黃聲銘，田永豐

(神華廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司，廣東 臺山529228)

撈渣機停轉(zhuǎn)報警的優(yōu)化改造

黃聲銘，田永豐

(神華廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司，廣東 臺山529228)

分析對比了當前主流的測速原理及方法，基于撈渣機原有的可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)，選取可靠性和適應性較好的非接觸式測速方式。改造后的運行效果證明，優(yōu)化裝置可以實現(xiàn)對撈渣機轉(zhuǎn)速的實時監(jiān)視，具有對轉(zhuǎn)速的記錄、存儲、查詢、比對等功能。

撈渣機；停轉(zhuǎn)報警裝置；時間繼電器；接近開關(guān)；轉(zhuǎn)速反饋

神華廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司6#、7#爐是上海鍋爐有限公司生產(chǎn)的SG-3091/27.46-M541。撈渣機為GBL-20D×60型水浸式刮板撈渣機，由阿爾斯通四洲電力設備有限公司生產(chǎn)。

撈渣機的基本工作原理是：渣井下來的高溫爐渣落入撈渣機殼體內(nèi)，通過殼體內(nèi)的冷卻水對高溫爐渣進行冷卻，同時保持爐膛與外界隔絕；冷卻后的爐渣通過撈渣機雙液壓電動機驅(qū)動，帶動刮板、圓環(huán)鏈運動，將其連續(xù)輸送到渣斗。由于鍋爐冷灰斗未設計關(guān)斷門，撈渣機一旦發(fā)生故障則無法隔離，嚴重時將導致鍋爐停運。因此，需要改造撈渣機原有的一些監(jiān)測功能，提高設備的可靠性和監(jiān)測品質(zhì)。

1 撈渣機原停轉(zhuǎn)報警裝置

1.1 工作原理

撈渣機原停轉(zhuǎn)報警裝置較為簡易，主要由安裝在渣槽尾部的接近開關(guān)以及轉(zhuǎn)向輪上焊接的凹凸齒、時間繼電器、繼電器、指示燈、開關(guān)及相關(guān)線路組成，如圖1所示。

圖1 撈渣機原停轉(zhuǎn)報警裝置原理

撈渣機原停轉(zhuǎn)報警裝置的主要工作原理為：檢測齒輪上齒的交替變化，如接近開關(guān)在時間繼電器設定的時間內(nèi)一直保持同一狀態(tài)，則認為齒輪沒有旋轉(zhuǎn)，發(fā)出撈渣機停轉(zhuǎn)報警信號[1]。具體的工作過程是：切換開關(guān)SA2至撈渣機停轉(zhuǎn)檢測位，當撈渣機啟動時，接觸器KM1帶電吸合，考慮電動機啟動初期油壓未建立，液壓油不足以驅(qū)動撈渣機運行。因此，通過時間繼電器KT1來設置延遲時間，經(jīng)過KT1延時后回路檢測接近開關(guān)SQ1、SQ2的狀態(tài)變化[2]。若在延時閉合時間繼電器KT2、KT4設置的時間內(nèi)接近開關(guān)SQ1、SQ2一直在觸發(fā)閉合狀態(tài)，或者在延時釋放時間繼電器KT3、KT5設置的時間內(nèi)接近開關(guān)SQ1、SQ2一直在未觸發(fā)打開狀態(tài)[3]，則繼電器線圈KA7以及狀態(tài)指示燈HL6得電，觸發(fā)停轉(zhuǎn)報警信號。此信號由KA7繼電器進行自保持，需要由復位按鈕KA2來復位。

