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【摘要】介绍了神华宁煤集团大武口洗煤厂“C”型转子翻车机系统的基本概况，对投产以来出现的几例安全事故进行了分析并提出保护功能的改进措施，对保证翻车机系统的安全运行具有十分重要的意义。
【关键词】翻车机；拨车机；控制；保护
1.前言
翻车机是我厂原煤准备系统的重要设备，由火车运来的原煤必须通过翻车机卸入锥形漏煤篦，再由给煤机和胶带输送机运送至原煤仓.这是我厂生产系统的第一环节，翻车机担负着重要生产任务.因此，保证翻车机系统安全稳定运行就是重中之重。
我厂现使用的“C”型翻车机于2012年底更新改造完毕投入运行，自投产以来出现了几起恶性事故，下面就结合这几次事故，阐述翻车机系统保护功能及改进措施。
2.翻车机系统基本情况
我厂单翻翻车机系统由倾翻机、拨车机、夹轮器、迁车台4大部分组成.倾翻机主要由“C”型转子、驱动部分、靠车板、压车梁、液压系统等几部分组成；拨车机由大臂和行走电机组成，大臂升降靠液压系统控制；夹轮器由夹板和液压系统组成，系统布置如图1所示。
3.电气控制系统结构
控制系统由上位机和S7-400系列PLC组成，上位机软件选用西门子WinCC 6.0，PLC编程软件采用Step7 V5.5，CPU是带冗余的414-H，通讯模块选CP443-1，配置DI模块19个，DO模块8个，AI模块1个，IM153接口模块8个，高速计数模块1个。终端设备控制由2台西门子6SE70变频器分别驱动倾翻机2台55KW和拨车机4台55KW变频电机.变频器与上位机通讯采用Profibus-DP总线方式，两端分别与星型总线连接器和变频器CBP2通讯板连接，工控机与PLC通讯采用以太网.为准确定位拨车机的位置，在拨车机上设置了一只增量脉冲编码器，通过紫色DP总线电缆连接至PLC柜内的高速计数模块，由于距离过长，中间还加设了中继器。
4.事故分析与保护功能改进
4.1拨车机大臂与倾翻机相撞事故
4.1.1事故经过及原因分析
2013年9月，我厂翻车机在自动倾翻卸煤过程中，当倾翻至45°角时，由于压车梁压力未达到压力继电器动作压力，控制条件里的45°不达压信号未动作，导致倾翻机停止倾翻，这种情况下必须使倾翻机返回零位重新倾翻，控制室操作司机将倾翻机由自动切换为手动操作状态，使倾翻机返回零位.在回翻过程中，“C”型转子与正在由出车端返回原位的拨车机相撞，转子底部和拨车机大臂分别受到不同程度的损伤。转子与拨车机大臂相对位置如图2所示。
分析原因，由于倾翻机在回翻过程中，“C”型转子轨道平面边线会越过拨车机行走地面平台，在边线翻转到最大角度时，与正在行走的拨车机大臂之间没有空隙，导致二者相互摩擦。
4.1.2保护功能的改进
为避免以上事故再次发生，我们可以从以下方面进行改进。
（1）在自动状态，按照控制程序设置，经测量正常情况下倾翻机在返回至转子越过拨车机平台垂直面最大距离时，拨车机离倾翻机进车端端面垂直距离为3120mm，可以通过更改变频器参数，调整电机中速和高速的设定值，确保在倾翻机返回到最靠近拨车机的角度之前，拨车机已经行驶出倾翻机端面范围.
