火力發電廠輸煤系統電氣可靠性淺析

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摘要：對于火力發電來講，煤相當于“糧食”，而且是一種極為單一的“食品”，輸煤系統相當于火力發電廠的“食品供應系統”，其可靠性直接關系到火力發電廠的安全運行。對輸煤系統的可靠性分析是很有必要的，現在僅就輸煤系統的電氣可靠性進行簡要分析。

關鍵詞：火力發電；輸煤；可靠；系統

近年來隨著單機容量的增大，火力發電廠的規模也在加大，電廠的耗煤量越來越大，輸煤系統的規模日趨宏偉，輸送距離大到2km～3km不等，輸煤皮帶由二十條左右增至三、四十條，涉及的機械設備繁多，傳感、檢測設備日益更新，高科技含量逐步加大，各種開關元件、繼電器接觸器、斷路器頻繁更新，各種智能化、無接觸、小型化、高壽命、低故障率電氣元件也投入到輸煤系統來，以便適應輸煤電氣動作頻繁、現場環境惡劣、自動化程度要求高的特點，控制系統也向小型集散系統方面發展，實現現場、遠方控制微機化，pc機軟、硬件技術在輸煤系統中的應用技術也日趨成熟，選型上由中小型向大中型規模發展，自動化水平步步登高。

首先分析電氣可靠性要在電氣設備、元件的可靠性上下功夫。輸煤系統頻繁起停電機多，對接觸器要求高，發展趨勢是選用一些交～直驅動方式的新型接觸器。另外，輸煤控制系統迅速向電子化發展，可編程序控制器（PC）和計算機控制裝置被廣泛應用，傳統的有觸點電器與電子裝置混合在一起使用的情況增多，這就帶來了接口和浪涌電壓保護問題，對于低電壓小電流的控制回路要求有足夠的接觸可靠性的電器，為了減少接觸器線圈通斷時產生的浪涌電壓對電子裝置的影響，一般在接觸器操作線圈兩端配有壓敏電阻。

輸煤機械設備繁多，處于動態機械的設備對檢測裝置的要求較高，無接觸檢測元件功能、性能遠遠超過行程開關、微動開關。光電開關、接近開關在翻車機、輪斗機、葉輪給煤器、除鐵器、梨煤器、三通檔板上的應用已顯示出其強大的生命力。

變頻設備在輸煤系統的應用前景也是很廣闊的，特別是給煤系統要求煤量均勻可調，變頻設備的使用是通過改變定子供電電源頻率來改變電動機的同步轉數實現調速、這種調速轉差小，能保持電動機固有機械特性，硬度高、調速范圍寬、精度高、可實現無極變速，正適合給煤系統的特點，在變頻器的選擇上選用多功能通用變頻器，其與機械種類無關可實現恒轉矩負載驅動，即使負載有很大波動也能保證連續運轉。

要實現程序配煤、保障安全生產，對于煤位裝置的要求不容忽視，現有煤位裝置有很多弊病，還不能達到安全可靠。現有煤位裝置的類型主要有：利用CMOS管靠煤電阻導通傳感型、偏導式、阻旋料位計、超聲波煤位裝置等，主要弊病存在于安裝方式不保險和對變化的煤流反應不靈敏上，這些沒有得到很好的解決，需要研制一種對煤反應更為強烈的物質同時又能實現電的轉換過程的傳感器件。

以上分析，不難看出輸煤系統的可靠運行與電器元件的選擇、設備的更新有很大的關系。

有了好的設備、元件，其安裝、聯接將是系統可靠性不容忽視的環節。輸煤系統受粉塵污染和機械震動影響很大，濕度、溫度變化也較大，另外輸煤系統空間跨度大、戰線長，這勢必帶來電器聯接安裝可靠性的難度。因此，信號的遠距離傳輸、各種電器聯接部位的接觸不良、電纜的敷設布置都將產生可靠性隱患，這就要求電器聯接設計與安裝工藝及各種防范措施都提到一定高度。

抗干擾措施的加強對于輸煤系統電氣可靠性至關重要，利用電能進行工作的電氣控制設備、在運行中必然伴隨著電磁能量的轉換，往往一方面對周圍環境發生影響，同時另一方面其本身也會受所處環境的各種電磁干擾。

盡量減少互感的影響，以避免線圈之間的相互干擾，兩個線圈之間的耦合程度與線圈的結構、線圈的相互位置以及周圍磁介質有關，避免其相互干擾除采用屏蔽手段外，合理的布置這些線圈的相互位置也大可減小互感作用，這就需要在輸煤程控盤設計配置方面下一定功夫。

