龙滩电站长距离高速胶带机自动控制技术分析

摘要: 龙滩电站长距离高速胶带输送机作为大坝混凝土生产砂石骨料输送系统的中枢，承担着龙滩大坝标段混凝土总量约640万m³的骨料运输任务，是我国水电行业迄今为止第一条单机最长、自动化程度最高的高速胶带机运输系统。与传统带式输送机的运转控制方式相比较，该系统可通过计算机网络实现自动运转控制，具备主要故障的检测和故障处理功能及保护功能,可实现机旁无人值守，从而使运行更经济、高效和可靠。通过近一年的实际运行管理，现将其自动控制技术及运行管理过程中存在问题及改进情况作一简单介绍，以供类似工程参考。

关键词: 高速胶带机自动控制 控制站龙滩电站

中图分类号：TU271.1 文献标识码：A 文章编号：

1、长距离高速胶带机系统概况

龙滩电站大坝混凝土生产系统的成品砂石料运输，由带式输送机组成。运输线中部采用布置在隧洞内（含跨越龙滩沟、那边沟的明段）的长距离高速带式输送机输送机。该带式输送机设计输送能力3000t/h，带宽1.2m，带速4m/s ,单机长度约4km，布置在高低起伏的地形上。该长距离钢绳芯带式输送机从尾部起下运，下运高差为50m，中部为水平运行，然后为上运，上运高差为30m。带式输送机的运转方式以工艺输送系统流程在中央控制室通过计算机实现自动运转操作。控制系统具备主要故障的检测和故障处理功能及保护功能，可实现机旁无人操作。带式输送机系统中设置了跑偏、打滑、堵塞、防撕裂及急停开关、刮水装置等附属装置。为了适应环境保护要求，在隧洞内设置了机械通风装置。在带式输送机头部设有落矿挡板，以防止物料坠落或卡入胶带与滚筒中损坏胶带。在带式输送机尾部设有两个受料点，前面导料槽为提升导料槽，后面导料槽为固定导料槽。当后面导料槽受料时，前面导料槽升起本带式输送机充分考虑点检、维修需要的位置和空间。系统控制设备的电源分别向机头和机尾提供10kv电源、机头为双回路10kv供电系统向配电房提供电源，由三台高压主电机驱动，可实现远程和现地控制，是我国水电行业迄今为止第一条单机最长、自动化程度最高皮带机运输系统。

2、控制系统的自动化技术原理

2.1启动程序、控制范围和控制方式

控制系统的正常运行方式采用集中自动控制方式，参与集中控制的控制设备包括40个预警电铃、自动张紧装置、制动器、CST控制系统，带式输送机起动时，电机应空负荷顺序起动，当所有电机达到额定速度后，可控驱动装置CST将起动带式输送机。其启动、停止流程如下：

启动命令 电铃预警制动器 自动张紧装置运行CST运行启动过程运行

停止命令 电铃预警 CST停止自动张紧装置停止制动器制动停止过程结束

2.2保护信号

控制系统采集数据包括：

1、带速检测信号1个2、撕裂信号2个

3、拉绳保护信号200个4、跑偏开关信号40个

2.3控制方式

长距离胶带机输送机控制系统由高压系统和低压系统、计算机控制系统组成。由于骨料运输距离长，带速高,运输量大且不易控制等特点，为了保证控制系统的可靠性，长距离带式输送机自动控制系统对不同设备采用不同设计方式。

（1）、轴流风机和照明灯、除水器、制动器采取现地控制和远程控制。

（2）、皮带张紧装置、主电机、冷却泵、风扇、加热器、控制设备由

CST控制系统管理，能够在CST控制箱上完成各设备的就地控制，导料槽只有一种方式，现地控制。

2.4控制系统网络构造

长距离高速胶带机控制系统由一个PLC主控制站及四个分站等五个控制站组成，各控制站之间通过以太网络连接，通讯介质采用光缆，完成整个控制系统的数据采集、交换和控制。

2.4.1 PLC主控制站构造

PLC控制站安装在机头控制室里，该控制站作为长距离胶带机控制主站和核心，是整个控制系统的监控、指令输入与信息交换的中心。 PLC控制主站程序包括：通讯程序、本地控制程序、1#～4#远程控制程序、显示程序。

通讯程序主要实现以太网络上的数据交换任务，包括PLC控制站控制信号发送到1#～4#远程控制站，远程控制站的就地控制信号上读到PLC控制站；本地控制程序主要完成该控制站设备的控制任务；远程控制程序主要实现对远程控制站控制设备的远程控制；显示程序主要完成各种控制设备状态信号、故障信号等在主控室控制操作上显示任务，实现整个控制系统的远程监视。整个控制系统的核心程序安装在该控制站里CPU模块里，由机头PLC控制站及现场的4个辅助控制站对系统信号进行采集，通过以太网将采集到的信号传输至控制主站进行加工、分析、整理，实现以太网络上的数据交换任务（包括接收PLC控制站控制命令和将本控制站控制数据远程给PLC控制站），从而输出各种操作控制指令，完成系统设备自动控制。

2.4.21#、3#、4#远程控制站

1#远程控制站安装在长距离胶带机的中部，该控制站主要完成长距离胶带机跑偏和拉绳保护信号采集，并通过网络传送给PLC控制站进行数据处理、判断，控制长距离胶带机的运行；另外接受PLC控制站控制信号完成除水器设备、长距离胶带机中部的轴流风机和照明灯的远程控制。3#、4#远程站安装在长距离皮带机中部及中后部，主要完成对就近胶带机跑偏信号和拉绳信号采集并通过网络传送给PLC控制站进行数据处理，判断控制长距离胶带机运行。

2.4.32#远程控制站

2#远程控制站安装在长距离胶带机的机尾部，系统配置由CPU模块、INTERBUS通讯模块、32点直流24V输出模块、16点交流220V输入模块组成。该控制站通过网络接收PLC控制站信号，实现对长距离胶带机尾部的轴流风机和照明灯的远程控制。

2.4.4 相关的保护装置

为使带式输送机系统安全生产、正常运行，预防机械部分的损坏，保护操作人员的安全，便于集中控制和提高自动化水平，设置了电气控制及综合安全保护装置。电气控制及综合安全保护装置能对带式输送机整个运行过程中进行控制、并能对出现的故障进行自动监测、报警。除具有一般的顺序启动、顺序停车，断路、短路、过载、过流、欠电压、缺相、接地和拉紧、制动信号、测温信号等项保护及声、光报警指示以外，还配备以下安全保护装置：防跑偏、打滑、紧急事故拉绳开关、纵向撕裂等保护装置。这些装置都应通过电控联接到控制接到控制室，具有通讯、程序启动、联锁和集中控制等功能。

4、结语

龙滩电站长距离胶带机高速输送系统是我国水电行业迄今为止第一条单机最长、自动化程度最高的骨料输送系统，整个系统的自动化控制技术先进、合理，具有可靠、经济、适用等特点，运行管理人员可在主控室内完成对系统的监测管理，实时掌握系统设备运行工作状况，及时发现和排除事故隐患，对减少事故率及安全、可靠、经济运行提供了保证。