火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)葉輪給煤機無法遠程控制原因分析及處理對策

摘 要：介紹了某發(fā)電廠葉輪給煤機控制設備無法遠程控制的故障現象，從葉輪給煤機載波控制系統(tǒng)到ABB變頻器方面分析了無法遠程控制的原因，提出了針對性的應對策略，徹底解決了葉輪給煤機無法遠程控制的問題，提高了葉輪給煤機的運行可靠性。

關鍵詞：葉輪給煤機；載波控制系統(tǒng)；ABB變頻器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.148

0 引言

火力發(fā)電廠設備在自動控制、通信、傳感、儀控系統(tǒng)等采用的集成化電力電子設備越來越多，也越來越普遍，但同時該設備之間各種干擾源的電磁輻射也變的復雜，要完全消除干擾十分困難。雖然很難完全消電磁干擾，但我們可以采取許多控制技術減小干擾，如采取屏蔽、濾波、隔離、合理接地、合理布線等方法抑制電磁干擾。

1 葉輪給煤機載波控制系統(tǒng)及通信方式

牡丹江市鴻鑫電力設備有限公司制造的葉輪給煤機的載波控制系統(tǒng)采用由主機部分、載波遠程站、就地控制站組成（如圖1）。主機部分設在主控室，載波遠程站安裝在卸煤溝端部，就地控制站及反射式車位定位系統(tǒng)安裝在葉輪給煤機本體上。主機部分通過載波遠程站，利用葉輪給煤機的動力電源線，即使用安全滑觸線連接，采用電力載波的通訊方式，與就地控制站組成主從式通訊控制網絡，實現在輸煤程控室內，運行人員通過操作計算機來控制與監(jiān)視現場的葉輪給煤機的運行工況等信息。

2 葉輪給煤機啟動及運行中出現的故障現象

某發(fā)電廠一期輸煤#2、#4葉輪給煤機遠程啟動時，出現有時能啟動運行，有時無法啟動，有時啟動指令發(fā)送10分鐘左右，葉輪給煤機才啟動運行起來，但在集控電腦畫面上顯示#2、#4葉輪給煤機重疊在一起，且停留在4-5區(qū)間位置現象見圖2所示。現場檢查葉輪給煤機，發(fā)現#2葉輪給煤機實際停止的位置是25-26區(qū)間，#4葉輪給煤機停止的位置是2-3區(qū)間。手動就地操作#2、4葉輪給煤機，均能正常啟動行走，兩葉輪給煤機防碰撞限位開關動作正常，能實現#2、4葉輪給煤機向反方運行，并不會出現連在一起運行狀況。對就地控制電路斷電重新復位，主控電腦重新啟動，兩臺葉輪給煤機在電腦畫面顯示還是重疊在一起，且無故障報警顯示，無法遠方啟動。對載波遠程站的電力線數據傳輸裝置用筆記本電腦串口連接接受信號，發(fā)現主機下發(fā)的數據信號正常，但從2、4葉輪給煤機就地控制站發(fā)送過來數字信號發(fā)生亂碼。同樣用筆記本電腦在#2、4葉輪給煤機就地控制站的電力線數據傳輸裝置接受信號，也出現數字信號亂碼情況。

3 葉輪給煤機無法遠程控制原因分析

3.1 就地控制站電力線數據傳輸裝置接收的信號和傳輸的信號被干擾

通過對#2、#4葉輪給煤機就地控制箱手動控制，設備正常運行，SIEMENS s7-200PLC程序運行正常，檢查就地控制回路各元器件動作正常、防碰撞限位開關能良好實現動作。在SIEMENS s7-200PLC的實行命令程序中，有當兩葉輪給煤機相向行駛即將靠近時，將先觸碰防撞限位開關，限位開關動作，便發(fā)出信號給SIEMENS s7-200PLC，使#2、#4葉輪給煤機向相反的方向行駛。#2、4葉輪給煤機是在同一直線皮帶上行駛，不會出現兩葉輪重疊在一起的狀況。因此#2、#4葉輪給煤機電腦畫面重疊在一起，為錯誤信號。就地控制站用筆記本接受通信信號，檢查發(fā)現#2、4葉輪給煤機就地控制站接受和傳輸信號發(fā)生了數據亂碼現象，其次就地控制方式無需通過電力線數據傳輸裝置去實現控制，而是簡單的繼電器邏輯控制線路，所以可以實現正常控制葉輪給煤機。由此可以判斷該故障是#2、4葉輪給煤在通訊信號上被干擾。

