1、内蒙古兰泰热动力分厂叶轮给煤机控制系统改造方案沈阳北方华电控制设备有限公司2009年9月一、概述叶轮给煤机在内蒙古兰泰热动力分厂的输煤系统中属于第一道工序，内蒙古兰泰热动力分厂的大部分燃煤都是通过叶轮给煤机输送给输煤系统，由于该设备的电气控制部分本身存在的固有缺陷，自投入运行以来，远方操作及自动控制功能无法实现，只能运行人员在现场进行就地手动操作且故障频繁，已严重影响了电厂输煤系统的安全运行。同时由于我厂来煤比较干燥，叶轮给煤机工作时粉尘肆溢，被严重污染的煤沟环境，时刻危害着工人的身体健康。所以，为了改善运行人员的工作环境，同时使设备能够稳定、可靠、安全运行，改变叶轮给煤机落后的电气控制系统及2、操作方式，实现叶轮给煤机远方智能化控制，已势在必行。沈阳北方华电控制设备有限公司生产的叶轮给煤机载波智能控制系统，彻底改变了叶轮给煤机传统的操作、控制模式，利用电力载波通讯及计算机控制、组态和射频识别技术，实现了叶轮给煤机远方程序控制，自动运行，解决了设备故障率高及高粉尘环境对工人身体危害的难题。目前该套设备已有近400台在全国各电厂运行。二、叶轮给煤机电气系统目前存在的问题1 叶轮给煤机的工作状态信号和主控系统的命令信号通过导线并排排列的扁电缆来传输，由于电磁偶合作用，信号不能有效送达。2 没有叶轮给煤机工作时的行走位置传感装置。叶轮给煤机属于大范围移动工作的设备，行走位置传感装置是其远方操3、作的必要条件，若无该装置或传感的位置信号不准确，将发生同一轨道上的二台叶轮给煤机相撞等设备事故。3 由于卸煤沟环境比较恶劣，粉尘大，拖动控制电缆移动的电缆滑车极易损坏，当二个以上电缆滑车同时损坏时能把电缆锁死造成电缆被拽断，从而存在人员触电等不安全隐患。4 仅具有手动操作功能，无法进行远方控制，使现场运行人员不能脱离高粉尘的恶劣工作环境。5 作为取煤源头的叶轮给煤机，不能接入输煤程控系统，无法纳入输煤系统工作流程的管理，并与其进行有效的联锁和通讯，工作中存在设备不安全隐患，也使得输煤系统的现代化管理不够完善。三、解决问题的措施1取消控制拖缆缆。加装安全滑触线，利用叶轮给煤机的动力滑触线，采用电4、力载波的通讯方式，实现远方信号传输。2增加反射式车位定位系统。该系统采用最新的射频识别技术，采用激励反射的工作原理，不论叶轮给煤机溜车或打滑，均可精确测量其行走位置。3在叶轮给煤机本体加装载波控制箱，在煤沟端部加装载波远程站，实现叶轮给煤机远方自动控制。4在输煤主控室增加一台智能数传机，通过交换机与输煤程控系统的工控机进行以太网通讯，实现多机热备，增加系统运行的可靠性和安全性。四、系统组成本系统由主控部分、载波远程站、就地控制站、射频激励反射式车位定位系统及相关附件组成。主控部分设在主控室，载波远程站安装在卸煤沟端部，就地控制站及反射式车位定位系统安装在叶轮给煤机本体上。主控部分通过载波远程站5、，利用叶轮给煤机的动力电源线，采用电力载波的通讯方式，与就地控制站组成主从式通讯控制网络，实现在主控室内，通过操作计算机控制与监视现场的叶轮给煤机运行（见系统图）。1. 主控部分由智能数传机组成。安装在主控室操作台下或主控室PLC柜中，智能数传机是由嵌入式智能控制器及相关附件组成的智能通讯控制系统，负责整个系统的通讯管理、与就地控制站通讯数据的CRC校验及提供皮带联锁和故障报警等各种输入、输出接口。智能数传机通过其以太网口与输煤程控交换机连接，完成相互间的数据交换；利用其通讯接口与载波远程站相连，通过叶轮给煤机的动力电源线，采用电力载波的通讯方式，实现与就地控制站的远方数据交换。在本系统中使用6、使用输煤程控系统的工控机，叶轮给煤机载波控制系统组态画面安装于输煤程控系统工控机内，它是在WIMDOWS系统下，加载C+Builder形成的软件操作平台。根据现场发回的数据信息，模拟现场叶轮给煤机的运行状态，控制、操作叶轮给煤机的运行，负责整个系统的运行管理。为系统提供了一种人-机接口，如下图：2. 