卸船机旧设备电控系统综合改造

摘要： 卸船机是燃煤电厂的重要设备，其工作状态高度影响着整个输煤系统的运行稳定性和燃料管理的经济性，而卸船机的核心设备就是其电控系统。A公司两台卸船机已运行十多年，最近几年逐渐产生了运行稳定性下降、缺少技术支持以及维护费用高等一系列问题。为此，笔者以A公司为例，对此进行了深入的研究。

Abstract: The ship unloading machine is an important equipment of coal fired power plant, its working state highly affects the economic stability and fuel management of the coal handling system, the core equipment of ship unloader is its electric control system. Two ship unloading machines in A company have been running for more than ten years, gradually have a series of problems in recent years, such as decline of operation stability, the lack of technical support and high maintenance cost. Therefore, the author takes A company as an example, and has carried iton the thorough research.

关键词： 卸船机；旧设备改造；电控系统；综合改造

Key words: ship unloader；the transformation of the old equipment; electric control system；comprehensive transformation

中图分类号：U653.928.+1文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）23-0041-02

0引言

本文主要就卸船机的运行、维护现状进行了全面分析。两台卸船机上使用的电气系统设计方案在刚完成时，整套系统性能优良，运行稳定。随着使用时间的增长，一些零部件的性能下降、故障率提高，严重地影响了整机的安全稳定运行和卸船效率。并且随着技术和产品的不断升级，这套电控系统大部分的零部件均已经进入生命周期的末尾，维修和技术支持变得越来越困难。大部分备件只能通过一些商来购买库存货，有的零件甚至只能通过非正规渠道购买二手备品，其质量和品质难以保证，并且价格很高，对整个系统的安全稳定运行和日常维护均造成了很大困难。

1公司概况

A公司拥有2×600MW机组，公司的第一、二台机组已分别于2000年7月和2001年5月投产，燃料输煤系统也于2000年开始投产。燃料输煤系统由十九条皮带机、两台斗轮机和两台卸船机以及一系列的辅助设备组成，其中卸船机起着举足轻重的作用，承担着繁重的卸煤任务，在系统中拥有着不可取代的地位，同时，其技术难度又是整个燃料系统中最高的。公司给燃料部下达的生产目标是提高设备的使用安全性和经济性,防止设备故障，提高卸煤效率，防止出现拖延船期的情况。

2设备概况

两台1250t/h抓斗桥式卸船机为带有补偿功能的小车牵引桥式抓斗卸船机，额定生产率1250t/h，最大生产率1500t/h，适用于2万吨级大型船舶卸煤作业。其主要结构由主小车、辅小车、抓斗、机器房、电气房、司机室、变幅机构、小车驱动机构、起升/开闭机构、防尘装置、接料系统、大车行走机构、金属结构等部分组成。

起重机机械部分由科尼公司制造，ABB瑞典提供整套控制运行设备。其运行控制由AC410系统控制，传动采用DCV700（DCS500系列成柜配置），并配备APC机构运行控制器（包含GPO抓斗控制）。

近两年来，两台卸船机出现了较为频繁的故障现象，主要遇到的问题有：

①传动变频器出现跳闸情况较多；②1#卸船机起升机构频繁超速跳闸；③检修中发现变频器内板卡出现严重老化现象；④备品备件停产，维护成本高。

3改造方案设计

3.1 PLC系统型号选择

PLC主机型号的选择往往决定了整个控制系统的选型方向，只要选择好了PLC主机型号，其它的远程站型号、通讯模块型号、传动变流器的通讯模块型号以及通讯、控制方式就都能确定了，它们只要选择配合主机的型号即可。

根据以上对于改造设备选型的要求以及现场的实际工况，决定选择AC800M作为此次改造的PLC主机:

AC800M控制器以前主要用于复杂大系统控制，随着技术的发展，价格逐渐下降，开始在中、小型系统中得到应用。目前这类产品为ABB的流行产品，以取代原来的AC410等控制器。对于不同的应用，可以选择不同性能的AC800M CPU。