（2）为防止例如拨车机在返回原位过程中突然停车或者手动操作返回的时机掌握不好等特殊情况出现时发生类似事故，可以在大臂底面设置一只接近开关，调整感应距离为5～10mm，将此开关信号串联在倾翻机返回控制条件中，这样当转子回翻到最靠右角度时，若拨车机还未驶出倾翻机区域，此接近开关动作，使倾翻机立即停止回翻，待拨车机驶离此区域，方可继续回翻。
4.2拨车机将火车皮拖至夹轮器上方的事故
4.2.1事故经过及原因分析
2014年3月，拨车机牵引一列重车走行过程中，在离摘钩停止位约1980mm时，夹轮器突然夹紧动作，而拨车机未停车，继续牵引重车行走，将火车皮拽至夹轮器夹板上方，这时变频器由于过载保护动作而跳闸。
分析其原因，夹轮器夹紧动作必须满足的两个控制条件，一是摘钩确认和循环再启动信号接通，其中摘钩确认信号按钮设在夹轮器房外墙上，摘钩岗位司机确认摘钩完毕后按下此按钮使拨车机进入下一流程环节，循环再启动信号是设置在控制室上位机WinCC操作画面上的操作点，是由程控操作员操作，其作用也是为了使拨车机进入下一流程，这两个信号作用相同，只是操作的位置不同；二是摘钩位光电信号必须导通，这个信号在控制程序里是一个上升沿脉冲信号.结合此前出现过信号干扰的问题，通过查看监控视频录像，岗位司机并未按下此按钮，检查此按钮动作灵活可靠，不会误动作.因此我们判断这个信号由于受到干扰而出现误信号，凑巧循环再起动信号也被干扰而瞬间导通，使夹轮器提前夹紧动作。
4.2.2保护功能改进
针对摘钩光电信号易受干扰的情况，做以下改进。
（1）单独从PLC柜放一根屏蔽控制电缆至摘钩光电开关处，此电缆敷设在与现有摘钩光电信号电缆桥架距离较远的另一组桥架内.在现有光电开关旁边并列方向再设一组光电开关，将此开关信号串联在现有光电开关信号的控制程序中，这样只有两个摘钩光电信号同时触发导通，才能使夹轮器夹紧动作，大大降低干扰的概率。
（2）为防止此类事故再次出现后范围扩大，在夹轮器房旁摘钩确认按钮旁设一个循环中断按钮，当出现紧急情况时，岗位司机立即按下此按钮，拨车机立即停止行走，而不影响倾翻机的运行。
4.3抬臂返回位拨车机保护功能的改进
拨车机将空车皮推至迁车台后按照设定程序回到抬臂返回位应该停车，待大臂抬起至垂直角度后，方可继续行走返回至原位.但是在抬臂位只有一个接近开关信号，若此开关信号失灵，则拨车机在此位置不会停车，而是在大臂仍呈水平方向的情况下继续向倾翻机内行走，由于抬臂位离倾翻机出车端距离较近，这样就有可能造成大臂与倾翻机相撞，造成重大事故。 为防止这类事故发生，我们可以对该保护功能进行改进，首先利用CPU的时钟中断功能，设置一个闪烁点与计数器程序，记录下拨车机从迁车台开始返回至抬臂位的闪烁次数为66次，编辑如下一段程序，T311触点前面程序在此省略。
程序中T311为闪烁点，C17是计数器，记录的是拨车机从迁车台返回到抬臂位所用的闪烁次数，经MOVE指令转为双字格式存放在MD768，然后与68作比较（此处考虑到误差将IN2设置成68），M754.0为时间保护中间继电器，将其触点串联在拨车机返回的控制程序中，如果实际行走所用的闪烁次数大于或等于68次，M754的触点信号将使拨车机停止行走。当大臂抬起至垂直角度后将C17复位，下一循环重新开始计数。
4.4倾翻机在拨车机还未驶出平台便开始倾翻的保护改进
拨车机将一节重车牵引至倾翻机平台内指定区域时，拨车机应该停止，这时要将大臂重钩销提起，拨车机大臂才会与重车皮脱离，只有当拨车机完全驶出倾翻机平台后，倾翻机才能开始倾翻卸煤.此处虽然有拨车机上设置的编码器显示拨车机所处的相对位置，若拨车机由于突然断电、编码器失电等紧急情况出现未能及时驶离平台，倾翻机此时开始倾翻则会造成重大事故。
