环式给煤机在输煤系统中的应用
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摘要：环式给煤机是现代火电厂输煤系统中圆筒储煤仓下部专用的大型给煤机。设备的目的是彻底解决大型筒仓的堵塞问题，保证连续均匀地输出散状物料。阐述了环式给煤机的工作原理、性能特点及运行逻辑。
关键词：环式给煤机；犁煤车；卸煤车
中图分类号：B819文献标识码： A
环式给煤机是应用于火电厂输煤系统中储煤筒仓下部用来定量给煤的专用设备。近年来随工业发展，国家对环境保护的标准正在逐步提高。因此，大力推广使用储煤筒仓用来代替煤场的趋势日渐明显。选用环式给煤机不仅可以最大程度的减少对环境的污染，而且还能节省煤场占地，能为火电厂创造长远的经济效益和社会效益。
一、工作原理
环式给煤机由犁煤车、卸煤车、驱动装置、定位导向装置、犁式卸料器、行走轨道、密封装置、电气控制系统等组成。
卸煤车、犁煤车分别由不同数量的销齿传动装置驱动。绕瞬心作圆周运动，两车运行方向相反，速度不同。当犁煤车开动后，犁煤爪把环式缝隙中的煤往卸煤车犁下，落到运行的给煤车上，由卸料器的卸料板把卸煤车上的煤犁到车体旁的落煤斗中，直到下层皮带输送机上。卸料器分成两部分绕着车体对称安装，分别与下层的皮带输送机相对应，设备启动前，两条皮带输送机可以切换，通过变频器调节犁煤车、卸煤车的运行速度以达到调整设备出力的作用。
犁煤车是有一定中心直径的环形车体，环内固定有3个可以改变与环体夹角的三个犁体，环形车体用车轮支撑在一条环形轨道上，并用靠轮作水平方向的止档。环形车体上有环形布置的直齿条。小型犁煤车由三台驱动同步驱动，大型的由六台驱动同步驱动。驱动站应均匀的分布在圆周上，驱动站由电动机和减速机组成。减速机出轴端的直齿带动环形直齿条运动。由于是直齿条与直齿轮啮合传动，环形车体在直径方向允许有小距离的浮动。
卸煤车也是有一定中心直径的环形车体，上部是承煤台，用车轮支撑在环形轨道上，并用靠轮作水平方向的止档，传动系统与犁煤车一样。犁煤车和卸煤车的大体结构如图1所示。
当犁煤车启动后，犁煤爪把犁煤层缝隙中的煤犁下，落到运行的卸煤车上，再经过卸料器的犁煤板把煤刮到车旁的落料斗中，直接落到皮带运输机上面。一般都设计有两组皮带运输机与卸煤层的卸料器两两对应安装，并且两条皮带运输机可以切换。设备的出力大小是通过调节卸煤车和犁煤车的变频器频率大小。
二、性能特点
环式给煤机能实现环保、安装与操作简单及易检修等优点是因为有以下几个结构特点：
1)卸煤车回转体为型钢架式结构；
2)犁煤车回转体为环形箱式钢结构，犁煤爪均布；
3)犁煤车和卸煤车均采用销齿传动，由水平轮定位，驱动装置对称布置；
4)定位导向装置在圆周方向以驱动装置为轴线左右15°角布置，以保护驱动单元不受冲击；
5)密封装置采用迷宫式密封，便于密封的调整和更换；密封形式如图2。
图2 密封形式
6)电气控制系统有三种运行方式：程控、就地、调试，与总控制的通讯联络均由PLC完成。
三、电气系统
本设备电气系统的供电，动力电源采用三相四线制交流∽380V/50HZ电源供电，控制电源为220V/50hz交流及24V直流电源。系统动力回路均有母线排供电连接，各分回路采用断路器做短路和过流保护，接触器做欠压保护，热继电器做过负荷保护，变频器做缺相、接地等其它保护。
犁煤车驱动系统采用一套接触器+变频器，控制所有犁煤车驱动电机，实现犁煤车驱动电机同步运行；卸煤车驱动系统采用一套接触器+变频器，控制所有卸煤车驱动电机，实现卸煤车驱动电机同步运行；变频器作为调速装置驱动设备运行，控制可靠，启动运行平稳，出力连续可调，能较好满足筒仓卸煤要求。
该套设备有3种运行方式：就地调试、就地自动、程控自动。
① 就地调试
本工作方式在设备调试阶段以及设备维修后需要进行调试时使用。
首先合闸各个断路器，将1#电控柜上运行方式选择开关“自动/调试”旋至就地位置，此时各电气设备之间的联锁解除，犁煤层控制箱5#及卸煤层控制箱6#箱面上的“允许调试”信号灯接通，此时，通过犁煤层控制箱5#及卸煤层控制箱6#上的按钮控制设备，其他按钮失效。
卸料器手动运行通过6#控制箱操作。
按下卸料器1的“落下”或者卸料器2的“落下”按钮，卸料器1或者卸料器2应落下，此时可调整接近开关SQ1或SQ3的位置，使卸料器落在合适的位置。在落下过程中，可以通过“停止”按钮停止相应的卸料器。
