浅析装卸桥电气控制回路维护与改造

摘要：装卸桥是工厂生产中的重要大型电气设备，运行是否稳定可靠将直接影响工厂的安全经济生产。燃煤是火电厂最重要的生产必需品，装卸桥就承担着燃煤从船舱转驳至煤场、输煤皮带的重要任务，对于整个电厂的动态稳定运行，其重要性不言而喻。根据运行的多年经验及维护情况，着重介绍两方面的内容，即大车控制回路改造和PLC坏点输入、输出模块回用方法。

关键词：装卸桥；大车；温度；电流；坏点；手持编程器；回用

作者简介：勇小强（1972-），男，江苏宜兴人，江苏协联热电集团有限公司电热检修部，工程师。（江苏 宜兴 214203）

中图分类号：TM64 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）36-0233-02

装卸桥整车机构包括大车运行、小车牵引、小车总成、胶带输送机、拖缆装置等组成。由于电力生产的连续不间断及煤场条件恶劣的特殊性，使得电气设备故障不断，威胁整个电厂的连续安全运行。如何降低故障率和尽快、安全、经济地维护好设备，成为一个亟待解决的课题。①

一、大车回路改造

大车运行由两台驱动台车及从动台车组成，在刚性腿侧装有一台驱动台车，共驱动四个车轮。在柔性腿侧装有一台驱动台车，驱动两个车轮。驱动方式为带制动器的YZRE电机驱动侧装式蜗轮蜗杆减速器，减速器输出轴上的小齿轮带动车轮的齿圈，实现车轮的转动。每年大车电机都要烧毁8～10台，由于现场条件限制等因素，更换电机工期较长，若遇异常天气（大雨、大风、冰雹等）则更加困难，稍有不慎就会造成燃煤输送的中断，导致停炉、停机及中断供热等重大事故。另外，船中燃煤不能及时上岸，还必须支付运输单位不菲的延搁费和其他额外费用。

1.烧大车电机原因分析

为改变疲于奔命的被动状况，电气维护人员尝试做了一些具体的工作。如：利用红外线测温仪和红外线成像仪定期测量电机各部件温度、温升、运行技术参数等，并进行分析；检查正反转接触器主触头并及时检测调整压力；电刷与整流子的接触情况和调整刷簧压力在合适范围；定期清扫电机表面积灰，疏通表面散热风道等。由于采取了这些常规的检查和保养，一定程度上降低了故障发生频率，但却未能彻底解决大车电机烧毁的故障。

2012年7月，大车电机又连续发生多次烧毁。针对这一不正常现象，结合平时积累的数据及历次检修记录，发现有以下共同点：电机表面温度较高，发热情况明显；解体后定转子绕组无明显短路情况，但发热明显，甚至碳化、脱落，堵塞定转子气隙，卡住定转子使得转子不能转动；电机风道由于积灰严重，容易堵塞，影响散热。

通过以上分析，再结合现场各种因素和平时观察，初步认为问题出在行车工的操作上。大车电机电气一次原理比较典型，由凸轮控制器控制。电动机型式为绕线式，为达到调速目的，其转子回路串有五档电阻，切除与投入电阻有接触器控制，启动过程中由一档起步逐加速至五档。而在实际运行中，由于配煤、转煤及运煤任务比较繁重，特别是随着公司产能扩大等因素，装卸桥工作量更加繁重。行车工为了不影响班组产量及劳动竞赛成绩，从而影响到个人经济利益，片面为了追求运煤速度，大多不按照规程要求逐档加速，而是直接把手柄推到五档起步。众所周知，绕线式电机转子串电阻，首先是为了调速，但更重要的的原因是为了取得足够大的起动转矩，克服机械拖动中的静摩擦力，而在电动机起动时选择最高档起步，电动机启动转矩小，必然造成电动机起动时间加长。电动机启动电流一般为额定电流的4～7倍，根据焦耳定律Q=I2Rt可知，电动机启动过程中产生的热量是正常运行的16～49倍，且电动机在启动时转速较低，散热能力也是最弱的时候，由于启动时间加长，使得电动机绕组及各部件温度剧升，表1左侧为电动机启动时外壳温度。还有频繁的正、反转，使得电动机几乎有40%的时间处于启动过程中，绕组高温使得电机绝缘迅速老化，最终使得电动机因绝缘损坏而烧毁。[1]

2.改造方案

由于准确地找到了问题的根源，对大车控制回路重新进行设计和改造：

（1）在控制回路中增加零位联锁继电器，并在零位启动回路中串入其余四档过电流继电器常闭接点，以保证启动时只能在零位启动。另一方面，任何一个过电流继电器过电流动作均能使启动线圈失电，断开控制回路，而使大车电动机得到可靠的保护。