载波远程站安装在卸煤沟端部。它由嵌入式智能控制器、通讯转发器、信号转换器及相关附件组成。这部分的功能是完成主机部分与载波远程站所在卸煤沟内的就地控制站之间的信号传输方式转换控制、电力载波通讯管理、相关的数据处理及通讯数据的校验等功能。它与主机间采用RS-485的通讯方式，与卸煤沟内的随叶轮给煤机移7、动的就地控制站间采用电力载波的通讯方式。3. 就地控制站就地控制站是安装在叶轮给煤机本体上，对叶轮给煤机的工作实施过程控制的主体。它由智能控制器、电力载波编码解码器、变频器及控制驱动电路组成。负责叶轮给煤机现场运行数据的采集、动作的逻辑控制、单机的电力载波通讯管理、与系统主机通讯数据的CRC校验、为叶轮主电机和行走电机提供完备的保护及硬件连锁等工作。作为系统的从机，它的作用是通过接受系统主机的命令，按预置的控制方案，驱动叶轮主电机（变频调速控制）和行走电机工作，同时将现场叶轮给煤机的运行状态反馈给主机。就地控制站除自动运行方式外，还配有手动操作系统，通过操作就地控制站箱门上的按钮，可单步控制叶8、轮给煤机工作，供检修及特殊工况时使用。4反射式车位定位系统叶轮给煤机属于大范围移动工作的设备，在对其进行远方控制时，位置传感系统尤显重要，主机要根据其提供的位置信息，控制叶轮给煤机的工作位置及行走方式，所以，位置传感系统必须能准确、稳定的反映叶轮给煤机的行走位置信息，否则将造成二车相撞等设备故障。由于叶轮给煤机工作的煤沟环境比较恶劣，位置传感系统应具备如下特点：a. 能适应现场高粉尘、高湿度的工作环境。b. 整个装置无相对移动和接触部件。c.行车位置不应以行车方向为判断依据，每一个位置感应点均应反映一个独立的位置点。d.掉电时数据自动保存功能。反射式车位定位系统由数字协处理器、位置感应器和位置9、发生器组成。数字协处理器和位置感应器安装在叶轮给煤机本体上随其一起移动，位置发生器每隔3米一个安装在叶轮给煤机运行轨道沿途。本系统采用射频识别技术，利用激励反射的工作原理，当位置感应器在位置发生器上方经过时，即可接收到特定的位置编码，经数字协处理器进行数据处理后，送给主机做位置判断用。系统的特点：a. 位置发生器与外界无导线连接，靠射频激励即可发出特定的位置编码信息； b. 每个感应点均有自己的特定编码，都可作为位置校验点。不论是溜车和打滑，都能反映出叶轮给煤机运行的实际位置。五、系统参数 1.工控机使用输煤程控工控机2智能数传机 与交换机接口：以太网口10Base-T； 与载波远程站通讯方式10、：RS-485/光纤通讯； 皮带联锁开关量输入：4路无源接点（可扩展）； 故障报警开关量输出：6路无源接点（可扩展）； 其它可编程开关量： 10路（可扩展）； 工作电源：AC 220V； 体积：426186438 (mm)3.载波远程站载波信号调制解调方式：扩频调制（Chirp）；载波信道：多路（与叶轮给煤机电源回路相匹配）；与智能数传机通讯方式：RS-485/光纤通讯；电力载波通讯速率：5.75Kbps；工作电源：AC 380V；体积：720420210 (mm)；安装方式：壁挂式；4就地控制站ZZK-II型就地控制箱a 输入电源：三相 AC 380V；10KAV；b 电力载波通讯信道：1路11、；c 行走电机电源输出：2路（3KAV）；d 模拟量输出：2路（0-20mA/0-10v各1路）；e 模拟量输入：1路（0-20mA）；f 开关量输入：8路（可扩展）；g 开关量输出：2路（可扩展）；h 行走位置信号输入：1路；i 外形尺寸：1100680360；j 配用叶轮给煤机型号：各种机型；k 工作方式：就地手动与载波程控；l 环境温度：-10-40；m 防护等级：IP54。变频器箱a、 输入电源：三相 AC380V；30KVA；b、 模拟量输入：2路（0-20mA/0-10v各1路）；c、 模拟量输出：1路（0-20mA）；d、 开关量输入：2路；e、 开关量输出：2路；f、 叶轮主电12、机调频电源输出：1路（35KAV）；g、 适配变频器型号：ABB系列及其他品牌变频器；h、 环境温度：-10-40；i、 防护等级：IP54；j、 外形尺寸：1100460360。