珠海西门子授权一级代理商交换机供应商

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除灰系统及PLC（Programmable Logic Con－troller）控制是近年来电站新建、扩建、改建（含大代小）的热点项目之一。随着电站大机组的建设，环境保护对电站建设中的除灰、脱硫、排渣、除尘、废水排放等提出了高的要求。除灰系统的设计与制造前景非常广阔。特别是北方地区的电厂受自然条件的限制，缺水非常严重，推广气力除灰技术为迫切。300 MW机组新建电厂或老厂改造（含大代小），按2×300 MW机组稀相气力除灰系统配置，以工艺流程为基础，机电一体化为的新颖设计思想，从工艺系统考虑，摈弃了传统的设计方法，优化工艺流程，加强系统计算，在保证工艺过程合理的基础上，充分利用和开发了软件的功能。在PLC控制系统设计上，增加了与DCS系统及其它信息网络（Inbbbbation Networks）的接口，改进原来主机与远程站DH＋单缆冷备通讯，采用与远程通讯的双缆热备ControlNet网络的设置，并提出了模拟信号处理采用总线通讯的新思想。2×300 MW机组的除灰系统是国产化大型程控设计的一个新课题，其中涉及到气固二相流体力学、机械制造、机电接口、可编程控制器、计算机网络技术、数据通讯、生产过程自动化、气动原理等多方面的技术，是集机电一体化、自动控制设计为一体，具有代表性的典型项目。

现以上海外高桥发电厂稀相气力除灰输送控制系统为背景，结合华东周边地区实际应用中所出现的问题，提出意见和建议，为今后选择或制造同类系统时提供参考依据。

1　工艺流程及控制原理
气力除灰系统的主要任务是将省煤器及电除尘下集灰斗所收集到的飞灰，通过气力输送排放到灰库，然后用车装运，或搅拌成湿灰装船运走。整个过程是以密封管道形式输送。稀相除灰系统的大压力P≤0．2 MPa。
1．1　控制原理
该飞灰系统是一套微正压气力输灰装置，每台机组对应一套输灰装置，两台机组为一个控制单元，可同时或单运行。其控制原理简述如下：

（1）用输送风机作为系统的动力源，将尘内收集到的飞灰排往灰库。
（2）系统内设两根输灰管，粗、细灰分排，将省煤器和一电场里的粗灰收集起来后输送到对应机组的粗灰库。而二、三电场的细灰则被输送到细灰库。当1号炉粗灰管出现故障时，用细灰管将粗、细灰送至1号／2号细灰库。灰库也可以选择，当细灰库不能工作时，可用1号炉或2号炉输灰管将粗、细灰输送到1号或2号粗灰库；同样，当粗灰库不能工作时，可将粗、细灰输送到细灰库。

（3）气锁阀从灰斗里收集灰并将灰排到正压输送管路。气锁阀工作周期为2 min，根据时间分别控制气锁阀的进排灰，灰斗与气锁阀的压力、气锁阀与输送管道的压力均保持平衡。为了使输灰管路内的灰流量稳定，同一电场的各个气锁阀的工作周期相互错开，即有4个气锁阀在进灰，4个气锁阀在排灰，气锁阀的前半个周期为进灰时间，后半个周期为排灰时间。
（4）灰斗气化风机通过加热管道给每个电除尘灰斗的气化板及气锁阀提供干燥的热空气，使气锁阀的灰呈流化状态。灰库气化系统将加热空气引入灰库，防止灰库内灰结块，同时使灰库内的灰呈流化状态，便于灰从灰库内排出。灰库布袋除尘器对灰库内的气灰混合物进行过滤，以保证排放空气的纯度为99．9％。

