火电厂给煤机控制回路优化与应用

孙 岩

（宁夏枣泉发电有限责任公司，宁夏 宁东 750411）

0 引言

电子称重式给煤机是火电厂的重要辅机设备之一，通过自身的自动调节和控制功能将原煤定量输送到磨煤机，形成给煤率信号，满足锅炉自动控制的需要，并定时记忆进入锅炉的燃煤量，同时形成累计煤量信号。

本公司现有两台660MW 超超临界机组，每台机组配置6 台STOCK CS2024 型电子称重式给煤机，由上海发电设备成套设计研究院提供，每台给煤机同步配置低电压穿越装置。

2018 年3 月19 日，#1 机组负荷400MW，总燃料量205t/h，1B、1C、1E、F 制粉系统运行，F 给煤机电流4.6A，给煤机电机转速739r/min，瞬时煤量47.4t/h。F 给煤机电流、电机转速、瞬时煤量同时突降至0，20s 后F 给煤机就地停运且遥控信号消失，总燃料量由205t/h 突降至162t/h，经过短时调整后机组运行趋于稳定。

国内大型火电厂主要使用STOCK 型或类似原理的给煤机，且均存在此类问题，所以本文将从故障发生原因及解决方案两方面进行详细剖析。

1 控制原理

1.1 控制回路组成

STOCK 型给煤机是一种带有微机控制的电子称量及自动调节装置的带式给料机，具有自动调节和控制的功能，给煤机精度达到±0.25%。给煤机控制部分主要由CPU 板、电源板、输入输出板（A1 板、A2 板、A3 板）、变频器及继电器等元器件组成。电源板主要是将交流电压调制成电子控制所要求的负载稳压电压，由I/O 信号的光电隔离和输出接点信号的继电器等组成。给煤机输入输出板安装在电源板上，所有进入微机板的输入信号都在电源板上进行光电隔离。输入板Al 为输入电流-频率转换板，其功能是将给煤率设定信号4mADC ～20mADC 电流信号转换成0kHz ～10kHz 信号；A2 为频率-电流转换板，将数字量的电动机速度设定信号转换成模拟量速度设定信号，用来控制变频电机速度控制器；A3 为输出频率-电流转换板，是一个反馈组件，通过A3 板将输出的数字信号转换成所需的4mA ～20mA 电流反馈信号[1]。

1.2 主要控制逻辑说明

STOCK 型给煤机通过CPU 板存储器中的程序实现输入输出信号的计算，并将相关信息显示在触摸屏面板上，实现给煤机各种方式运行和跳闸功能、煤量显示、煤量控制，并具有故障自动检测功能。当给煤机出现故障时，会自动产生故障码，系统自动报警，方便给煤机故障的查询，为及时定位故障点带来极大便利。CPU 板存储器中的主要控制逻辑如下：

1）触摸屏面板上REMOTE（遥控）键、OFF（停止）键、LOCAL（本地）键、JOG（点动）键、F2（功能）健，实现给煤机就地启动停止等操作。当给煤机在LOCAL 模式时，皮带上不可以给煤，否则经过2s 延时后，给煤机将自动停止，并产生故障码08；按OFF-SHIFT-F2 键后，可使皮带传动电动机反转，便于维修工作。

2）给煤控制器在接收到DCS 传来的给煤量需求指令后，将给煤指令与瞬时给煤量进行比较，根据偏离大小经PI 运算处理，输出相应4mA ～20mA 控制信号；将该信号送至变频器处理，由变频器改变电机转速的快慢，从而改变皮带转速；系统稳定性补偿是由软件提供的，当称重传感器故障时，给煤机可产生故障码10，当电机转速指令与反馈偏差大于1000r/min 且超过20s 后，给煤机故障停车并输出故障码12。

3）当给煤机实际运行时，若出现皮带跑偏或给煤机皮带异物造成卡涩，变频器或变频电机故障（含测速发电机故障），则给煤机系统就会进行自诊断，延时10s 后给煤机故障停车并输出故障码 03[2]。

4）当给煤机在遥控运行方式时，若出现给煤机出口堵煤信号，经延时后给煤机故障停车并输出故障码07。在机组投运初期，出现过给煤机出口堵煤信号误报导致给煤机停运的事件，经评估后此信号先只做报警，不做停给煤机信号。