针对上述安全隐患，可以利用大臂钩头靠近重车侧的重车检测光电开关，取此开关的信号串联在倾翻机倾翻的控制程序中，将此开关的感应范围调整一个合适的距离如2500mm，这样若拨车机未驶出平台，此光电开关信号不允许倾翻机倾翻。
4.5倾翻机倾斜时间过长保护功能的改进
倾翻机在倾翻前要压车和靠车，在倾翻过程中有液压锁保持压力，若在倾翻过程中由于突然停机或保护信号动作，使倾翻机停止倾翻并保持倾斜角度，如果这个时间过长，有可能使压车和靠车压力不足，此时如果继续倾翻，则有可能导致车皮掉道或脱轨，造成严重后果。
我们可以在倾翻控制程序中串联一个定时器，设定合适的时间值，若倾翻的时间超过这个设定时间，则不允许倾翻，而是必须要返回零位，重新压车和靠车后才能再次倾翻.这样可以避免重车皮因长时间倾斜泄压而掉道的危险。
5.结束语
通过以上介绍的几个典型事例，希望能给广大翻车机系统设计和使用者提供一些思路，在以后的设计尤其是使用过程中，逐渐加强和完善各类保护功能，确保翻车机系统的安全可靠和高效运行。
【关键词】翻车机；拨车机；控制；保护
1.前言
翻车机是我厂原煤准备系统的重要设备，由火车运来的原煤必须通过翻车机卸入锥形漏煤篦，再由给煤机和胶带输送机运送至原煤仓.这是我厂生产系统的第一环节，翻车机担负着重要生产任务.因此，保证翻车机系统安全稳定运行就是重中之重。
我厂现使用的“C”型翻车机于2012年底更新改造完毕投入运行，自投产以来出现了几起恶性事故，下面就结合这几次事故，阐述翻车机系统保护功能及改进措施。
2.翻车机系统基本情况
我厂单翻翻车机系统由倾翻机、拨车机、夹轮器、迁车台4大部分组成.倾翻机主要由“C”型转子、驱动部分、靠车板、压车梁、液压系统等几部分组成；拨车机由大臂和行走电机组成，大臂升降靠液压系统控制；夹轮器由夹板和液压系统组成，系统布置如图1所示。
3.电气控制系统结构
控制系统由上位机和S7-400系列PLC组成，上位机软件选用西门子WinCC 6.0，PLC编程软件采用Step7 V5.5，CPU是带冗余的414-H，通讯模块选CP443-1，配置DI模块19个，DO模块8个，AI模块1个，IM153接口模块8个，高速计数模块1个。终端设备控制由2台西门子6SE70变频器分别驱动倾翻机2台55KW和拨车机4台55KW变频电机.变频器与上位机通讯采用Profibus-DP总线方式，两端分别与星型总线连接器和变频器CBP2通讯板连接，工控机与PLC通讯采用以太网.为准确定位拨车机的位置，在拨车机上设置了一只增量脉冲编码器，通过紫色DP总线电缆连接至PLC柜内的高速计数模块，由于距离过长，中间还加设了中继器。
4.事故分析与保护功能改进
4.1拨车机大臂与倾翻机相撞事故
4.1.1事故经过及原因分析
2013年9月，我厂翻车机在自动倾翻卸煤过程中，当倾翻至45°角时，由于压车梁压力未达到压力继电器动作压力，控制条件里的45°不达压信号未动作，导致倾翻机停止倾翻，这种情况下必须使倾翻机返回零位重新倾翻，控制室操作司机将倾翻机由自动切换为手动操作状态，使倾翻机返回零位.在回翻过程中，“C”型转子与正在由出车端返回原位的拨车机相撞，转子底部和拨车机大臂分别受到不同程度的损伤。转子与拨车机大臂相对位置如图2所示。
分析原因，由于倾翻机在回翻过程中，“C”型转子轨道平面边线会越过拨车机行走地面平台，在边线翻转到最大角度时，与正在行走的拨车机大臂之间没有空隙，导致二者相互摩擦。
4.1.2保护功能的改进
为避免以上事故再次发生，我们可以从以下方面进行改进。
（1）在自动状态，按照控制程序设置，经测量正常情况下倾翻机在返回至转子越过拨车机平台垂直面最大距离时，拨车机离倾翻机进车端端面垂直距离为3120mm，可以通过更改变频器参数，调整电机中速和高速的设定值，确保在倾翻机返回到最靠近拨车机的角度之前，拨车机已经行驶出倾翻机端面范围.