（5）灰库底部有干灰伸缩节卸灰装置，放灰时，收尘风机联锁自动投入，将余灰吸入灰库，确保放灰干净。另留有两个湿排灰卸载口，为湿排灰搅拌或装船，作为备用手段。




2　除灰控制系统的设计
除灰系统的PLC控制设计比较复杂，除工艺本身涉及到的气固两相流体力学计算外，其逻辑条件比较复杂，设备选型、匹配比较特殊。有的老电厂系统改造时，仍需保留原水力排灰装置，水／气隔离阀的共存给系统设计带来了大的难度，也提出了高的要求。
2．1　I／O离散量分布
开关量输入DI：544；开关量输出DO：448；模拟量输入AI：24；冗余量：20％。
2．2　PLC控制系统的配置
2×300 MW机组除灰系统的PLC与上位监控机布置见图2，下设4个远程站和1个本地站，本地站主要完成人—机接口及信息管理功能。






（1）程控系统主机（PLC）采用RockwellAu－tomation公司的PLC－5／40C系列可编程控制器2台，组成一套完整的双机热备系统，对飞灰系统实时监控。其中一台为主控器，另一台为热备机。当一台出现故障时，另一台在50 ms内无扰自动切换上去，保证系统连续运行。上位机监控采用Rockwell softwaer的RS－View软件，以bbbbbbs 95和NT为操作系统，以RS－232／DH＋485通讯口连接2台64 cm CRT，另配2台喷墨打印机组成监控本地站，供运行人员监控用。
（2）远程通道与主机之间采用控制网络进行通讯，通讯介质为同轴电缆，传输距离长为30km，传输速率为5 M Baud。本系统设计传输距离为1 500 m，传输速率为5 M Baud。每个远程站按功能作用不同，配置不同的I／O模块。留有与以太网及DCS的标准接口。
（3）下位机控制采用运行在Microsoft Win－dows 95和bbbbbbs NT环境平台的RSLogix5软件，运用以节省开发时间，率，新的RSLogix5软件融梯型图、拖放数据库编辑、准确方便的I／O组态、参考信息、报表诊断功能为一体，加强互操作性，增加了自动检测和组态通讯参数，以提供的通讯方式。

3　稀相除灰系统应用问题分析与探讨
近年来，新建、扩建、改建（含大代小）的300MW机组大都采用稀相除灰输送技术，但每个电厂由于燃烧煤种、灰分比例不同，陆续暴露出一些问题。总结其经验教训，为我们好地掌握、应用、开发该系统，提供良好的技术储备。
3．1　灰管堵灰
堵灰问题是除灰系统中三大“瓶颈”问题之一，如何解决克服这一重大缺陷是制造商在设计时考虑的主要方向之一。在1号炉调试时，系统曾出现过省煤器输灰管堵灰及灰倒流现象，不得已在其输灰管出口端加装了手动闸阀，靠人工完成作业。为此，我们会同外方及设计院、安装公司等单位商量解决办法。改变原管路走向，减少90°弯头，并缩短管路距离，对2、3、4号炉的原直“T”型三通改成“Y”型三通，解决了堵灰问题，并得到了外方的赞同。

3．2　风机过压保护
输送风机的运行是系统出力动力源的根本保证。系统原设计负荷压力运行范围不大于105 kPa。但在实际运行中，曾出现过管道压力出定值20％以上。为此，我们同外方一起商讨风机保护措施，在软件程序上增设自动保护功能。当由于突然故障使负荷增至120 kPa并持续10 s，风机便自动跳闸报警。增设这一功能以后，确保了输送风机在限定的范围之内运行。

3．3　压力趋势监控
压力趋势图能实时反应压力变化，分析压力趋势走向，帮助我们监控系统的运行状况，以免在限峰值边界附近波动。外方在设计中没有考虑这一因素，故在Control－View软件选件中没有配置这一功能的软件包，以至对突发故障所致的压力突然增高，无法用数据记录其原因及时间。外方在前期排空清管设定值为38 kPa。实际运行中，特别是省煤器至一电场排灰这一段，经常出现堵灰现象。中方工程技术人员向外方提出这个问题，外方开始不相信，将排空清管这一设定值改为45kPa，吹扫2 min。看上去是解决了堵灰问题，实际上管道仍有积灰现象，影响出力。经过几次试验，外方修改了原程序，改变了排灰顺序，延长了吹扫时间，并在1、2、3、4号炉增加了实时压力趋势图。

