華新水泥股份有限公司入廠物料運(yùn)輸系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)曾作過鐵路運(yùn)輸、公路運(yùn)輸和
帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)榷鄠�(gè)方案比較，由于后者具有成本低、運(yùn)輸快、運(yùn)量大的明顯優(yōu)勢(shì)，故最后采用了大運(yùn)量、長(zhǎng)距離過湖膠帶機(jī)運(yùn)輸物料的方案，下面對(duì)我院設(shè)計(jì)的人廠運(yùn)料系統(tǒng)采用的新工藝、新技術(shù)和電控系統(tǒng)作一介紹。
1、入廠運(yùn)料系統(tǒng)概況
華新水泥股份有限公司入廠運(yùn)料系統(tǒng)共有帶式輸送機(jī)10條，其中管狀輸送機(jī)一條，長(zhǎng)100m，電動(dòng)機(jī)1×150kW；過湖帶式輸送機(jī)一條，由南岸原料區(qū)穿越張家湖至北岸生產(chǎn)區(qū)，長(zhǎng)約3. 3km，配有驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)3×400kW，采用可調(diào)矩液力偶合器3臺(tái)，頭尾兩端驅(qū)動(dòng)，帶速2.5m/s，單向運(yùn)輸能力700t/h，雙向運(yùn)輸能力1000t/h；倉(cāng)下裝載輸送機(jī)一條，長(zhǎng)100m，電動(dòng)機(jī)1×90kW；另有7條給料輸送機(jī)，每條10m左右，電動(dòng)機(jī)功率5-7. 5kW不等。
2、控制系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題
(1)大運(yùn)量、長(zhǎng)距離過湖帶式輸送機(jī)的重量很重，在空載的條件下對(duì)膠帶的強(qiáng)度和電動(dòng)機(jī)的功率要求也很高，功率大的電動(dòng)機(jī)要求膠帶有高的抗拉強(qiáng)度，因此要求輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)的加速度必須限制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，即加速度和加速時(shí)間要有可調(diào)節(jié)性。
(2)過湖帶式輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率較大，臺(tái)數(shù)較多，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)也不止一處，因而如何實(shí)現(xiàn)各電動(dòng)機(jī)之間功率平衡的自動(dòng)調(diào)節(jié)以及盡可能減少電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊是非常必要的。
(3)過湖帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)輸距離較長(zhǎng)，以公司入廠運(yùn)料系統(tǒng)為例，裝料點(diǎn)到卸料點(diǎn)的運(yùn)輸距離約3. 5km，其中過湖膠帶輸送機(jī)機(jī)長(zhǎng)約3. 3km，在這樣長(zhǎng)的距離上任何一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，若僅靠人工排查，那是十分困難的，所以要求控制系統(tǒng)具有故障地址、故障類型識(shí)別和即時(shí)報(bào)警的功能。
(4)入廠運(yùn)料系統(tǒng)由多條帶式輸送機(jī)組成，要求控制系統(tǒng)具有安全可靠的聯(lián)鎖保護(hù)功能。
3、控制系統(tǒng)組成及功能
設(shè)計(jì)選用GE9070型PLC為主控裝置，上位機(jī)為研華486工控機(jī)，設(shè)在廠區(qū)主控制室，隧道兩端各設(shè)一個(gè)PLC工作分站，輸送機(jī)保護(hù)采用智能顯示與保護(hù)裝置，故障類別及地址送入PLC，所有設(shè)備均設(shè)有自動(dòng)及手動(dòng)兩種控制方式，可以實(shí)現(xiàn)以下幾種功能。
(1)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的逆料流啟動(dòng)，順料流停車。傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)需要設(shè)置大量的時(shí)間及中間繼電器才能實(shí)現(xiàn)各輸送機(jī)之間的聯(lián)鎖及保護(hù)，既增加了操作的難度，又不便于維修，而PLC控制系統(tǒng)采用梯型圖編程來完成全部邏輯功能，簡(jiǎn)化了控制系統(tǒng)、增加了動(dòng)作的安全可靠性，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
(2)與可調(diào)矩液力偶合器配合共同實(shí)現(xiàn)過湖膠帶機(jī)的軟啟動(dòng)、慢停及各臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間的功率平衡。大運(yùn)量、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)較多、功率很大，啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊大，因此世界各國(guó)目前應(yīng)用得比較廣泛的有繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻器、鼠籠式電動(dòng)機(jī)配變頻器、鼠籠式電動(dòng)機(jī)配CST、鼠籠式電動(dòng)機(jī)配可調(diào)矩液力偶合器等幾種方式。繞繞式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻器的方式實(shí)現(xiàn)起來比較容易，缺點(diǎn)是設(shè)備占地面積大、啟動(dòng)時(shí)間不易控制、電耗大、多臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間無法實(shí)現(xiàn)功率平衡，維護(hù)工作量大，現(xiàn)已一般不再采用；變頻器及CST雖然調(diào)速性能好，多臺(tái)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)功率平衡容易，但是造價(jià)高，特別是大功率變頻器和CST目前國(guó)內(nèi)基本上不能生產(chǎn)，設(shè)備、技術(shù)尚不夠成熟；相對(duì)而言，可調(diào)矩液力偶合器價(jià)格便宜，調(diào)速性能好，較易實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)之間的功率平衡。