按下卸料器1的“抬起”或者卸料器2的“抬起”按钮，卸料器1或者卸料器2应抬起，此时可以调整接近开关SQ2或者SQ4的位置，使卸料器抬到合适的位置。在抬起过程中，可以通过“停止”按钮停止相应的卸料器。
卸煤车的运行方式：工频运行、变频运行。
1工频运行：将1#控制箱上卸煤车运行方式选择开关“工频/变频”旋至工频运行位置。按下6#控制箱上“卸煤车工频启动”按钮，卸煤车就应工频运行，按下“卸煤车停止”按钮或者按下现场紧急停车按钮时，卸煤车将停止运行。
2 变频运行：将1#控制箱上卸煤车运行方式选择开关“工频/变频”旋至变频运行位置，在4#控制箱变频器上设定运行频率，然后按下6#控制箱上“卸煤车变频启动”按钮，卸煤车将按照设定的频率运行，按下“卸煤车停止”按钮或者按下现场紧急停车按钮时，卸煤车将停止运行。
犁煤车的运行方式：工频运行、变频运行。
1 工频运行：将1#控制箱上犁煤车运行方式选择开关“工频/变频”旋至工频运行位置，按下5#控制箱上“犁煤车工频启动”按钮，犁煤车将工频运行，按下“犁煤车停止”按钮或者按下现场紧急停车按钮时，犁煤车将停止运行。
2 变频运行：将1#控制箱上犁煤车运行方式选择开关“工频/变频”旋至变频运行位置，在5#控制箱变频器上设定运行频率后，按下“犁煤车变频启动”按钮，犁煤车将按设定的频率运行，按下“犁煤车停止”按钮或者现场紧急停车按钮时，犁煤车将停止运行。
② 就地自动控制
a）合上电源总断路器及各分回路断路器。
b）将运行方式选择开关“程控/就地”旋至就地位置。
c）将运行方式选择开关“自动/调试”旋至自动控制位置，此时除现场紧急停车按钮外，现场控制箱上的所有按钮将失去作用。
d）将卸料器运行选择开关“甲卸/甲乙卸/乙卸”旋至设定的运行位置（该位置地皮带应运行，否则会报警停车）。
e）将犁煤车和卸煤车运行方式选择开关“工频/变频”旋至设定的运行方式位置，若变频运行，还需在变频器控制箱上设定好运行频率。
f）按下“自动开车”按钮，环式给煤机开始启动，首先现场警铃运行几秒后启动卸煤车。卸煤车启动后，设定工作的卸料器将缓缓落下，当卸料器到达工作位置、并且卸煤车运行正常，则会启动犁煤车。犁煤车启动正常后，启动过程结束。若启动时间超过设定时间则会报警。
g）在环式给煤机运行过程中需要停车时，按下“自动停车”按钮，犁煤车会立即停止运行，卸煤车将延时几十秒等待卸煤车上的没卸干净后停车，最后对应的卸料器自动缓缓抬起到位，停车结束。
③ 远程自动控制
在此工作方式下，首先将运行方式选择开关“程控/就地”旋至程控位置，将运行方式选择开关“自动/调试”旋至自动控制位置。然后程控给定一个环给出力频率，并且发出启动/停止指令，其他运行工况与就地自动方式相同。
S7-200系列可编程控制器（PLC）作为现场逻辑控制中心，对设备进行信号采集、逻辑运算、控制输出，从而实现环式给煤机系统程序控制自动运行，提高了系统的可靠性，降低了故障率。同时，PLC的所有输入、输出点都有发光二极管指示，便于判断故障、调试和维修。
四、运行逻辑
紧密的启动逻辑以及停车逻辑是环式给煤机能够稳定运行的基本保证。
① 环给启动逻辑
首先给环式给煤机一个外环启动指令，然后卸煤车根据选择变频/工频选择开关选择工频或者变频启动卸煤车，如果未实现卸煤车工频或者变频启动，则会发出报警停车故障，若卸煤车已启动，则会将卸煤车上指定的卸料器落下并将未指定的卸料器抬起。卸料器10S内未到位则发出卸料器报警故障，卸料器10S到位则会接着判断犁煤车是工频还是变频启动，并延时90S再启动犁煤车。接着判断犁煤车启动否，若未启动则发出报警停车故障，若完成则外环正常运行。外环启动流程图见图4
② 内环停车逻辑
当给出一个内环停车指令后，内环犁煤车应该当即停止但卸煤车继续运行。犁煤车停止180S后程序应让内环卸煤车停车及内环所有卸料器抬起，如果卸煤车停止完成和卸料器都抬起到位后，则内环停车结束。内环停车流程图如图3
图3
外环启动逻辑与内环停车逻辑跟外环是一致的，如图4
图4
五、结束语
随着社会经济快速的发展，火电厂的环境污染和能源消耗成为火电厂经济和社会效益的两大指标，而筒仓设备使用环式给煤机具有占地面积少、几乎不污染环境、不会影响煤的含水量、能实现均匀定量给煤、可实现多台设备联动运行配煤且检修方便、结构简单、运行稳定、控制形式多样化等优点。因此，现阶段国内很多电厂均在进行筒仓建设及环式给煤机的应用。环式给煤机是现阶段火电厂最可靠、最环保的输煤设备，应该大力推广。