3．4　双机热备通讯
双机热备的主要目的是考虑电站的特殊性。希望当主控机发生故障时，另一台热备机能无扰动地自动切换上去，代替主控机工作，保证系统运行。从主机配置来看是没有问题的。但在软件设置及组态上，外方的设计也是有问题的。在通讯热备用程序的编写中未组态好，以至在1号炉调试中无法完成这一功能。后来还是中方技术人员会同PLC中国代理商的GTS人员一起会诊才找出其症结。建议今后在系统设计时，特别是编写程序时对这一功能特别考虑。

3．5　系统通讯抗干扰
程控系统中，远程通讯的抗干扰问题一直是困扰工程技术人员的天敌。书本上提及的大多是理论原则，而现场实际工况各有不同，故即使有成功的经验亦只能借鉴，而不能生搬硬套。因为其涉及到传输速率与阶误码率的问题，两者必然矛盾。综合平衡考虑其他因素，在满足系统PLC运行速度和内存容量的条件下，应尽量采用软件抗干扰设计。其主要方法是数字滤波、睡眠模式、定时器、指令冗余、标志判断。上述几种方法应根据不同的工艺和要求，分别对硬件、软件进行进，找出干扰因素的起源，选择有针对性的抗干扰措施。在实际应用中，我们对硬件采取了一些保护措施：
（1）是将通讯电缆与动力电缆、信号电缆分设隔离；
（2）其次在通讯电缆的连接处加装金属保护套管；
（3）再次是计算机系统设置立接地。

这样基本上了干扰信号，从而保证系统通讯、稳定、运行。

4　稀相除灰系统及PLC的设计改进方向
下面提出新系统设计与改进的几点建议。
4．1　系统出力计算
输灰系统采用间断输送方式运行，系统出力按200％冗余设计。若有水力除灰作备用，系统出力可以按120％～150％冗余设计，给检修、维护留有足够的时间。
系统出力、系统阻力、灰气比、当量长度、送风量在参照国外技术的基础上，应根据燃烧煤种变化的实际工况，通过模拟试验结合现场试验不断加以总结，形成我国自己的设计计算方法。确保设备选型数据的准确性，使所选设备与系统完好地匹配，以保证整个系统设计合理与运行。

4．2　远程通讯
电厂灰库区域的自然环境一般比较恶劣，附近还有许多场源、电磁噪声等干扰因素，DH＋单缆通讯（冷备用通讯电缆）不适应中国电厂的运行环境，所以都要求双缆热备通讯，以防突发故障。远程站采用主－从通讯方式，当就地出现故障时，从站没有在线控制能力，要返回主站寻找故障，在实际应用中，给检修判断故障带来许多不便。
主控PLC与远程站的设置应改用ControlNet网络双缆热备通讯，增加PLC－5／20主机，改适配器通讯主－从方式为令牌环方式。该网络具有遥控输入／输出的功能和5 Mb／s的数据信息传输能力（DH＋通道）。高通数据用于改进输入／输出信息和PLC的联锁功能；ControlNet网络媒介预选件还能提供的系统潜能。安装双缆可以防止网络失误、线路断裂、节点丢失或外部声源的干扰等。该网络还可帮助用户确信所需的确定性和重构性，只要相应的设备和各模拟卡，该软件可对其提供反馈，对控制系统进行严密的控制，真正从根本上解决远程通讯中所出现的问题。

4．3　机电接口
国内的6 kV开关触点为常开形式，而国外采用负逻辑设计与国内正好相反。故在1号炉调试时，风机经常跳闸、启动失败，一直查不出这个原因，后经中方技术帮助查找，解决了这一问题。希望以后设计时应考虑系统接口的问题。对于用6 kV电动机控制的输送风机，应设计系统联锁保护，为确保风机运行，设计风机低压及压保护。建议在今后的设计中采用智能马达控制或变频调速技术。机电接口是整个除灰系统设计中一个十分关键的部分，它的成功与否将直接影响整个系统动力源的输送。