根据前述的选型原则，由于我们对PLC主机的运算能力要求并不是特别的高，因此考虑到改造工程的性价比，选择了AC800M系列的PM864 CPU。

AC800M控制系统的优点：

①CPU运算速度快，能适应复杂系统运算；②远程通讯主要采用Profibus-DP总线通讯。对非ABB设备通讯兼容性大，如西门子的设备，编码器，操作手柄等均可采用Profibus-DP通讯；③系统软件支持多种编程语言，例如：梯形图语言（LD），功能块图语言（FBD），指令表语言（IL），结构化语言（ST）等，我们的检修维护人员可以看懂程序，软件维护方便；④备件便宜，AC800M系统为ABB的主推产品，目前市场上有较多的供应商可以提供此类产品；⑤AC800M起重机软件更为稳定、成熟。目前新建起重机ABB控制系统均为基于AC800M的程序。应用越多，程序也就更稳定、合理。

在之前日常检修和维护中，发现I/O模块是一个频繁故障点，主要是由于卸船机在运行中的震动与晃动十分剧烈，原先的S800系列由于结构细长，在起重机振动的工况条件下，导致输入输出模块与其接线底座接触不良，出现I/O模块丢失故障，从而导致各类故障以及停机情况的发生，严重影响了卸船机的安全稳定运行以及工作效率。这个问题也是此次改造想要一并解决的问题之一，在改造前的外出调研工作中，得知温州电厂的改造项目采用了一种模块与底座一体化设计的设备，其抗振动性能很好，非常适合于卸船机的实际工况，通过与ABB公司的沟通，得知这一种I/O模块型号为S800L系列I/O模块。

其优点主要是：

①由于模块集成了接线端子，直接安装在机械导轨上，在机械上提高了系统的可靠性；②模块本身及安装结构扁平，更加适应振动大的现场环境，提高了系统的可靠性；③由于其产品定位相对原先的S800I/O模块更低，因此价格更加低廉。

综合来看，S800L是适合此次改造实际情况的最佳

选择。

综上所述，改造后，将由ABB最新的AC800M控制器替代原有的AC410控制器，S800L的I/O模块替代S800的I/O模块，并在系统中集成ABB卸船机专用的起重软件，该软件能够有效地协调和控制卸船机各机构的运行动作。远程通讯采用光纤通讯，柜内通讯采用Profibus-DP总线通讯，以取代原来的AF100双绞线通讯。

这种配置的优点为：

①投入少，硬件性能得到极大的提升（只要升级CPU、各通讯模块、I/O模块即可）；②系统抗干扰性强，通讯速率快；③软件得到极大提升，使用ABB最新的卸船机控制技术；④配件采购方便，使用目前ABB主推的工控产品。

3.2 通讯系统设计

在通讯系统的设计方面，考虑到要尽量利用原先的光纤线缆，这样可以节省下大量的施工时间（在诸如卸船机这样的高空作业环境内重新敷设室外光纤的工作量很大，并且也有一定的危险性）。

在 PLC 主机柜内安装两块主光纤模块，一块负责正常情况下的数据通讯，连接到工程师站电脑、PLC主站、各个远程站（远程站1、司机室远程站）和各个传动系统（起升机构、开闭机构、小车/臂架、大车机构），是主通讯通道。

另一块负责作为传动系统调试时使用的通讯模块，连接到各个传动系统（起升机构、开闭机构、小车/臂架、大车机构）通讯模块上的DRIVE WINDOW调试借口，专门用来读取各传动系统中的数据参数和运行情况。司机室的监控电脑（提供给操作司机实时监控画面）则是通过另一路的TCP/IP转换成光纤和工程师站做单独通讯连接。

考虑到整个电器房内有较多变频器，电磁干扰情况较为严重，通讯系统基本都是使用抗干扰能力强的光纤通讯方式。

参考文献：

[1]陈伯时.电力拖动自动控制系统[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]漆汉宏.PLC电气控制技术[M].北京：机械工业出版社，2009.

[3]马小亮.大功率交交变频调速及矢量控制技术[M].北京：机械工业出版社，2004.