西北某电厂输渣机清扫链断链保护的优化实践

闫占智

（酒钢（集团）能源中心，甘肃嘉峪关735100）

1 概述

西北某电厂4台350 MW机组设计为发-变-线单元机组，锅炉采用燃煤超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉。锅炉排渣系统采用青岛达能环保设备股份有限公司生产的JGJJ3 GWS14×47型风冷式钢带输渣机。

清扫链结构如图1所示，为边双链刮板输送结构。

图1 输渣机清扫链结构示意图

主动轴在渣仓上部，从动轴在输渣机的最尾端，两条链条分别位于刮板两边，主动轴和从动轴为两侧同轴，单马达驱动，单侧链条只有主动轴是有牙链轮，中间全部为单侧链条的支撑链轮。从动轴和所有单侧支撑链轮均为无牙结构。清扫链为变频驱动，转速可无级调整。该电厂4台350 MW机组长期接近满负荷运行，同时锅炉掺烧煤种多样，煤质成分差，硫份高、灰份大，造成锅炉燃烧状况差。炉膛结焦严重、排渣量大，渣块硬的现状给输渣系统带来了前所未有的压力。输渣机的清扫链经常出现卡渣、刮板偏斜、链条拉断的现象。

清扫链断链保护工作原理：该清扫链断链保护采用的是目前行业较常用的脉冲翻转延时动作的原理，清扫链断链保护探头安装在从动轴一侧的外部转轴上，采用金属接近开关感应牙盘脉冲原理，一周共计6个感应脉冲，如图2所示，电路保护原理如图3所示。

图2 断链保护脉冲检测原理

图3 断链保护电路原理

清扫链运行时KM5吸合，KA19随金属接近开关的感应信号不断吸合与断开，两个时间继电器KT3和KT4不断循环延时，未发生断链故障时，KT3和KT4均不能到达设定时间，断链保护不动作；当发生断链故障后金属接近开关感应信号不再变化，KT3或KT4不再相互循环带电，则最终有一个会达到设定时间而触发KA12断链保护动作。

2 存在问题及原因分析

2.1 事后报警，设备损坏严重

清扫链断链保护探头安装在从动轴一侧，从动轴为两侧同轴，当单侧链条断链时，从动轴由于对侧链条继续运行，并不能及时停转，断链保护不能及时触发动作。未断链条继续运行，会造成刮板严重偏斜，甚至扭曲变形，只有双侧链条都发生断链故障时，从动轴才彻底停转，而此时造成的设备损伤已经较为严重，修复难度较大，处理时间较长。

2.2 保护原理存在延时停机，加剧了设备修复难度

时间继电器KT3和KT4只能设定固定时间，牙盘运行一周，采集的感应脉冲数量较少，而清扫链设计为变频可调速运行。时间继电器设定时间太短，则可造成清扫链低转速时误报断链故障停机。时间设定太长，则双侧链条都发生断链故障后设备停机延时较长，造成大量链条堆积，加剧了设备修复难度。

以上因素是导致该厂输渣机清扫链断链故障后，不能及时停机且设备损坏较为严重的主要原因。

3 解决方法

3.1 人员判断断链依据与逻辑对应，见表1。

表1 人员判断断链依据与逻辑对应

3.2 根据对应逻辑和现场实际制定优化方案

3.2.1 利用双侧链条的相对位置偏差来时实现断链保护的提前报警。

设计原理为：安装两个脉冲检测探头，分别检测两侧链条的运行情况，当两侧的探头检测到的脉冲数量不一致时，或脉冲数量偏差超过一定值时，判断为两侧链条运行不同步，清扫链刮板偏斜，由于链条较长，存在一定量的拉伸弹性，可根据实际情况设定偏差值的大小，即可实现断链前的保护动作。

（1）接近开关脉冲检测点的选取

分析清扫链链条受力情况，下层链条是刮板负荷受力区，是发生断点的区域，上层链条不是刮板负荷受力区，不会发生断点。当刮板负荷超载时，下层链条断链后上层链条不再同步运动，同时考虑两侧链条的偏斜情况，从动轴附近链条的无负载区是最佳检测点。为保证检测脉冲信号的稳定可靠，减少链条摆动的影响，接近开关安装于从动轴一端上层第一个支撑链轮上。

（2）通过逻辑编程实现脉冲信号的判断逻辑

当A侧检测到1个脉冲信号后，B侧也应接收到1个脉冲信号，此时说明两侧链条在同步运行，刮板没有偏斜现象；当A侧检测到的脉冲数量和B侧检测到的脉冲数量不一致时，说明两侧链条运行不同步，刮板产生了偏斜，即可发出报警或停机。实际应用中考虑链条的弹性伸缩和刮板的正常允许偏斜量，可根据实际调试情况人为设定脉冲偏差值以达到误报警和可靠报警之间的最佳状态。

3.2.2 两侧链条分别实现脉冲翻转延时动作保护

利用上述安装的检测接近开关，在逻辑中分别实现两侧链条的单独保护。当A侧检测到1个脉冲信号后，开始计时，在一定时间内A侧应检测到第二个脉冲，说明A侧链条运行正常；当在规定时间内A侧没有检测到第二个脉冲，说明A侧链条出现了停运或减速的异常状况，则判断为A侧链条断链。B侧同理。

3.2.3 考虑实际情况，为防止脉冲检测有偶尔丢失脉冲或脉冲重叠的现象，同时考虑链条的正常允许偏斜，设计定时置位逻辑，间隔固定时间检测两侧脉冲偏差是否在正常运行范围内。当两侧脉冲偏差值在正常运行范围内，则置位两侧脉冲偏差值为0，此时认为清扫链运行正常，不存在异常偏差。当偏差值超过正常允许范围时，则不置位，此时认为刮板有所偏斜，但不存在断链风险。当偏差值达到设定的保护值时，认为刮板偏斜严重，发出停机信号。

3.2.4 设置保护动作后延时自动复位逻辑，防止设备保护动作后无法启动。保护逻辑框图见图4所示。

图4 保护逻辑框图

3.3 现场实施中需注意的问题

3.3.1 逻辑程序中需设定的时间参数和脉冲数量参数，需在调试和运行过程中不断总结试验确定，随着链条变形老化，参数值可能也会发生变化。

3.3.2 逻辑编程时，将一个脉冲的上升沿和下降沿作为计数和计时依据，可使采集精度增加一倍，保护精度更高。

3.3.3 逻辑编程时考虑不同保护的投退选择及故障复位预留口。

3.4 改造效果

2017年该电厂在两台输渣机上进行了清扫链锻炼保护优化改造,经过现场调试，改造后保护动作效果明显，保护动作准确率大幅提高。报警检测趋势如图5所示。

图5 改造后报警趋势图

4 结束语

输渣机系统是电厂锅炉重要的辅助设备，其可靠性直接影响机组的稳定出力，该电厂在大量掺烧非设计煤种的情况下，锅炉运行工况极为恶劣，输渣系统的安全可靠显得更为重要。该电厂的输渣机清扫链断链保护的优化，分析了边双链刮板机的运行特性，模拟人员的观察判断思维建立逻辑模型，用科学的方式完善了该厂输渣机清扫链的断链保护，通过应用实践取得了很好的效果。

该断链保护设计运用了相对偏差的保护概念，可应用于所有边双链类型的输送设备的保护，对物料输送设备的使用单位以及输送设备设计制造单位的优化改进具有良好的参考借鉴意义。