4．4　信号联锁
对参予系统联锁的模拟量信号（如4～20mA，0～5 V），为确保万无一失，除了在硬件上采取必要的保护措施以外（如加装屏蔽电缆，动力、信号电缆分层走向），为防止数据漂移，还要在软件设计上增加抗干扰措施。为提高该系统综合抗干扰能力，可改用总线系列（PROFIBUS—PA）或智能传感器，这种总线专为过程自动化而设计，它可使传感器和执行器接在一根共用的总线上，甚至在本征领域也可接上。

4．5　输出模块
220 V交流输出模块至直接驱动负载，不带隔离继电器，容易受瞬时电流冲击而损坏模块。可改用隔离输出方式，立设置电气控制回路，保护模块，确保程控系统的连续运行。对气锁阀所有的电磁阀均应带手动按钮，以备检修时试验用。

4．6　高料位出灰
原设计中有集灰斗程序高料位出灰这一功能。但在实际的程序中，集灰斗的料位高（满仓）时仅起报警作用，等该满仓的这一列出灰完毕，再由人工干预，或旁路其他灰斗，等其他电场除灰结束后再回来单清这一列灰斗的集灰，这等于高料位仅起报警作用，没能出灰。该功能不适用于稀相除灰系统，选电容式料位计且探头上粘灰，会产生误报警。许多电厂现在已经将其拆除，在集灰斗上选用何种物位检测装置加合理值得大家思考（核辐射料位测量具有穿透力强，反应速度快等优点，适合集灰斗这种场合的使用，但对人体危害大，使用受到限制，故不宜选用）。

4．7　灰位测量
灰库是暂存飞灰的后区域，由于它类似一个大密封容器，库内存在着压力偏大、温度偏高等恶劣因素。监测灰库灰位变化有助于整个系统正常的排放。因此灰位检测成为其关键部分，而该系统配置美国BINDICATOR的YO—YO重锤式料位计。其精度及输出信号与计算机的标准接口是能够满足要求的。但其使用范围受到一定条件的限制，尤其不适应密封灰仓的测试，经常发生断锤、埋锤的现象。为此，我们对1号／2号细灰库的料位计进行过改进，改用美国PRINCO的L3610型射频导纳式料位计。据介绍，其探由TWFLE材料特制而成，对于灰仓内的粉尘飞扬没有影响，且具有拆卸方便、安装灵活（即一次仪表坏，不影响探）等优点。但从应用情况来看并不理想，经过一段时间的试验使用，我们发现有严重的数据漂移，甚至在显示上出现“死”数据的现象。
这是一个困扰人们已久的问题，令当今物位测量制造商十分棘手。传统的电容式、重锤式测量仪表或多或少都存在一定的问题，特别是对水泥结构的密封粉仓的灰位测量都不够理想。为此，我们也在积寻找加合理、适应灰库工况运行的灰位检测装置。据说近日已有采用微波相位跟踪原理的测量仪器问世，另外还有加拿大MILLTRONICS公司已推出抗粉尘的声波测量仪器，测量范围在15 m左右，且有海外电厂600 MW机组应用实例，是否符合中国电厂要求，还有待进一步考察。

4．8　保护装置
增加主控系统与远程站通讯突然失电时的保护措施，改进主控机与远程站的电源配置，加装UPS电源应急装置，使突发故障时数据不至丢失。设置系统大连锁的紧急按钮，如遇到特殊紧急情况，甚至危及人身时，应停止系统运行。

4．9　开放网络接口技术
新设计的PLC控制系统设计应留有与其它DCS网通讯，或由PLC立组成的分散控制系统（电厂外围辅机程控系统，如排渣、化水、输煤、油库、循环泵等）网络通讯的接口。

