CST在元寶山電廠輸煤系統中的應用技術問題探討

張鐵柱

摘 要：該文對火電站輸煤系統可控啟動裝置（CST）進行了簡要介紹，并且基于元寶山發電有限責任公司的廠外輸煤系統的生產實踐，著重對CST裝置在長距離輸煤系統中的典型缺陷及其原因進行解析，提出了具有針對性的改進措施。

關鍵詞：CST裝置 輸煤系統 應用

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（b）-0071-02

元寶山發電廠和元寶山露天煤礦同屬內蒙古自治區赤峰市元寶山區行政所轄，位于赤峰東北約35 km。廠外輸煤系統是將元寶山露天煤礦選矸車間的篩下煤或洗后煤經帶式輸送機系統運至元寶山發電廠三期工程受煤倉。帶式輸送機總長度為5.557 km。在實際使用中，輸送帶是粘性彈性體，大型帶式輸送機的輸送帶由于其重負及慣性的影響，啟動不平穩，啟動電流對電網的沖擊較大，且在制動力、慣性力的瞬間作用下產生的應力變化相當大，瞬時變化引起各承載件的動載荷變化，會加速托輥的損壞，縮短輸送帶的使用壽命。元寶山輸煤系統的104段和107段均采用美國羅斯維爾生產的CST可控啟動裝置。系統的啟、停靈活性和運行的可靠性得到了顯著提高。

1 CST的定義及優點

CST即可控啟動傳輸裝置，是指在控制的某段啟動時間內，通過控制啟動加速度來確保帶式輸送機按要求的速度曲線平穩地啟動，到達額定運行速度，同時使電機的啟動電流和輸送帶的啟動張力控制在允許范圍內。CST是采用美國技術生產的一種傳動系統，是專門為平滑啟動運送大慣性載荷，如煤炭或金屬礦石的長距離膠帶輸送機而設計的。它由傳動系統、液壓系統、冷卻系統、潤滑系統、控制系統組成。CST可控啟動裝置在輸煤系統中主要有以下優點。

（1）帶式輸送機可使用單臺，亦可使用多臺CST裝置驅動，啟動負載之前驅動電機空載啟動，而CST輸出軸并不運動。當驅動電機達到滿轉速時，控制系統逐漸增加，每臺CST離合器上的液壓壓力，啟動輸送機并逐漸加速到滿速度，使得輸送機在被加速至滿速度之前，有一個緩慢而均勻的預拉伸過程。

（2）有較小的啟動（制動）加速度，輸送帶是一種粘彈性體，要求緩慢啟動，逐漸加速，需要較長的啟動時間和較小的加速度。使用CST裝置的帶式輸送機啟動平穩，可在較低的力矩及加速度狀態下投入運行，消除膠帶過大的張力。

（3）CST也可以像控制輸送機啟動那樣控制輸送機的停車，通過延長停車時間，可以降低對膠帶的動態沖擊力?？梢源_保每臺驅動電機分擔相同的負載。合理地進行功率平衡，功率平衡是通過控制每臺CST離合器的壓力，并允許一臺或幾臺CST的離合器進行輕微打滑來實現的。

2 CST運行中的問題及原因分析

CST可控啟動裝置在元寶山電廠實際運行中總體來說運行效果比較好，但是其在運行中也出現了一些問題。下面對缺陷原因進行了詳細分析。

（1）風扇葉片震動導致發生刮磨現象。事故現場檢查觀察確認結果是冷卻風扇電機手動盤車靈活，軸承沒有損壞，但風扇葉片均發生了根部斷裂，風扇外部護罩有明顯變形，油-空氣冷卻器與風扇相鄰處有明顯刮卡痕跡，部分油管損傷、漏油，風扇電機地腳松動。檢查#2油-空氣冷卻器的風扇，發現各葉片撓度有明顯差別，運行中葉片振動較大。根據以上情況，初步推斷認為#1、#2油-空氣冷卻器著火后風扇葉片的金相組織發生了明顯變化（其中#1油-空氣冷卻器的風扇表現較為嚴重），部分葉片運行中存在明顯的振動，其空氣動力特性顯著改變，并使葉片根部發生交變應力作用，逐漸使根部處發生變形，導致部分葉片的工作位置明顯偏斜，與冷卻器發生刮磨。由于葉片均為懸臂結構，發生刮磨后導致更嚴重的振動和根部變形，并很快導致根部斷裂，斷裂的葉片具有較大的沖量和破壞力，導致其他葉片瞬間斷裂并嚴重刮卡，使冷卻器油管嚴重受損、漏油。

（2）突然斷電時，發生最嚴重的動力學問題（動應力波造成的振動），應力波即應力和應變擾動的傳播形式，其傳播的基本條件是介質的可變形性和慣性。輸煤系統的傳送帶正好為彈性體符合條件，突然斷電時產生動應力波造成振動。

（3）在人員管理方面，工作人員的職業技能不夠。啟動廠外輸煤系統后，值班員經過1小時25分后發現CST可控啟動裝置的#1油-空氣冷卻器有異音，及時通知了集控室并向班長匯報，但是集控室并未做出準確的判斷和足夠的重視，進而采取果斷的處理措施，班長只是令值班員進行密切監視。從而錯失了最佳的修復時間，以至于造成油-空氣冷卻器的風扇葉片全部脫落、油管漏油嚴重、104段的輸煤系統急停的重大后果。

3 CST在輸煤系統運行問題的解決措施

通過以上對CST可控啟動裝置運行中出現的問題及成因分析，采取有效的解決措施完全可以降低此次事故的損失，以及防止類似事故的再次發生。

（1）加強對系統的檢修維護力度。工作人員及時對系統進行檢查，發現問題，立即解決問題。例如發現風扇葉片震動，及時進行維修，就不會導致冷卻器油管嚴重受損、漏油的嚴重后果。并且在以后的生產工作中要按期進行調整對輪、更換濾芯、清洗、緊固等工作。

（2）最嚴重的動力學問題（動應力波造成的振動）發生在突然斷電時，通過3種途徑來解決這個問題：一是在輸入軸安裝飛輪，使得電機在斷電后的一段時間內，依靠慣性，對膠帶機提供動力；二是對電控系統提供不間斷電源，使得反饋信號繼續存在，控制繼續存在；三是在液壓系統通向高壓控制腔的管道中增加閉鎖閥，一旦斷電，閉鎖閥從開路變為單向閥，高壓腔內油壓能保持一段時間。

（3）加強巡檢、監控人員技能。元寶山電廠此次事故雖然104段油-空氣冷卻器有異音的情況被及時發現，向上級報告，但由于判斷失誤，出現異音狀況沒有得到足夠的重視和果斷進行處理，導致油-空氣冷卻器嚴重損壞。所以為避免此類事故的再次發生應有針對性地加強運行人員的崗位技能培訓，努力提高運行人員的崗位技能。

4 結語

文章所提出的CST可控啟動裝置在廠外輸煤系統試生產中得到實踐。從生產現場的情況來看，能夠保證皮帶機系統的安全穩定運行。受到現有設備條件和機械工程師個人能力的限制，廠外輸煤系統CST可控啟動裝置的完備性和經濟性仍有較大改進空間。相信隨著科學技術的不斷提高和設備性能的不斷完善改進，設備與人員之間的關系會不斷趨向和諧，從而最終實現CST在廠外輸煤系統中的廣泛應用。

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