭港務(wù)有限公司一期工程目前有7 臺堆取料機(jī)，堆取料機(jī)（簡稱斗輪機(jī)）型號為DQ L1650/4500.40，是一種大型、連續(xù)、高效的散料裝卸機(jī)械?？蛇m用于堆、取粒度0～300 mm的散狀物料，是大中型火力發(fā)電廠、碼頭、礦山、冶金、化工和大型水利工地等工礦企業(yè)儲料場專用的堆取散狀物料的優(yōu)良設(shè)備，具有單向堆料、取料功能。

1 一期工程堆取料機(jī)簡介

斗輪機(jī)設(shè)備由斗輪機(jī)構(gòu)、臂架、上部鋼結(jié)構(gòu)、懸臂皮帶機(jī)、俯仰機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、中心料斗、轉(zhuǎn)臺、門座、行走機(jī)構(gòu)、附屬結(jié)構(gòu)、尾車、電氣房、回轉(zhuǎn)上電、司機(jī)室和電氣系統(tǒng)等組成。在回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置作用下，實(shí)現(xiàn)斗輪堆取料機(jī)上部回轉(zhuǎn)。尾車為固定單尾車。設(shè)備動力供電電源電纜和控制電纜通過電纜卷筒卷繞上機(jī)。堆料作業(yè)時，系統(tǒng)皮帶機(jī)輸送來的物料經(jīng)尾車，再經(jīng)中部料斗上部輸送到懸臂皮帶機(jī)上，最后拋向儲料場。懸臂皮帶機(jī)的上仰和下俯可實(shí)現(xiàn)高、低位的堆料；大車行走則實(shí)現(xiàn)軌道長度方向的堆料。取料作業(yè)是按分層取料的工藝進(jìn)行的，必要時也可以進(jìn)行斜坡取料。斗輪機(jī)構(gòu)上的斗子將挖取上來的物料卸至懸臂皮帶機(jī)上，再經(jīng)中心料斗，將物料輸送系統(tǒng)皮帶。

斗輪機(jī)構(gòu)：斗輪機(jī)構(gòu)安裝于前臂架的前端部，為了取料和卸料方便，安裝時斗輪軸在垂直面內(nèi)傾角10°。斗輪機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動系統(tǒng)、圓弧擋料板、斗輪軸、溜料裝置、導(dǎo)料裝置、斗輪體、軸承座、斗子等組成，采用長軸布置型式，斗輪機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1 所示。斗輪由電機(jī)+液力偶合器+減速器驅(qū)動。設(shè)置有電氣的安全和過載保護(hù)。導(dǎo)料裝置有抬起功能，由電液推桿驅(qū)動，與堆取料作業(yè)連鎖控制。在取料作業(yè)時放下壓在皮帶機(jī)上面，調(diào)整料流方向，保證不撒料；堆料作業(yè)抬起，使煤直接通過皮帶機(jī)拋灑到料場。

圖1 斗輪機(jī)械結(jié)構(gòu)

2 一期工程堆取料機(jī)斗輪參數(shù)

湖北荊州煤炭港務(wù)有限公司一期工程堆取料機(jī)斗輪驅(qū)動電機(jī)功率為110 kW，電機(jī)啟動方式通過施耐德ATS48 軟啟動器來實(shí)現(xiàn)，電機(jī)軟啟動是通過采用降壓、補(bǔ)償或變頻等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)電機(jī)及機(jī)械負(fù)載的平滑啟動，減少啟動電流對電網(wǎng)的影響，使電網(wǎng)和機(jī)械系統(tǒng)得以保護(hù)。

電機(jī)采用軟啟動器有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）使電機(jī)的輸出力矩滿足機(jī)械系統(tǒng)對啟動力矩的要求，保證平滑加速、平滑過渡，避免破壞性力矩沖擊。

（2）使啟動電流滿足電機(jī)承受能力的要求，避免電機(jī)啟動發(fā)熱造成絕緣破壞或燒毀。

（3）使啟動電流滿足電網(wǎng)電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，減少電壓暫降幅度，減少高次諧波含量等。

施耐德ATS48 軟啟動器的相關(guān)參數(shù)如下：

（1）進(jìn)入SEt 項(xiàng)，選擇IN 設(shè)置為200（表示電機(jī)額定電流設(shè)置為200 A）。

（2）進(jìn)入PrO 項(xiàng)，選擇LOC 設(shè)置為110（110 表示電機(jī)額定電流的110%，即將保護(hù)過載電流定義為200×110%=220 A）。