5　结束语
从目前国内技术看，实现2×300 MW机组除灰系统及PLC设计国产化是可行的。其问题是解决除灰系统工艺流程中的难点（如灰气比、传输距离、堵灰、系统出力等）。借国内电站大机组建设的机会，选几家有经验的外商或引进系统工艺、计算模式、制造技术加以比较，重新定位国内发展除灰技术的起点，为我国的电力环保工业跨越新的高度提供广阔市场。

1 引言

陶瓷生产是一门古老、历史悠久的传统工业，陶瓷辊道窑的生产过程均采用传统的手工操作，炉温波动幅度大，造成瓷砖质量不高，甚至出现产品不合格的情况，再加上现场环境条件差，工人的劳动强度大，操作员工增加，对企业的经济效益影响较大。为了提高陶瓷生产水平，根据企业的实际需求和工厂提出的工艺要求，我们研制了一套分布式智能控制系统对辊道窑炉温度进行集中监控，保证炉温的误差在工艺要求之内，从而提高瓷砖的质量与产量，改善工人的劳动条件，提高生产效率。

2 辊道窑温度分布式控制系统的组成及原理

该系统由上位机与下位机两大部分组成，上位机与下位机通过RS-485通讯协议完成信息的传递，上位机由586微机加RS232C/RS485转换器构成，位于集中控制室，完成向下位机（现场控制器）发送命令、接收现场控制器数据及数据分析、存储、报表打印、显示等功能。下位机由现场温度智能控制器、温度传感器，电动比例调节阀等组成，主要完成对辊道窑炉各点温度的测量、控制及向上位机发送有关数据等。6个控制器通过电动比例调节阀调整喷油量达到分别控制窑炉内6点温度，从而保证窑炉烧成带温度的恒定，该系统特别适合于象辊道窑这样的小规模DCS系统。

3 智能温度控制器的设计

3.1 概述

常规PID控制器由于具有原理简单，稳定性好，易于实现等优点，因而在过程控制中得到广泛应用，但在辊道窑温度控制系统中，常规PID控制器也暴露出其局限性。常规PID控制器的设计是基于对象的数学模型，而辊道窑炉难以用数学表达式描述，故系统达不到预期的控制品质。其次当辊道窑的工况发生变化时（例如，油压波动，油的品质变化时），在某一工况下整定的PID参数不能满足性能指标要求。为此，在PID控制器设计时，采用基于继电反馈的整定方法，确定PID调节器参数，再对PID参数实行实时Fuzzy校正，使其具有自适应功能，从而满足系统变工况的要求。

3.2 温控器的控制策略

3.2.1 PID参数自整定

根据继电振荡原理，继电反馈系统框图如图1所示。若继电器输出幅度为b，则根据非线性理论，继电器的描述函数为 ，其中误差信号的幅度为
不断调整继电特性的幅值，使系统发生自振荡，然后测取振荡周期与幅度，便可得出临界增益 与临界周期 。利用这两个参数，根据Ziegler-Nichols方法，可得出PID参数 ， ， 。PID参数整定完毕后，此参数作为PID控制器Fuzzy校正的初值，并自动转入PID参数Fuzzy校正控制。一般在系统初次投入时整定，并把整定值存入EEPROM中。





其中 Kp为比例系数；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。

3.2.2 PID参数实时Fuzzy校正

根据上述自整定得出的PID参数，当辊道窑炉参数或工况发生变化时，系统的性能将下降，甚至无法满足工艺要求，所以对PID参数进行在线调整。目前较多地采用自校正PID算法，但这种方法是基于被控对象的数学模型，为此，我们采用模糊控制技术，根据系统运行过程中的偏差 及偏差的积累 ，对PID参数进行实时校正，当参数或工况发生变化时，逐步调整 值，使系统控制性能处于优状态。 的修正规则如下：

