管状带式输送机电气改造

白飞雄，王关东

(陕西北元化工集团股份有限公司，陕西 榆林 719319)

陕西北元化工集团股份有限公司化工分公司(以下简称“北元化工分公司”)C、D两套装置PVC生产能力50万t/a，采用干法乙炔工艺生产。电石经过一次破碎后,直径小于80 mm；经过二次破碎后，直径小于50 mm；经过第3次破碎后，电石直径小于3 mm。直径小于3 mm的颗粒电石经过16台发生器喷淋洗涤后产生乙炔气体，并副产固含量6%～10%电石渣。副产的电石渣经过管状带式输送机(以下简称“管带机”)皮带直接转运至水泥公司水泥料仓的六连体库。在生产过程中，管带机一旦故障，将直接导致乙炔降流量或C、D两条生产线停车。下面针对管带机电气故障进行技术改造，以供参考。

1 管带机

北元化工分公司使用的管带机皮带跨度372 m，机头提升高度38.4 m，皮带口径250 mm。该机是由呈六边形布置的托辊强制皮带裹成边缘相互搭接的圆筒状来输送物料的一种新型带式输送机,管带机电动机安装在高度为58.4 m的六连体库顶部, 由于变频器与控制电动机之间距离不能超过90 m,管带机配电室安装在水泥料仓顶部,管带机电动机采用1台进口变频器(1#变频器)启动。

1#变频器主电源由北元化工分公司2307变电站供电，变频器通过交换机，用672 m单模光纤电缆传输信号至DCS控制室，由DCS控制室下达开机指令、停机指令和加减频率指令。

2 运行中的问题及改造措施

2.1 变频器频繁故障

2.1.1 原因分析

由于六连体库顶部蒸汽量较大，电石粉尘较多，变频器在长周期运行中频繁出现故障，影响生产系统的稳定运行，严重制约PVC产量。特别在每年夏季，管带机变频器本体温度较高,电石粉尘进入变频器内部后变频器噪声较大,由于产量任务重,变频器在无备机的情况下,长周期满负荷运行,导致主板频繁烧坏。

2.1.2 改造措施

2.1.2.1 增加变频器

针对以上问题，北元化工分公司增加了1台同样的进口变频器(2#变频器)。2#变频器主电源由北元化工分公司2307变电站供电,再增加一条通信线,后台DCS增加控制显示,确保管带机变频器定期切换,尽可能避免变频器故障引起的降流量和停车事故。

2017年6月,由于变频器主板长期处于高温作业环境,1#变频器主板烧坏；由于2#变频器风机故障,2#变频器超温频繁跳闸,严重影响系统稳定性。为此,北元化工分公司改善了变频器工作环境,对管带机配电室窗户进行密封处理,配电室门由普通门更换为防火密封门,在配电室安装了空调,对变频器进行强制降温；将原来的2台进口变频器更换为国产变频器，又增加了1台同样的国产变频器(3#变频器，由水泥公司配电室供电),3台变频器切换使用；把管带机配电柜迁移至距电动机90 m范围内的地面；1#变频器和2#变频器使用DCS启停，3#变频器手动启停。

另外，管带机DCS后台有两个控制切换画面,当两台变频器切换时,后台DCS应同步切换画面,为此,在每台变频器控制回路上增加二次动静插件,把每台变频器本体所有二次控制回路线接在二次动插件上,静插件固定在配电柜柜体上,且二次控制回路线接在交换机上,实现了1#变频器、2#变频器与DCS后台画面灵活配套使用。

2.1.2.2 变频器切换逻辑

变频器切换逻辑如图1所示。

(1)1#变频器切换至2#变频器：①断开1#变频器(QF1)进线断路器、(QF2)馈线断路器；②断开1#变频器控制空开；③合上2#变频器(QF3)进线断路器、(QF4)馈线断路器；④合上2#变频器控制空开；⑤联系DCS切换至画面2启动2#变频器。

(2)2#变频器切换至1#变频器：①断开2#变频器(QF3)进线断路器、(QF4)馈线断路器；②断开2#变频器控制空开；③合上1#变频器(QF1)进线断路器、(QF2)馈线断路器；④合上1#变频器控制空开；⑤联系DCS切换至画面1启动1#变频器。

(3)1#、2#变频器都故障时，使用3#变频器：①断开1#、2#变频器(QF1、QF3)进线断路器、(QF2、QF4)馈线断路器；②断开1#、2#变频器控制空开；③合上3#变频器(QF5)进线断路器、(QF6)馈线断路器；④合上3#变频器控制空开；⑤联系现场使用操作柱手动启动3#变频器。

图1 变频器切换逻辑示意图

2.1.2.3 换热风机电气回路的改造

管带机电动机为额定功率90 kW的三相电动机,电动机后端盖处安装一个三相散热风机,专门给管带机电动机降温。在每次切换管带机电源时,电动机风机电源也要拆线进行切换,而且要确认风机的正反转,不仅延长了切换时间，频繁的切换也会影响电动机及电缆的使用寿命。为此,北元化工分公司对管带机散热风机电气回路进行了改造。 增加两个单P空开和两个接触器,两个接触器主电源分别引自北元化工分公司2307变电站和水泥公司配电室，控制回路火线分别引自北元化工分公司2307电源隔离开关和水泥公司电源隔离开关，零线共用；以两个接触器常闭点为互锁点，进行双电源自动切换。改造后风机电源切换回路如图2所示。

2.2 其他

(1)管带机变频器由DCS后台给定启停指令和频率大小,由变频器主板向DCS后台反馈电流大小。由于管带机电流和现场链式刮板机联锁,管带机运行电流高于设定值或低于设定值,都能联锁停运链式刮板机。因此,管带机电流要平稳,不能大幅度变化。每年冬季,随着气温降低,尤其是下雪天气,管带机皮带容易打滑,造成管带机电流频繁变化，且变化幅度大,造成管带机跳停。电气专业人员针对管带机冬季电流频繁变化的情况进行研究,得出的结论是管带机变频器本体须增加接地线。

图2 风机电源切换逻辑示意图

管带机本体到交换机电流信号线应采用带有屏蔽层的信号电缆，交换机到DCS后台应使用光纤传输信号，管带机配电室应建立保护接地电阻，且保护接地电阻RB≤4 Ω[1]。另外，下雪天气时,应降低管带机负荷,低流量平稳运行;经常紧固管带机变频器控制回路中16个中间继电器的螺丝，并吹扫灰尘。

(2)管带机电动机由电源为24 V的PLC控制变频器启动和停止，由于管带机电动机距离地面58.4 m，管带机配电柜迁移地面以后，管带机电动机距离配电柜88.5 m，控制电缆中的感应电造成24 V的PLC频繁报故障。为了隔离感应电，将原来的控制电缆信号直接输入PLC改为输入24 V的中间继电器，通过继电器动作信号再输给PLC模块；将原来的涂塑铝带粘接屏蔽聚乙烯护套控制电缆更换为聚氯乙烯护套编织屏蔽电缆，彻底避免了控制电缆中感应电造成PLC模块误动作的情况。

3 结语

经过上述一系列改造后，管带机运行平稳、可靠,实现了使用3台变频器，保证1台电动机不间断、长周期运行，避免了乙炔工序降流量或C、D两条生产线停车事故。