1.2 存在問題

1.2.1 電氣設備的可靠性

撈渣機原停轉(zhuǎn)報警裝置主要由繼電器搭接而成，雖然回路較為簡單，但是內(nèi)在的缺點導致其設備可靠性較低。主要表現(xiàn)如下：①檢測回路的時間繼電器較多，并為空氣阻尼型，精度不高，且受環(huán)境濕度和溫度影響[4]，K2-K5任意一個異常都有可能誤發(fā)停轉(zhuǎn)報警信號；②需要使用較多的柜內(nèi)接線，且連線復雜，繼電器體積和功耗大；③依靠機械觸點進行電氣連接，時間稍長，觸點的通斷處容易氧化而粘連或者接觸不良[5]；④使用的便利性較差，停轉(zhuǎn)檢測回路與撈渣機電控主回路并聯(lián)設置，無法有效隔離，一旦元器件損壞，需要停運撈渣機并斷電后才能進行作業(yè)，不利于檢修維護。

1.2.2 回路的絕緣性能

撈渣機主油泵電控柜控制回路電源為220 V交流電，而原停轉(zhuǎn)報警檢測回路是并聯(lián)接在控制回路電源上的。接近開關(guān)由交流供電，電壓為220 V，電氣性能要求高[6]，但兩個停轉(zhuǎn)檢測開關(guān)安裝在撈渣機尾端，周邊的環(huán)境較為惡劣，潮濕、高溫、有灰渣。由于尾部最容易因刮板帶渣而轉(zhuǎn)向輪掛渣，接近開關(guān)容易受到磨損及浸泡，其壽命和電氣回路的絕緣性能會受到影響。柜外的線路容易因電纜絕緣低而導致整個控制回路的電源跳閘，進而使撈渣機跳閘。

1.2.3 時間繼電器的選型

對撈渣機原停轉(zhuǎn)檢測回路進行分析，齒輪帶渣、轉(zhuǎn)速不均衡或者接近開關(guān)靈敏度降低，都會誤發(fā)停轉(zhuǎn)報警信號；停轉(zhuǎn)檢測判斷回路由4個時間繼電器組成，廠家的要求是脈沖間隔或者脈沖寬度任一個超過45 s，則觸發(fā)停轉(zhuǎn)信號。目前安裝的時間繼電器秒級量程為0～10 s，分級量程最小刻度為2 min，選型不合理，無法準確、可靠地調(diào)整定值。實際使用過程中，需要經(jīng)常對接近開關(guān)觸發(fā)行程和時間繼電器的觸發(fā)時間進行調(diào)整。

1.2.4 裝置的適應性

撈渣機的轉(zhuǎn)速和齒間所產(chǎn)生的檢測脈沖也會發(fā)生變化。在實際使用中，時間繼電器的時間設置很難兼顧有效性與安全性[7]，特別是渣量或者負荷頻繁變化而導致轉(zhuǎn)速頻繁改變時。例如，鍋爐吹灰時，大塊掉渣導致?lián)圃鼨C負載過高而影響鏈條轉(zhuǎn)動；撈渣機底板不平整或者有凹槽，底板接縫處間隙過大，較大塊狀的硬物卡塞在刮板與槽之間造成撈渣機過載；撈渣機導輪軸承損壞、摩擦、卡澀導致過載。

2 撈渣機停轉(zhuǎn)報警的優(yōu)化改造

2.1 實現(xiàn)撈渣機轉(zhuǎn)速實時監(jiān)視的必要性

鑒于6#、7#爐撈渣機上部冷灰斗沒有設計關(guān)斷門，一旦撈渣機鏈條斷裂或者卡澀將導致鏈條停轉(zhuǎn)，如不能及時發(fā)現(xiàn)問題，則負載過重，撈渣機很難再次重新正常運轉(zhuǎn)，嚴重的積渣將威脅鍋爐的正常運行。撈渣機鏈條無速度反饋，運行人員只能監(jiān)視電動機的運行狀態(tài)，無法監(jiān)視實際撈渣機鏈條轉(zhuǎn)速的狀態(tài)，給設備的正常運行造成潛在風險[8]。