3.2 信號干擾來源于變頻器產生的諧波電流

#2、4葉輪給煤機改造之前的控制方式是以中間繼電器來實現邏輯控制，以專用多股銅芯控制電纜來實現遠方控制。現改造后的控制方式為：（ACS550-01-045A-4）變頻器進行葉輪調速，SIEMENS s7-200代替中間繼電器對葉輪給煤機實現邏輯控制，以電力載波數據傳輸裝置通過電源電纜進行遠方通訊。由于是在原有基礎上進行改造設計，便出現變頻器、PLC、電力載波數據傳輸裝置在同一控制柜內，共用一根電源線電纜，并且#2、4葉輪給煤機就地控制柜的動力線與信號線分布距離較近，此種配合方式很容易給設備之間帶來電磁干擾。其次，當變頻器工作時，變頻器中的整流器從三相電源的每一相中依次引入電流，引入的電流在整流器換相過程中易產生諧波，形成非正弦波電流，也意味著使電源電流波形中包含了許多諧波電流。該電源中的諧波電流將會沿著電源線進行傳導和輻射，而電力載波數據傳輸裝置是利用電源電力線通過載波方式高速傳輸數字信號，在諧波電流的干擾的作用下，對信號進行高消減，引起電力載波數據傳輸裝置設備傳輸通道性能下降，造成主機很久才能接受到型號，或者信號錯誤，或者接收不到信號現象，便產生了上述#2、4葉輪給煤機的故障現象。

4 消除信號干擾的處理方法

（1）變頻器產出的諧波是主要干擾源，對諧波抑制的主要方法是進行濾波或諧波補償。在ABB變頻器（型號：ACS550-01-045A-4、額定電壓：380V、額定電流：45A、額定功率：22/18.5）的進線端加裝輸入電抗器，此電抗器串聯在電源開關與ABB變頻器之間。輸入電抗器抑制諧波干擾作用原理是起增加了電源阻抗，降低了由變頻器產生的諧波分量，并且能吸收浪涌電壓和主電壓的電壓尖峰。因此，輸入電抗器既能阻止來自電網的干擾，又能減少整流器產生的諧波電流對電網的污染。通過電抗器補償對象中檢測出諧波電流，然后產生一個與諧波電流大小相等極性相反的補償電流，來有效的抑制諧波，解決ABB變頻器產生的諧波對載波器發(fā)送信號干擾的問題，而且還能提高輸出高頻阻抗，改善功率因數，減少低高頻漏電流，起到保護變頻器的作用。對于PLC和電力載波數據傳輸裝置供電電源，已經設有隔離變壓器，因此無需在添加電源隔離措施。endprint

（2）加裝電抗器只是單純的抑制諧波干擾，我們還應在控制干擾策略上采取主動預防，對干擾信號進行隔離、“疏導”的方法。首先將葉輪給煤機控制柜內輸入/輸出動力力線、信號線進線分開布置，保證變頻器輸入/輸出線、電源線與信號線的布線距離30cm以上，模擬信號線和數字信號線分別屏蔽和走線，電源電纜平行走線遠離變頻器20cm，并安裝一公共接地母排接地。其次HX-08系列電力載波數據傳輸裝置（載波頻率：20khz - 500khz）、PLC、變頻器屬于低頻電路。低頻電路的接地，應堅持一點接地原則，而在一點接地的原則中，并聯單點接地最為簡單實用，即將電力載波數據傳輸裝置接地線、PLC接地線、電力載波數據傳輸裝置與PLC通信電纜的屏蔽線的一端共同接在公共接地母排上。再次將PLC至ABB變頻器控制電纜的屏蔽層的一端繞成小辮裝接至ABB變頻器傳動端子X1-1上，屏蔽層繞成的小辮子長度不超過直徑的五倍。ABB變頻器主回路PE接地點與弱電設備的接地點（公共接地母排）分開單獨接地。

5 處理后的效果

在對變頻器進線端安裝電抗器，及對信號線與動力線分離、設備接地線重新布置處理后，葉輪給煤機再也沒有出現遠方控制通信故障和#2、4葉輪給煤機在主控畫面重疊的現象，并且#2、4葉輪運行十分穩(wěn)定，信號速度傳輸達到要求，變頻器速度調整穩(wěn)定準確，設備現場實際運行與主控畫面達到一致，設備工作的使用效率也得到了提高，運行人員也無需在就地進行手動操作，減少了運行人員的工作量，改善工人的工作環(huán)境，使操作人員遠離堆煤場的地下坑道。

6 結束語

電與磁總是雙存在、不可分割、相互共存的。電氣、電子設備不可避免地要在電磁環(huán)境中工作，因此，相互之間容易產生干擾，工程技術人員在改造設備時應該對設備性能特點多方面考慮、思想不能集中在怎樣改善設備某一處問題，就事論事地給予解決問題，而應全方面考慮設備改造后的環(huán)境是否適用、各個元器件之間性能是否兼容、相匹配，多采取整體規(guī)劃、全方面因素的考慮方法去處理問題，才更能達到最佳的效果。

參考文獻：

[1]葉輪給煤機智能載波控制系統(tǒng)使用說明書[Z].牡丹江市鴻鑫電力設備有限公司，2010（07）.

[2]王仁祥.通用變頻器選型與維修技術[M].北京.2004（04）：174-175，186-191.

[3]ACS550-01 ABB變頻器用戶手冊[S].北京.2004（04）：14，20-21.

作者簡介：黃軍（1985-），男，江西宜春人，大專，助理工程師，副總工程師，從事提高電氣設備檢修質量方向研究。endprint