華新水泥股份有限公司入廠運(yùn)料系統(tǒng)的過湖膠帶輸送機(jī)選配3臺(tái)500kW可調(diào)矩液力偶合器，在啟動(dòng)時(shí)，通過GE9070型PLC編程對(duì)首尾兩端的電動(dòng)機(jī)分時(shí)空載啟動(dòng)（間隔時(shí)間可以設(shè)定），這樣可以最大限度地減輕啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊；在電動(dòng)機(jī)都已達(dá)額定轉(zhuǎn)速后，啟動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)處于零位的勺桿（全部插入）向外抽出，待勺桿達(dá)一定位置（該位置由試驗(yàn)確定，對(duì)應(yīng)的輸出轉(zhuǎn)矩略小于輸送機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩），啟動(dòng)供油泵向偶合器供油，隨著勺桿的均勻抽出，偶合器內(nèi)沖油量也不斷增加，輸出轉(zhuǎn)矩增大，輸送機(jī)被不斷加速，直至達(dá)到額定速度，在此期間，伺服電動(dòng)機(jī)由速度、加速度檢測(cè)器控制開停，使輸送機(jī)的啟動(dòng)加速度保持在0.1 - 0.3m/ S2范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)；制動(dòng)過程恰好相反，勺桿不斷插入偶合器向外排油，輸送機(jī)被不斷減速，直至停機(jī)，然后停電動(dòng)機(jī)和油泵。
在正常運(yùn)行階段，由于3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)近似相等，故只要控制3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電流即可實(shí)現(xiàn)各電動(dòng)機(jī)之間的功率平衡，為此在3臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電流測(cè)量回路設(shè)置電流變送器，將各臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電流轉(zhuǎn)換為4-20mA電信號(hào)輸入GE9070型PLC，以3臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流的平均值為基準(zhǔn)電流（此時(shí)要求PLC判斷每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電流值必須大于空載時(shí)的電流值，否則視為故障），各電動(dòng)機(jī)電流與之相比較，若不在精度范圍內(nèi)（可設(shè)定），則由GE9070型PLC通過PID運(yùn)算來控制伺服電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)勺桿動(dòng)作0.Ss(可設(shè)定)，然后每隔0. 5s(可設(shè)定)比較一次，勺桿動(dòng)作一次，若在精度范圍內(nèi)，勺桿不再動(dòng)作。這里的參數(shù)設(shè)定以既可達(dá)到較高的精度、又不至于頻繁動(dòng)作為原則。調(diào)節(jié)程序框圖見圖1：
系統(tǒng)調(diào)試中，膠帶輸送機(jī)起動(dòng)加速度及功率（電流）平衡情況見表1：
(3)公司的人廠運(yùn)料系統(tǒng)總長(zhǎng)>3.SkW，帶式輸送機(jī)有10多條，其中的任意一臺(tái)設(shè)備故障，若采用人工排查的方式，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且影響正常生產(chǎn)，會(huì)給企業(yè)造成直接經(jīng)濟(jì)損失；本系統(tǒng)采用智能保護(hù)與顯示裝置，隧道兩端各設(shè)一保護(hù)器主站，每一主站下設(shè)分站各16臺(tái)、主分站之間串行連接，同時(shí)主站與兩端的PLC工作站進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)，對(duì)跑偏、撕裂、打滑、拉繩、超溫、潤(rùn)滑油壓低等故障的地址及類別分別加以識(shí)別編碼，并送入PLC工作站，在上位機(jī)上就可以即時(shí)準(zhǔn)確地顯示故障點(diǎn)和性質(zhì)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，便于檢查及維修。
華新水泥股份有限公司入廠運(yùn)料系統(tǒng)在空載調(diào)試成功后裝料試運(yùn)行2次，每次運(yùn)行約40min，運(yùn)料約200t/次，自1998年底正式投產(chǎn)，至今運(yùn)行平穩(wěn)可靠。
PLC及可調(diào)矩液力偶合器在帶式輸送機(jī)上的應(yīng)用，不僅減少了初期的投入，也降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本和維護(hù)費(fèi)用，提高了設(shè)備的使用壽命，是大運(yùn)量、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)選方案。
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