增加轉(zhuǎn)速測量裝置，可以及時發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速異常。增加撈渣機鏈條轉(zhuǎn)速在分散控制系統(tǒng)(distributed control system，DCS)畫面上的顯示，使撈渣機控制得以在DCS中進行，并具備鏈條轉(zhuǎn)速低報警、提示的功能[9]。運行人員不再需要頻繁就地觀察撈渣機的運行是否正常，也不需要一直關(guān)注著工業(yè)電視里的渣槽畫面，運行人員的勞動強度得以降低。

2.2 撈渣機轉(zhuǎn)速實時監(jiān)視的改造

本裝置主要由測速齒輪盤、霍爾傳感器、智能轉(zhuǎn)速表、可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)模擬量采集卡件4部分組成, 如圖2所示。

圖2 撈渣機停轉(zhuǎn)報警改造原理

測速齒輪盤安裝在撈渣機前導輪軸外側(cè)中心螺孔上。撈渣機內(nèi)導輪轉(zhuǎn)動一周，則測速齒輪盤轉(zhuǎn)動一周。根據(jù)內(nèi)導輪直徑、周長，可計算出齒數(shù)與鏈條速度的關(guān)系。

霍爾傳感器檢測測速齒輪盤單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的齒數(shù)。依據(jù)霍爾效應，在傳感器內(nèi)用稀土磁鋼給霍爾器件建立初始磁場，當測速齒輪盤的齒經(jīng)過霍爾器件前方時，引起該磁場發(fā)生變化，霍爾器件檢測到這一變化并轉(zhuǎn)換成一個交變信號，傳感器內(nèi)置電路對該信號進行放大、整形，輸出良好的矩形脈沖信號。

智能轉(zhuǎn)速表與霍爾傳感器連接，給傳感器提供12 V直流電源，接收傳感器發(fā)送的矩形脈沖信號。智能反轉(zhuǎn)速表面板數(shù)碼顯示頻率數(shù)，這個數(shù)值除以軸徑每圈齒數(shù)得到軸徑轉(zhuǎn)速，將最大鏈條速度對應的最大測速齒輪盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)作為智能轉(zhuǎn)速表的量程設置數(shù)值，然后將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為4～20 mA電流信號輸出。

PLC模擬量采集卡件接收智能轉(zhuǎn)速表輸出的4～20 mA信號，4 mA對應轉(zhuǎn)速的下限，20 mA對應轉(zhuǎn)速的上限。在PLC內(nèi)實現(xiàn)單位時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)與實際轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的實際轉(zhuǎn)速信號通過PLC傳送給DCS，在集中控制室操作員站上顯示實際轉(zhuǎn)速。

2.3 撈渣機轉(zhuǎn)速實時監(jiān)視的具體實現(xiàn)

2.3.1 物品的配置和安裝

每臺撈渣機上都加裝上轉(zhuǎn)速測量齒輪盤，并安裝固定在導向軸處；安裝1個轉(zhuǎn)速顯示二次儀表，通過就地程控柜數(shù)顯表實現(xiàn)對撈渣機鏈條轉(zhuǎn)動的實時監(jiān)視，數(shù)顯表確保與實際轉(zhuǎn)速一致；在轉(zhuǎn)向齒輪處安裝1個轉(zhuǎn)速測量脈沖儀器，從而實現(xiàn)對齒輪實際轉(zhuǎn)動的檢測，確保測量的準確、可靠，防止傳至數(shù)顯表的信號有誤；鋪設撈渣機轉(zhuǎn)向齒輪至控制柜的控制電纜，要求電纜絕緣及防護等級合格，電纜鋪設符合安裝規(guī)范；在PLC上增加轉(zhuǎn)速模擬量采集測點，在PLC至DCS的通信列表里增加相應測點；增加撈渣機鏈條轉(zhuǎn)速DCS畫面顯示，并具備相關(guān)報警、提示功能。