由于光耦的輸入阻抗小（一般在100Ω——1KΩ之間），在電流狀態下工作輸入、輸出回路間分布電容小，因此對內阻高（一般在10——10Ω之間）幅度大而能量小的干擾信號起到很好的抑制作用，所以常利用光耦實現開關量的輸入輸出，另外使用光耦還避免了內部電路的信號與地線直接和外部聯接，起到良好的隔離作用，盡量的減少了系統連接中各工作部件之間的干擾。

雙絞線是由兩根具有絕緣保護的銅導線按照一定的密度相互纏繞制成的，每根導線在傳輸中輻射出來的電波能與另一根導線發生的波相抵消，不易受電磁感應影響，帶屏蔽的雙絞線抗干擾能力更強，因此在輸煤系統中，微機通訊以及遠方控制電路都可選用雙絞線來抗干擾，但由于雙絞線都是成對出現的，因此對于開關量的傳輸更具有其優越性。

交流穩壓器可保證供電的穩定性，防止電流系統的過壓和欠壓，隔離變壓器可采用屏蔽層隔離，減小分布電容、提高了抗共模干擾的能力，低通濾波器可濾除高頻干擾，改善電源波形，T型波形電路科濾除50HZ工頻干擾，這些在輸煤系統的程控配置上都可起到抗干擾作用。

為執行電氣設備為直流電機或繼電器時應在線圈兩端反并聯兩二極管，在觸頭兩端并聯組容吸收電路可抗電磁干擾。對于交流電器的線圈和觸頭常一端處于懸浮狀態，易感應出電壓引起誤動，通常可用RC抑制電路，R、C參數取值為R=22Ω/1W，C=0.22μF（耐壓視電源電壓而定，如對于220V線路耐壓應取630V）。另外降額使用元器件，有處于減輕元器件的負載，可降低其工作時的發熱溫升，也可避免因瞬時過載造成的過流或過壓沖擊，減省偶然失效帶來的事故，交流電器線圈并聯使用可起到降額使用的同樣效果，這也是容錯技術的體現。

控制、信號電纜采用屏蔽電纜有利于抗干擾，低頻信號（1MHZ以下）對電感不敏感，而接地線形成的環路電流造成干擾較大，應采用單點接地方法，而高頻信號（10MHZ以上）恰相反，宜采用多點接地，屏蔽接地是抗干擾不可缺少的一環。

另外電力電纜，控制、信號電纜在輸煤系統中的敷設、走向、布局不合理是產生干擾的重要部分，強弱電要分開、少交叉是施工中應注意的。

總之，在輸煤系統中線路較長，外部環境較復雜、頻繁起動電器較多，電子傳感器件投入與可編程控制的普及應用造成的有觸點電器與電子裝置混合在一起，這些都造成輸煤抗干擾措施應盡早完善，這樣才能保證整個輸煤系統的可靠運行。

輸煤系統的冗余備用設計也是可靠運行的保障，輸煤系統多設有煤場、煤溝、混煤倉等多種貯煤設施，可由翻車機、斗輪機、汽車卸煤溝事故煤斗多種通道上煤，沿線輸送皮帶一般采用雙路交替使用，三通擋板靈活使用導致了上煤線路的多種組合，重要機械如碎煤機、給煤機等都設有備用。在電氣方面，與之相適應的各種程序設計也逐步完善，能實現就地手動、聯鎖控制，集控室解鎖、聯鎖、程序控制多種控制手段。電源供電點也多設計為雙路供電，大大提高了輸煤系統的可靠性。

信號、保護、監測系統的完善對于輸煤系統的可靠性將產生最終的妙不可言的效果。當上位機或馬賽克顯示屏上正確無誤的顯示現場設備狀態及出現各種提示信號時，輸煤運行人員處理問題時將無比從容，安全運行將極為容易。

輸煤程控系統各設備的控制檢測信號主要有運行信號，啟動、停機信號等。皮帶輸送機有打滑、跑偏、煤流、撕裂、保護、警鈴信號，碎煤機主要有運行、保護、啟動、停機信號，除鐵器、除塵器有運行、故障、啟停信號，三通擋板、梨煤器同樣有位置信號、正反啟停信號、振打啟停信號、堵煤信號，煤倉有煤位信號，給煤機有位置信號、啟停信號、故障信號，各種電動機的電流棒圖，配電裝置的合閘信號，給煤機調頻裝置的速度頻率顯示信號等。

以上是對輸煤系統可靠性電氣部分進行的分析，僅限于表面的東西，仍需更深入的研究才能真正實現輸煤系統可靠運行。