（3）進(jìn)入PrO 項(xiàng)，選擇OIL 設(shè)置為dEF（電流過載激活）。

（4）電流過載激活：功能僅在穩(wěn)定狀態(tài)下有效。表示如果電機(jī)電流超過一個可調(diào)的閾值LOC 且持續(xù)時間超過可調(diào)整的時間值tOL，電流過載動作原理如圖2 所示。①進(jìn)入PrO 項(xiàng)，選擇tOL 設(shè)置為11.0（表示將電機(jī)過載保護(hù)時間定義為11 s）；②進(jìn)入IO 項(xiàng)，選擇AO 設(shè)置為OCr（表示將模擬輸出量選擇為電機(jī)電流）；③進(jìn)入IO 項(xiàng)，選擇04 設(shè)置為420（表示將模擬電流通過4～20 mA 信號傳輸）。

圖2 電流過載原理

3 一期工程堆取料機(jī)西門子S7-1500 PLC 新增保護(hù)程序

3.1 定義斗輪軟起過電流故障

打開西門子博圖軟件，展開PLC 下部電氣房，展開PLC 變量，選擇故障M，將%M730.2 定義為“斗輪軟起過電流220 A-9 s 故障”（該故障點(diǎn)可自行選擇沒有使用的故障點(diǎn)），PLC 斗輪故障定義如圖3 所示。

圖3 PLC 斗輪故障定義

3.2 編寫主程序段

采集斗輪電機(jī)軟啟動器反饋回來的模擬電流信號，添加一個比較器，參數(shù)設(shè)置為模擬量數(shù)據(jù)斗輪電機(jī)電流值大于等于220 A 時輸出。

增加一個接9 s 的延時通信號（該時間只要不超過軟啟動器設(shè)置的保護(hù)時間即可），增加一個輸出信號線圈，將該線圈設(shè)置為第一步定義的“斗輪軟起過電流220 A-9 s 故障”。PLC 斗輪保護(hù)主程序段如圖4 所示。

圖4 PLC 斗輪保護(hù)主程序段

3.3 增加軟起過電流故障自鎖程序段

增加一個%M730.2 的開點(diǎn)信號；增加一個%M11.0 的復(fù)位信號（該信號為原程序定義的故障復(fù)位點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)修改）。PLC 斗輪程序自鎖如圖5 所示。

圖5 PLC 斗輪程序自鎖

3.4 將軟起過電流故障串入主要保護(hù)程序段中

找到斗輪主要保護(hù)程序段，將新增的“斗輪軟起過電流220 A-9 s 故障”采用閉點(diǎn)信號串入到主程序段中。斗輪主要保護(hù)程序如圖6 所示。

圖6 斗輪主要保護(hù)程序

4 一期工程堆取料機(jī)西門子1500PLC 新增保護(hù)程序的意義

此段保護(hù)程序運(yùn)行后表現(xiàn)效果良好，主要意義如下：

（1）降低了堆取料機(jī)的故障率。原有軟啟動器電流過載保護(hù)后，設(shè)備故障停機(jī)，需要維護(hù)人員去電氣房對斗輪軟啟動器進(jìn)行手動復(fù)位；該段保護(hù)程序投用后，可實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警功能，在故障停機(jī)觸發(fā)前告知堆取料機(jī)司機(jī)。堆取料機(jī)司機(jī)可以通過調(diào)整操作方式避免故障發(fā)生，降低設(shè)備故障率，提高堆取料機(jī)的作業(yè)效率。

（2）該保護(hù)程序段和軟啟動器原有保護(hù)一起實(shí)現(xiàn)對堆取料機(jī)斗輪的雙重保護(hù)，提高設(shè)備的安全性能。該段保護(hù)程序?qū)儆凇败洷Ｗo(hù)”，軟啟動器原有保護(hù)屬于現(xiàn)場“硬保護(hù)”，兩重保護(hù)雙持疊加。即使新增保護(hù)程序段失效，在該設(shè)備出現(xiàn)過載的情況下，原有保護(hù)仍有效投用，大大提高設(shè)備的安全性能。

5 結(jié)束語

通過對湖北荊州煤炭港務(wù)有限公司一期工程堆取料機(jī)斗輪軟起故障的研究，增加一段保護(hù)程序。最終達(dá)到在軟啟動器保留原有保護(hù)功能的前提下提高生產(chǎn)效率，為堆取料機(jī)的安全、高效運(yùn)行提供有力的技術(shù)支持。通過在荊州煤炭港務(wù)有限公司一期工程堆取料機(jī)的實(shí)踐，印證了方法的有效性，并可為類似軟啟動器提效及消除安全隱患提供一定的參考。