2.3.2 系統(tǒng)的連接和調(diào)試

撈渣機內(nèi)導輪轉(zhuǎn)動1周，則測速齒輪盤轉(zhuǎn)動1周。以最大鏈條速度時對應的最大測速齒輪盤轉(zhuǎn)動圈數(shù)作為智能反轉(zhuǎn)速表的量程設置數(shù)值，最大鏈條速度值作為DCS顯示量程上限數(shù)值，DCS顯示量程下限數(shù)值為零。

測速齒輪盤與前導輪軸同步轉(zhuǎn)動?；魻杺鞲衅靼惭b在齒輪盤徑向靠近位置。調(diào)整測速齒輪盤支架螺釘，使測速齒輪盤對正中心。探頭與齒頂間的安裝間隙調(diào)整均勻，間隙為3～4 mm。

霍爾傳感器與智能轉(zhuǎn)速表輸入端連接，兩者間連接電纜約30 m。智能轉(zhuǎn)速表安裝在撈渣機程控柜內(nèi)。

根據(jù)內(nèi)導輪直徑和撈渣機鏈條最大速度，智能轉(zhuǎn)速表量程設置為6.15 r/min，單圈齒數(shù)設置為26個。

DCS內(nèi)撈渣機速度顯示值量程設置為0～7.5 m/min，成套儀表系統(tǒng)精確度為47 mm/min。

2.3.3 優(yōu)化改造結(jié)果

撈渣機鏈條速度反饋裝置穩(wěn)定、可靠，轉(zhuǎn)速測量精度滿足實際需求，可以實時查詢轉(zhuǎn)速設定與轉(zhuǎn)速反饋之間的對應關(guān)系；優(yōu)化撈渣機的轉(zhuǎn)速設定控制邏輯，實時查詢機組負荷與撈渣機轉(zhuǎn)速之間是否匹配，能盡早、有效地發(fā)現(xiàn)異常情況，為及時搶修贏得寶貴時間。

在日常使用過程中，發(fā)現(xiàn)鍋爐的排渣量主要與煤質(zhì)、機組負荷以及鍋爐是否正在進行吹灰有關(guān)。因此，在增加轉(zhuǎn)速反饋后同步優(yōu)化撈渣機控制邏輯，撈渣機轉(zhuǎn)速設定與機組負荷、液壓驅(qū)動油壓力相關(guān)聯(lián)，盡可能維持設備的平穩(wěn)運行，如圖3所示。

圖3 撈渣機轉(zhuǎn)速與機組負荷

3 結(jié)束語

撈渣機增加實時轉(zhuǎn)速反饋并不直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益，但對于提高撈渣機控制系統(tǒng)的可靠性、便利性和自動化水平，降低工作人員勞動強度，減少事故搶修時間等方面具有重大意義，并具有良好的經(jīng)濟效益。實現(xiàn)國產(chǎn)撈渣機增加轉(zhuǎn)速反饋的改造，可以進一步提高電廠技術(shù)水平和管理水平，同時還可以取得一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 何俊松．刮板撈渣機斷鏈保護控制系統(tǒng)分析及改進[J]．華北電力技術(shù)，2015(6)：62-65．

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AStudyontheOptimizingRenovationfortheStoppageAlarmoftheSubmergedChainConveyor

HUANG Shengming，TIAN Yongfeng

(Shenhua Guangdong GuohuaYudeanTaishan Power Generation Co., Ltd.，Taishan Guangdong 529228，P.R.China)

This paper analyzes the mainstream principles and methods of velocity measurement as well as drawing a comparison among them．Based on the original PLC of the submerged chain conveyor，it introduces the contactless method with higher reliability and adaptability．The operation after the renovation has shown that the optimizing device can realize real-time monitoring of rotating velocities of the conveyor as well as recording，storing，inquiring and contrasting them．

submerged chain conveyor；device of the stoppage alarm；time relay；proximity switch；feedback of rotating velocities

TM621

A

1008- 8032(2017)05- 0039- 03

2017-05-18

黃聲銘(1984-)，工程師，主要從事熱工自動化系統(tǒng)維修、維護和優(yōu)化工作。