（2）为防止例如拨车机在返回原位过程中突然停车或者手动操作返回的时机掌握不好等特殊情况出现时发生类似事故，可以在大臂底面设置一只接近开关，调整感应距离为5～10mm，将此开关信号串联在倾翻机返回控制条件中，这样当转子回翻到最靠右角度时，若拨车机还未驶出倾翻机区域，此接近开关动作，使倾翻机立即停止回翻，待拨车机驶离此区域，方可继续回翻。
4.2拨车机将火车皮拖至夹轮器上方的事故
4.2.1事故经过及原因分析
2014年3月，拨车机牵引一列重车走行过程中，在离摘钩停止位约1980mm时，夹轮器突然夹紧动作，而拨车机未停车，继续牵引重车行走，将火车皮拽至夹轮器夹板上方，这时变频器由于过载保护动作而跳闸。
分析其原因，夹轮器夹紧动作必须满足的两个控制条件，一是摘钩确认和循环再启动信号接通，其中摘钩确认信号按钮设在夹轮器房外墙上，摘钩岗位司机确认摘钩完毕后按下此按钮使拨车机进入下一流程环节，循环再启动信号是设置在控制室上位机WinCC操作画面上的操作点，是由程控操作员操作，其作用也是为了使拨车机进入下一流程，这两个信号作用相同，只是操作的位置不同；二是摘钩位光电信号必须导通，这个信号在控制程序里是一个上升沿脉冲信号.结合此前出现过信号干扰的问题，通过查看监控视频录像，岗位司机并未按下此按钮，检查此按钮动作灵活可靠，不会误动作.因此我们判断这个信号由于受到干扰而出现误信号，凑巧循环再起动信号也被干扰而瞬间导通，使夹轮器提前夹紧动作。
4.2.2保护功能改进
针对摘钩光电信号易受干扰的情况，做以下改进。
（1）单独从PLC柜放一根屏蔽控制电缆至摘钩光电开关处，此电缆敷设在与现有摘钩光电信号电缆桥架距离较远的另一组桥架内.在现有光电开关旁边并列方向再设一组光电开关，将此开关信号串联在现有光电开关信号的控制程序中，这样只有两个摘钩光电信号同时触发导通，才能使夹轮器夹紧动作，大大降低干扰的概率。
（2）为防止此类事故再次出现后范围扩大，在夹轮器房旁摘钩确认按钮旁设一个循环中断按钮，当出现紧急情况时，岗位司机立即按下此按钮，拨车机立即停止行走，而不影响倾翻机的运行。
4.3抬臂返回位拨车机保护功能的改进
拨车机将空车皮推至迁车台后按照设定程序回到抬臂返回位应该停车，待大臂抬起至垂直角度后，方可继续行走返回至原位.但是在抬臂位只有一个接近开关信号，若此开关信号失灵，则拨车机在此位置不会停车，而是在大臂仍呈水平方向的情况下继续向倾翻机内行走，由于抬臂位离倾翻机出车端距离较近，这样就有可能造成大臂与倾翻机相撞，造成重大事故。 为防止这类事故发生，我们可以对该保护功能进行改进，首先利用CPU的时钟中断功能，设置一个闪烁点与计数器程序，记录下拨车机从迁车台开始返回至抬臂位的闪烁次数为66次，编辑如下一段程序，T311触点前面程序在此省略。
程序中T311为闪烁点，C17是计数器，记录的是拨车机从迁车台返回到抬臂位所用的闪烁次数，经MOVE指令转为双字格式存放在MD768，然后与68作比较（此处考虑到误差将IN2设置成68），M754.0为时间保护中间继电器，将其触点串联在拨车机返回的控制程序中，如果实际行走所用的闪烁次数大于或等于68次，M754的触点信号将使拨车机停止行走。当大臂抬起至垂直角度后将C17复位，下一循环重新开始计数。
4.4倾翻机在拨车机还未驶出平台便开始倾翻的保护改进
拨车机将一节重车牵引至倾翻机平台内指定区域时，拨车机应该停止，这时要将大臂重钩销提起，拨车机大臂才会与重车皮脱离，只有当拨车机完全驶出倾翻机平台后，倾翻机才能开始倾翻卸煤.此处虽然有拨车机上设置的编码器显示拨车机所处的相对位置，若拨车机由于突然断电、编码器失电等紧急情况出现未能及时驶离平台，倾翻机此时开始倾翻则会造成重大事故。
针对上述安全隐患，可以利用大臂钩头靠近重车侧的重车检测光电开关，取此开关的信号串联在倾翻机倾翻的控制程序中，将此开关的感应范围调整一个合适的距离如2500mm，这样若拨车机未驶出平台，此光电开关信号不允许倾翻机倾翻。
4.5倾翻机倾斜时间过长保护功能的改进
倾翻机在倾翻前要压车和靠车，在倾翻过程中有液压锁保持压力，若在倾翻过程中由于突然停机或保护信号动作，使倾翻机停止倾翻并保持倾斜角度，如果这个时间过长，有可能使压车和靠车压力不足，此时如果继续倾翻，则有可能导致车皮掉道或脱轨，造成严重后果。
我们可以在倾翻控制程序中串联一个定时器，设定合适的时间值，若倾翻的时间超过这个设定时间，则不允许倾翻，而是必须要返回零位，重新压车和靠车后才能再次倾翻.这样可以避免重车皮因长时间倾斜泄压而掉道的危险。
5.结束语
通过以上介绍的几个典型事例，希望能给广大翻车机系统设计和使用者提供一些思路，在以后的设计尤其是使用过程中，逐渐加强和完善各类保护功能，确保翻车机系统的安全可靠和高效运行。