5反射式车位定位系统车位传感方式：射频激励反射；激励/反射频率：830-900MHz；激励/反射响应时间：20mS；激励/反射响应距离：80mm；位置信号感应误差：5mm；位置信号发生方式：8位串行编码；六、系统功能1在主机显示器上按选定运行方式(定点/前行/后行)控制叶轮给煤机的启动、停止。2在主机显示器上设置叶轮给煤机运行区间。3在主机显示器上调整叶轮主电机转速。 4在主机显示器上显示叶轮给煤机的运行状态：a. 13、叶轮旋转；b. 叶轮主电机当前转速；c. 给煤机行走方向；d. 给煤机当前的行走位置；e. 皮带运行状态；f. 给煤机控制方式。5在主机显示器上记忆叶轮给煤机前一次工作时的行走方向和位置。6在主机显示器上显示叶轮给煤机的故障信息：a 叶轮主电机旋转故障；b 给煤机行走电机故障；c 行走位置传感系统故障d 通讯故障；e 极限相撞。7故障数据库：按故障发生的时间顺序记录故障性质。8多机运行：二台以上叶轮给煤机可同时运行，系统根据各自的行走位置，自动调整叶轮给煤机的行走过程，即：同一轨道上行走的二台叶轮给煤机相近返回和在轨道端部自动返回功能；9皮带联锁：当皮带不运行时，叶轮给煤机不能启动；当叶轮给煤14、机正在运行时，皮带停止，叶轮给煤机立即停机。5、改造范围 1、拆除原控制拖缆和动力拖缆，加装安全滑触线。如图所示：（图形只做说明使用，实物与示意图有差别）2、拆除原就地控制箱，更换新的就地控制箱。说明：关于就地控制部分，更换新的就地控制箱。就地控制箱由主控箱和变频箱组成，主控箱含载波通讯部分、就地手动控制系统、位置传感系统。变频箱含主控开关和变频器，变频器使用原系统的旧变频器。1、 系统结构连接简单，可靠。2、 检修方便，故障点易排除。3、 整体美观、大方。3、在轨道沿途安装车位定位系统。4、在煤沟端部安装载波远程站。5、在输煤主控室安装智能数传机。6、连接智能数传机与载波远程站之间的通讯电缆15、（如有）。7、在输煤程控工控机上安装、调试叶轮给煤机组态画面。 （示意图，安装调试时重新编制）五、供货范围及报价5.1主设备供货清单序号名称规格型号数量单位单价（万元）合计（万元）生产厂家备注1主控部分以太网交换机TL-SF1008台10.030.03D-LINK用户程序Builder6.0套11.661.66沈阳北方华电安装在工控机内（包括组态平台及应用软件）智能数传机SQIDT-II台12.252.25沈阳北方华电其中数据运算、处理和逻辑控制部分采用美国Z-WORLD公司生产的RCM-3000型嵌入式处理机。2通讯转换控制载波远程站SQCWLS-2台12.352.35沈阳北方华电安装在煤沟16、端部。其中数据运算、处理和逻辑控制部分采用美国Z-WORLD公司生产的RCM-3000型嵌入式处理机。3就地控制站就地控制箱ZZK-II套24.258.5沈阳北方华电包括：智能控制器、载波编码解码器等载波控制装置和就地手动控制装置。变频器箱BPQX-I套20.61.2沈阳北方华电包括：总电源开关。变频器使用原系统旧变频器。4反射式车位定位系统数字协处理器SQDAP-I台20.981.96沈阳北方华电位置感应器SQIND-I台20.521.04沈阳北方华电位置发生器SQPSW个500.0381.9沈阳北方华电叶轮给煤机轨道长度75米，共2条轨道，每隔3米安装一个位置发生器。20.895.2、安全滑触线名称规格型号数量单位单价（元）合计（元）生产厂家备注安全滑触线安全滑触线HXPnR-H-300A560米8044800扬州润杨叶轮给煤机轨道长度70米，三相四线制。集电器HJD300A16台1502400扬州润杨采用双头四连杆式集电器。每台叶轮给煤机安装8台。其它附件1套00扬州润杨包括安装支架、滑线连接器等。47200