根据给煤机长时间的故障统计，各类故障中03 和10故障码出现较多，提高给煤机控制回路可靠性和称重系统的准确性，能有效降低给煤机的故障率。

2 故障原因分析

事件发生后，热工人员在给煤机就地控制面板中查阅故障信息，给煤机控制面板中报故障码03（测速电机反馈消失），故障类型为跳机。导致03 故障码触发的原因[3]有：

1）电机卡堵不转，导致测速异常。

2）测速探头故障，导致无法测量给煤机转速。

3）电源板工作异常，导致继电器无法启动变频器工作。

4）变频器启动控制回路异常，导致变频器无法正常工作。

热工人员检查测速探头送至控制柜接线、变频器内部接线、各继电器端子接线无松动，根据给煤机故障信息，为验证给煤机跳闸的具体原因，做了以下试验。

试验1：就地启动F 给煤机后，拆1ZJ 继电器至变频器接线，如图1 给煤机控制回路图所示。

试验结果：电机转速和电机电流同时突降至0A，20s后给煤机停运，并报故障码03，测速电机反馈消失。

试验2：远方启动F 给煤机后，拆测速探头信号。

试验结果：只有电机转速信号突降至0，电机电流小幅上升，20s 后给煤机停运，电机电流降为0A，同时给煤机控制方式切至就地，同样报故障码03，测速电机反馈消失。

经过以上试验并结合历史曲线分析：给煤机停运前，电机电流未异常增大，故排除驱动电机卡堵；检查给煤机电机测速探头安装牢固，探头电阻310Ω 稳定，测速探头正常。另外，如电机测速信号丢失，会出现只有测速信号突降，电机电流和瞬时煤量应正常输出，实际为给煤机的3 个模拟量信号同时突降至0，故排除电机测速信号异常导致的给煤机跳闸。给煤机3 个模拟量同时突降时清扫链仍正常运行，直至给煤机跳闸。由此判断，跳闸时FS 继电器自保持回路正常，电源板上K3、K6 继电器工作正常。

结合给煤机的实际跳闸试验，确定触发给煤机跳闸的原因为1ZJ 继电器工作异常，使得送至变频器的闭合触点断开，导致电机停转，给煤机跳闸。

3 给煤机控制回路优化

3.1 控制回路改造

为提高给煤机运行的可靠性，在给煤机控制回路中增加与1ZJ 同样功能的继电器，命名为4ZJ，将1ZJ 和4ZJ 两个继电器的常开触点并联送至变频器。增加的继电器及触点回路如图2 所示（用红色实线绘制的元器件为新增回路）。启动变频器信号，使用1ZJ 和4ZJ 继电器的常开触点并联，实现了启动回路的冗余，极大地提高了变频器启动回路的可靠性。

图1 给煤机控制回路图Fig.1 Control circuit diagram of coal feeder

图2 增加4ZJ继电器后的给煤机控制回路Fig.2 Coal feeder control loop after adding 4ZJ relay

3.2 改造后试验

热工人员接线完毕后，确认给煤机具备试转条件。联系运行人员将给煤机控制回路送电，并按以下步骤进行继电器的插拔实验：

1）热工人员在就地启动给煤机，给煤机启动后，热工人员先从继电器底座拔出1ZJ 继电器并等待1min，确认给煤机不跳闸，停运给煤机。

2）断开给煤机控制回路电源空开CB2，恢复1ZJ 继电器。

3）将给煤机控制回路电源空开CB2 合闸，热工人员在就地启动给煤机，给煤机启动后，热工人员从继电器底座拔出4ZJ 继电器并等待1min，确认给煤机不跳闸，停运给煤机。

4）断开给煤机控制回路电源空开CB2，恢复4ZJ 继电器。

热工人员分别拔出1ZJ 和4ZJ 继电器后，给煤机不发生跳闸，说明回路接线改造成功。

4 结束语

通过对STOCK CS2024 型电子称重式给煤机控制回路的改造，两年多来未出现过因热控设备导致给煤机跳闸事故，给煤机控制系统可靠性得到显著提高，有效降低了给煤机故障率，使机组运行更加安全、可靠，为更好参与电网调峰打下了良好的基础，对使用同类型设备的兄弟单位具有借鉴意义。