CST在元宝山电厂输煤系统中的应用技术问题探讨

张铁柱

摘 要：该文对火电站输煤系统可控启动装置（CST）进行了简要介绍，并且基于元宝山发电有限责任公司的厂外输煤系统的生产实践，着重对CST装置在长距离输煤系统中的典型缺陷及其原因进行解析，提出了具有针对性的改进措施。

关键词：CST装置 输煤系统 应用

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（b）-0071-02

元宝山发电厂和元宝山露天煤矿同属内蒙古自治区赤峰市元宝山区行政所辖，位于赤峰东北约35 km。厂外输煤系统是将元宝山露天煤矿选矸车间的筛下煤或洗后煤经带式输送机系统运至元宝山发电厂三期工程受煤仓。带式输送机总长度为5.557 km。在实际使用中，输送带是粘性弹性体，大型带式输送机的输送带由于其重负及惯性的影响，启动不平稳，启动电流对电网的冲击较大，且在制动力、惯性力的瞬间作用下产生的应力变化相当大，瞬时变化引起各承载件的动载荷变化，会加速托辊的损坏，缩短输送带的使用寿命。元宝山输煤系统的104段和107段均采用美国罗斯维尔生产的CST可控启动装置。系统的启、停灵活性和运行的可靠性得到了显著提高。

1 CST的定义及优点

CST即可控启动传输装置，是指在控制的某段启动时间内，通过控制启动加速度来确保带式输送机按要求的速度曲线平稳地启动，到达额定运行速度，同时使电机的启动电流和输送带的启动张力控制在允许范围内。CST是采用美国技术生产的一种传动系统，是专门为平滑启动运送大惯性载荷，如煤炭或金属矿石的长距离胶带输送机而设计的。它由传动系统、液压系统、冷却系统、润滑系统、控制系统组成。CST可控启动装置在输煤系统中主要有以下优点。

（1）带式输送机可使用单台，亦可使用多台CST装置驱动，启动负载之前驱动电机空载启动，而CST输出轴并不运动。当驱动电机达到满转速时，控制系统逐渐增加，每台CST离合器上的液压压力，启动输送机并逐渐加速到满速度，使得输送机在被加速至满速度之前，有一个缓慢而均匀的预拉伸过程。

（2）有较小的启动（制动）加速度，输送带是一种粘弹性体，要求缓慢启动，逐渐加速，需要较长的启动时间和较小的加速度。使用CST装置的带式输送机启动平稳，可在较低的力矩及加速度状态下投入运行，消除胶带过大的张力。

（3）CST也可以像控制输送机启动那样控制输送机的停车，通过延长停车时间，可以降低对胶带的动态冲击力。可以确保每台驱动电机分担相同的负载。合理地进行功率平衡，功率平衡是通过控制每台CST离合器的压力，并允许一台或几台CST的离合器进行轻微打滑来实现的。

2 CST运行中的问题及原因分析

CST可控启动装置在元宝山电厂实际运行中总体来说运行效果比较好，但是其在运行中也出现了一些问题。下面对缺陷原因进行了详细分析。

（1）风扇叶片震动导致发生刮磨现象。事故现场检查观察确认结果是冷却风扇电机手动盘车灵活，轴承没有损坏，但风扇叶片均发生了根部断裂，风扇外部护罩有明显变形，油-空气冷却器与风扇相邻处有明显刮卡痕迹，部分油管损伤、漏油，风扇电机地脚松动。检查#2油-空气冷却器的风扇，发现各叶片挠度有明显差别，运行中叶片振动较大。根据以上情况，初步推断认为#1、#2油-空气冷却器着火后风扇叶片的金相组织发生了明显变化（其中#1油-空气冷却器的风扇表现较为严重），部分叶片运行中存在明显的振动，其空气动力特性显著改变，并使叶片根部发生交变应力作用，逐渐使根部处发生变形，导致部分叶片的工作位置明显偏斜，与冷却器发生刮磨。由于叶片均为悬臂结构，发生刮磨后导致更严重的振动和根部变形，并很快导致根部断裂，断裂的叶片具有较大的冲量和破坏力，导致其他叶片瞬间断裂并严重刮卡，使冷却器油管严重受损、漏油。

（2）突然断电时，发生最严重的动力学问题（动应力波造成的振动），应力波即应力和应变扰动的传播形式，其传播的基本条件是介质的可变形性和惯性。输煤系统的传送带正好为弹性体符合条件，突然断电时产生动应力波造成振动。

（3）在人员管理方面，工作人员的职业技能不够。启动厂外输煤系统后，值班员经过1小时25分后发现CST可控启动装置的#1油-空气冷却器有异音，及时通知了集控室并向班长汇报，但是集控室并未做出准确的判断和足够的重视，进而采取果断的处理措施，班长只是令值班员进行密切监视。从而错失了最佳的修复时间，以至于造成油-空气冷却器的风扇叶片全部脱落、油管漏油严重、104段的输煤系统急停的重大后果。

3 CST在输煤系统运行问题的解决措施

通过以上对CST可控启动装置运行中出现的问题及成因分析，采取有效的解决措施完全可以降低此次事故的损失，以及防止类似事故的再次发生。

（1）加强对系统的检修维护力度。工作人员及时对系统进行检查，发现问题，立即解决问题。例如发现风扇叶片震动，及时进行维修，就不会导致冷却器油管严重受损、漏油的严重后果。并且在以后的生产工作中要按期进行调整对轮、更换滤芯、清洗、紧固等工作。

（2）最严重的动力学问题（动应力波造成的振动）发生在突然断电时，通过3种途径来解决这个问题：一是在输入轴安装飞轮，使得电机在断电后的一段时间内，依靠惯性，对胶带机提供动力；二是对电控系统提供不间断电源，使得反馈信号继续存在，控制继续存在；三是在液压系统通向高压控制腔的管道中增加闭锁阀，一旦断电，闭锁阀从开路变为单向阀，高压腔内油压能保持一段时间。

（3）加强巡检、监控人员技能。元宝山电厂此次事故虽然104段油-空气冷却器有异音的情况被及时发现，向上级报告，但由于判断失误，出现异音状况没有得到足够的重视和果断进行处理，导致油-空气冷却器严重损坏。所以为避免此类事故的再次发生应有针对性地加强运行人员的岗位技能培训，努力提高运行人员的岗位技能。

4 结语

文章所提出的CST可控启动装置在厂外输煤系统试生产中得到实践。从生产现场的情况来看，能够保证皮带机系统的安全稳定运行。受到现有设备条件和机械工程师个人能力的限制，厂外输煤系统CST可控启动装置的完备性和经济性仍有较大改进空间。相信随着科学技术的不断提高和设备性能的不断完善改进，设备与人员之间的关系会不断趋向和谐，从而最终实现CST在厂外输煤系统中的广泛应用。

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