（1）比例系数 增大，系统响应速度加快，稳态误差减小，因此在偏差大的情况下，要增大 值。但是 过大会使系统产生调，甚至不稳定，因此在偏差小的情况下，要减小 值。将偏差 的模糊子集取为很大（VB）、大（B）、中（M）、小（S）和很小（VS）， 的模糊子集取为PB、PS、O、NS、NB，则 的修正量 的Fuzzy控制规则如表1所示。其中， 的基本论域为[0，10]，分为11个量化等级，即 ={0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10}， 的基本论域为[-0.5，+0.5]，分为11个等级即 ={-0.5，-0.4，-0.3，-0.2，-0.1，0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5}。





（2）在PID控制器中，积分作用是为了稳态误差，加强积分作用（减小 ）有利于减小稳态误差，但过强的积分作用会引起积分饱和，使系统调加大，甚至引起振荡。因此，在调节过程中的初期，即误差的积累 较小时，应减弱积分的作用（加大 ）。而在调节过程的后期，即误差累积 较大时，应加强积分作用（减小 ）。将误差累积 的模糊子集取为VB、B、M、S和VS， 的模糊子集取为PB、PS、O、NS、NB，则 的修正量 的Fuzzy控制规则如表2所示。其中， 的基本论域为[0，10]，分为11个量化等级，即 ={0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10}， 的基本论域为[-5，+5]，分为11个量化等级即 ={-5，-4，-3，-2，-1，0，1，2，3，4，5}。

（3）微分在PID控制中的作用主要是改善系统的动态性能，控制调。对于变工况且不确定系统，在调节过程的初期，即误差的累积 较小时，应加强微分的作用（即增大 ），而在调节过程的后期，即误差累积的 较大时，应减弱微分的作用（即减小 ），将 的模糊子集取为PB、PS、O、NS、NB，则 的修正量 的Fuzzy控制规则如表2所示。其中， 的的基本论域为[-1，1]，分为11个量化等级即 ={-1，-0.8，-0.6，-0.4，-0.2，0，0.2，0.4，0.6，0.8，1}。





根据表1、2的控制规则及 ， ， ， ， 的隶属度，离线计算 ， ， 的查询表并存入微机内存，作为 在线修正的依据。

智能温度控制系统结构图如图2所示，当要整定参数时把开关打在T，参数整定完毕，切换到自动位置A，参数自调整控制器对控制对象进行调节。





4 智能控制器的实现

4.1 控制器的硬件系统

控制器的硬件主要由微处理机系统，输入通道，输出通道，键盘及显示等部分组成。

（1）微处理机系统：由8031单片机，2764 EPROM（用于存放监控及控制程序），2816EEPROM（用于存放自整定的参数及温度设定值），译码电路与锁存器等组成。

（2）输入通道：由热电偶冷端补偿电路，放大电路（OP07，741），V/F，光电耦合，计数器，定时器等组成。热电偶冷端补偿电路利用PN结电压随温度上升而线性下降的特性进行补偿。采用两级放大器可将毫伏级信号放大到需要幅度0~5V，由上V/F转换成频率量，再通过软件的定时，计数完成A/D转换工作。

（3）输出通道：由D/A转换器，V/I转换器，输出锁存器和光电隔离电路组成。D/A转换器将输出转换为0~5V的电压信号，经V/I转换器输出0~10mA标准电流信号。

（4）键盘及显示部分：由8279，4个键与4个LED组成。

提要：夹轨器与机车是通过夹钳轴后端的孔连接，机车行走时，拖（推）动夹轨器同步移动时，导轮在夹轨器的重量压力下可沿蛇形轨道滚动，并经引导轮支架、导钳轴带动夹轨器整体在固定轴沿轨道面浮动。自动夹轨器可自动将门式起重机锁定在轨道上，以防止受意外推力时而滑动。夹轨器在大车行走状态自动开启，其它状态自动夹紧。控制系统采用西门子PLC控制。在不改变原机操作动作的前提下，通过PLC系统将起重机行走机构的行走与停止、制动器的开启与制动、夹轨器的开启与夹紧等动作实行自动控制，提高了整机稳定性及性。