（2）每一档加速回路的接触器线圈并接一只时间继电器，其时间继电器常开接点去接通下一级加速回路，加速过程中能够达到依次逐档加速，从而使转子回路电阻逐档切除，直到转子回路电阻全部切除，大车全速前进。反转原理与正传原理类似。

（3）正转控制回路中串反转接触器常闭接点，在反转控制回路中串正转接触器常闭接点，达到正反转互锁的目的。

（4）在大车电动机尾部加装一台0.75kW轴流风机，电源取自大车控制柜内，当大车控制柜一得电风机便启动，吹去电动机表面积灰，使大车电动机风道通畅，散热效果明显。

3.改造后效果测试与跟踪

与原回路比，最大的变动就是将原来由人工手动控制变速改为由时间继电器按照整定时间来控制逐档加速，凸轮控制器仅相当于一个正反转的位置开关，而位置开关一至五档只起到一个控制电动机正反转的按钮作用。电阻切除时间与操作人员不再有关系，杜绝了操作人员因习惯性违规操作而引起的设备事故。

改造后，在相同环境温度下，夏季行车连续运行4小时后，大车电机外壳温度如表1右侧所示。

从表1可看出，类似环境温度下，改造后温度下降了约36℃。运行至今大车电机未发生一次由于温度高而损毁的事故，节约了大量费用。由于设备事故故障检修时间的缩短，可利用时间的提高，有力地保证了配煤、转煤、运煤任务的完成。

二、PLC坏点输入、输出模块回用方法

装卸桥控制器采用无锡光洋SR21系列作为装卸桥PLC，由于使用年代长、使用频率高，在日常使用过程中一些输入、输出模块开始有部分点损坏，整体更换模块价格比较昂贵，但由于每个模块上都有备用点，且配备了无锡光洋的手持编程器，因此存在坏点模块回用成为可能。

1.现场结构

整个PLC模块排列顺序（面对盘面自右到左）：

第一模块是CPU

第二模块是抓斗起升开闭机构（俗称主、副扬）输入模块（16点空2点）（主扬是开闭，副扬是起升）

第三模块是抓斗起升开闭机构（俗称主、副扬）输出模块（16点空6点）（主扬是开闭，副扬是起升）

第四模块是牵引机构（俗称小车）输入模块（16点空4点）

第五模块是牵引机构（俗称小车）输出模块（16点空9点）

第六模块是大车运行机构输入模块（16点空2点）

第七模块是大车运行机构输出模块（8点空1点）

第八模块是空模块

2.回用方法介绍

输入模块只有一种（16点），输出模块有两种，一种为8点，一种为16点。

（1）将手持编程器接在正常工作的PLC上，读出完整版的PLC内部程序指令以备修改时对照。

（2）输入模块每8点有一输入公共端C，当输入模块为16点时，有两个输入公共端C，相互不连通，所以如要将第一组内任一点移到第二组上时需将输入公共端短接。

（3）输出模块每8点有一输出公共端C，当输入模块为16点时，有两个输入公共端CA、CB，相互不连通，所以如要将第一组内任一点移到第二组上时，需将输入公共端短接。

（4）输出模块每4点有一输出公共端C，当输入模块为8点时，有两个输入公共端C1、C2，相互不连通，所以如要将第一组内任一点移到第二组上时需将输入公共端短接。

3.回用步骤

当某一点出现故障后，可按以下步骤进行备用点回用：用一段一点对一点的小程序检测输入、输出模块其余点正常；将PLC电源断开，将故障点接线改接到备用点上，注意输入、输出公共端的接线；插入手持编程器，将手持编程器打到“停止”位置，送上PLC电源；将程序定位到需要修改数据的地方，直接将地址修改为新位置的地址；手持编程器打到运行位置，断开PLC电源，拔下手持编程器；控制回路的测试；投运整个装卸桥做运行试验。

注意：当找到要修改的程序指令时，直接写入新的指令即能改写旧的指令，再查看前后指令是否有缺失。一般一个输入或输出点，只需要修改两条指令即可。

4.手持编程器修改程序常用命令

三、结论

装卸桥在电厂及其他厂矿企业均具有使用频繁、环境恶劣及直接影响整个生产流程等特点，因此它的调试、检修与故障处理对于电气检修人员来说相当重要，同时还需要综合的技术知识。除了一般的电气知识以外，还要对变频器及PLC软件有所了解，熟悉装卸桥的工艺流程以及机械构造。期望通过本文，在提高电气检修与行车工对于装卸桥的使用维护上有所裨益。

注释：

①刘建胜，孟培森.100T/H装卸桥使用说明书[Z].杭州：杭州华新电力技术工程公司，1995：2-5.

②可编程程序控制器SR21系列用户手册（第二版）[Z].光洋电子（无锡）有限公司，2003：62-66.

参考文献：

[1]耿旭明，赵泽民.电气运行与检修1000问[M].北京：中国电力出版社，2004.