自动夹轨器可自动将门式起重机锁定在轨道上，以防止受意外推力时而滑动。该装置由机械夹轨钳、液压泵站、自动控制柜三部分组成。液压泵站提供液压油，借助油缸带动连杆，压缩储能弹簧，经夹钳臂将钢轨夹紧后自锁，并保持夹紧力始终在设计值。夹轨器在大车行走状态自动开启，其它状态自动夹紧。控制系统采用西门子PLC控制。在不改变原机操作动作的前提下，通过PLC系统将起重机行走机构的行走与停止、制动器的开启与制动、夹轨器的开启与夹紧等动作实行自动控制，提高了整机稳定性及性。

一、夹轨器构成及工作原理
夹轨器与机车是通过夹钳轴后端的孔连接，机车行走时，拖（推）动夹轨器同步移动时，导轮在夹轨器的重量压力下可沿蛇形轨道滚动，并经引导轮支架、导钳轴带动夹轨器整体在固定轴沿轨道面浮动，因此夹轨钳与轨道的线及夹轨钳的点与轨道面的高度始终被控制在设计值内，行走中夹轨钳不会与轨道产生碰擦，从而使两只夹钳口的夹紧力是一致的。
该装置在其钳口铁的下端设计了一个钩头，此钩头在夹轨钳夹紧钢轨后能扣住钢轨，可防止夹轨钳沿自身的滑道意外上移而将夹紧力释放。
1．机械夹轨钳（图1）






(1)技术参数每副夹钳夹紧力20t；钳口开度20°；开钳时间7s；夹钳时间10s；开钳后夹钳处距钢轨面距离30mm；防风等级12级。
(2)设计特点①夹轨器的夹紧机构是闭锁设计，夹紧后C点AB连线（图1），使夹紧力不受其它因素的影响，保持在设计值内；②在可压缩蓄能连杆内设置了蓄能弹簧，连杆可以随弹簧的压缩变短，满足了过死点设计所需的技术条件，而且具有补偿功能；采自中国资产管理网。③一台门机上安装四副夹轨器，总夹紧力达80t，可抵御12级大风；同时夹钳钩头设计，可防整车倾翻；④夹轨器开钳后可向上升起100mm，使其处距钢轨面距离保持30mm，机车行走时夹钳与轨道不会发生干涉；⑤夹轨器的引导轮能克服钢轨平度及直度的缺陷，使夹轨器的线与轨道的线及钳口与钢轨面的高度保持在设计值内。
2．液压机构
(1)技术参数
液压泵站电动机功率5. 5kW；转速1440r/min；额定压力15MPa；工作压力10~12MPa；额定流量25L/min；贮油量40L；油品型号H46抗磨液压油。
(2)原理与特点（图2）






YV1得电，YV3失电时，系统是高压状态。压力油经换向阀左位→液压锁→油缸上腔→活塞杆伸出→夹钳下行完成夹紧闭锁。YV2和YV3得电时，系统是低压状态。压力油经换向阀右位→液压锁→油缸下腔→活塞杆收回→夹钳上行完成松提钳，保持夹钳离轨面l00mm。如过载溢流阀动作。液压锁作用是封闭油缸，防止液压锁和油缸系统以外的油管渗漏，避免油缸因泵停止工作产生回位，特别是夹钳在开钳后的下坠。
3 . PLC控制系统
(1)控制系统特点
夹轨器各个动作由程序逻辑自动控制，减轻了大车行走机构启动时的冲击，设有故障自动检测功能和显示。
根据塔机大车运行控制技术要求，PLC的输入信号有11个，输出信号9个，共20个点。整个PLC控制系统程序有120步，而且不需要与上位机通信。因此选用中外合资华光电子有限公司的SM - 24R型。
(2)PLC控制流程
①PLC上电（包括停电后来电、电动机保护动作后恢复供电、上班送电），自检夹钳限位开关。如果无夹钳到位信号，PLC将启动警声灯和液压站，自动完成夹钳动作；有夹钳信号，则保持夹钳状态。
②大车行走行车指令到→警声灯动作→延时→液压站动作→延时→开钳（电磁阀）动作→夹轨器打开，PLC接到开钳到位信号一大车制动器动作→延时、大车电动机启动→大车行走。
③停大车无行车指令（大车已动），停大车电动机→延时→夹钳动作→PLC接到夹钳到位信号→停液压站和警声灯→零位信号回联动台。
④大车行程限位动作，大车按停车动作程序执行，主令控制开关同向操作时无效，反向操作则按行车动作执行。
大车的操作应从零位状态下开始才有效。
4．系统工作流程（图3）






自动控制夹轨器松开时，扳动行走开关的手柄，自动控制接到行走指令后，启动誓告装置，后启动液压泵，开启电磁阀，液压泵输出的油通过换向阀到油缸的下腔，活塞回缩，铰轴带动连杆在支架滑道上移动，再经连杆销拉动夹轨钳向内收拢，并绕导钳轴旋转开启夹轨钳，待钳口铁与钢轨脱开时，液压油缸将两只夹钳提高至上止点，闭合上止点行程开关，开启电磁溢流阀并将可以行走的信息反馈给自动控制，自动控制接到信息后先松开行走制动器，然后启动行走电动机，驱动行走机构使机车在轨道上移动。
行走需停止时，将行走开关的手柄扳回中间位置，自动控制接到终止行走指令后，切断行走电动机电源，使机车进入自由滑行状态，当滑行基本结束时，自动制紧行走制动器，然后启动液压油泵、开启电磁换向阀，高压油液进人油缸的上腔，活塞外伸，推动铰轴在支架滑道中向下移动，夹轨钳依自身重量沿夹轨面在夹轨钳的滑道中下坠至夹轨钳滑道的上止点两侧；经连杆推动夹轨钳臂上端向外张开，同时绕夹钳轴旋转，使其下端向内收拢，在A、B连线上方将钳口铁与钢轨贴紧；此时液压油缸的活塞仍继续向外伸，而夹轨钳受夹钳轴的限制及钢轨的支撑，下端不可能再向内收拢，因此当液压油缸的压力压迫连杆时，连杆则将设置在其内部的弹簧压缩，使A、C两点及B、C两点的长度缩短，并在A,、B连线的上方约10mm处将弹簧全部压缩，夹轨钳的钩头扣住了钢轨，此时的夹紧力已满足技术要求。尔后在液压油缸的推力下，将中间铰接轴推向下止点，使C点A、B连线进行机械式自锁，保持夹紧力不被释放。同时自动切断行走机构电源。

二、使用情况
自动夹轨器安装在三峡工地的四台SDTQ1800/60型高架门机上，常开式夹轨器安装在一台MQ540/30型门式起重机上。两种型号的夹轨器，经受了三峡三次大风的考验，性能良好，夹紧牢固。未安装夹轨器前，回转停止时，由于惯性力的作用，的冲击力，常使台车联动轴扭断或减速器固定底盘脱裂。行车在钢轨上的滑移量在100~400mrn。加装后，了上述现象。
当前同类夹轨器，如丹麦KROLL塔式起重机夹轨器，开启后可升降，但只能扣住钢轨，不能夹紧，且受轨道固定螺栓影响，若遇螺栓必然被住，夹钳放不下去，因此扣不住钢轨。又如上海港机的液压夹轨器，开启后不能升降，只能在钢轨凸基平面的轨道上使用，对于轨面与轨基高度一致的轨道则无法使甩，且夹紧力小。老式的手动夹轨器正常情况下不用，遇到大风预报后，由人工扳动夹紧，因平时用得少，造成锈蚀而无法工作。本文介绍的夹轨器，不受轨道形式限制，始终能自动夹紧、且夹紧力大，故障率仅为0.5‰。