無線控制技術(shù)在斗輪機及葉輪給煤機中的應(yīng)用

孫亞偉

(國電蓬萊發(fā)電有限公司，山東 蓬萊 265600)

0 引言

某發(fā)電公司1期為2臺330 MW的燃煤機組，輸煤系統(tǒng)中的煤場單路斗輪堆取料機為DQ1500/1500-35型懸臂式斗輪堆取料機。該斗輪堆取料機為既可堆料又可取料的一機兩用聯(lián)合設(shè)備。汽車卸煤溝煤斗下部設(shè)雙路帶式輸送機，每路安裝1臺出力為100—1 000 t/h的橋式葉輪給煤機，其型號為QYG1000A。

1 信號傳輸電纜故障原因

1.1 斗輪機信號傳輸電纜故障

該發(fā)電公司斗輪機與集控室之間的信號傳輸借助電纜卷筒和控制卷纜來實現(xiàn)。斗輪機作業(yè)時需要頻繁行走，卷纜在地面拖動，頻繁受力；加上露天煤場環(huán)境惡劣，設(shè)備已使用10年，嚴(yán)重老化，卷纜中的控制信號線非常容易發(fā)生拉斷故障，使斗輪機和皮帶無法實現(xiàn)信號聯(lián)鎖，造成斗輪機和皮帶出現(xiàn)堵煤、撒煤的生產(chǎn)事故。而控制信號線斷芯又往往發(fā)生在內(nèi)部，外部無法查看，增加了故障查找和處理難度。這種缺陷不僅會對生產(chǎn)造成不良影響，還加重了運行操作人員和設(shè)備檢修人員的工作強度和維護(hù)難度。

1.2 葉輪給煤機信號傳輸電纜故障

該發(fā)電公司2臺葉輪給煤機均采用硬接線方式，采用拖纜進(jìn)行信號傳輸。拖纜采用柔性電纜，

配合電纜小車實現(xiàn)沿軌道伸縮，達(dá)到跟隨葉輪給煤機移動的目的。由于地煤溝臟、暗、潮濕、煤粉濃度高等特定環(huán)境，拖動電纜滑動的電纜滑車極易損壞。當(dāng)電纜滑車發(fā)生故障時，極易造成擠壓電纜后使控制信號線破皮，造成電纜接地或控制信號線被拽斷。由于采用柔性電纜，電纜隨著葉輪給煤機頻繁行走，會造成電纜內(nèi)部的控制信號線絕緣降低，出現(xiàn)信號時有時無現(xiàn)象，加重了設(shè)備檢修人員故障查找和處理難度。葉輪給煤機控制電纜安裝空間狹小，更換非常困難，更換工作量大。葉輪給煤機每側(cè)只有1根控制電纜，每次更換時需要移動動力電纜，再加上大量的校線工作，每次更換需耗時7—8 h，嚴(yán)重影響機組安全生產(chǎn)。

2 工業(yè)無線控制技術(shù)特點

工業(yè)無線控制技術(shù)是繼現(xiàn)場總線之后，工業(yè)控制領(lǐng)域的又一熱點技術(shù)，是降低工業(yè)測控系統(tǒng)成本、提高工業(yè)測控系統(tǒng)應(yīng)用范圍的革命性技術(shù)。使用該技術(shù)有如下優(yōu)點。

(1) 降低成本，縮短工期。當(dāng)要把相距數(shù)千米到數(shù)十千米距離的遠(yuǎn)程站點相互連接通信時，采用有線的方式，架設(shè)長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝，完成這個工程可能要幾個月的時間，還需要大量的人力和物力。用通信模塊建立無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑恍杓茉O(shè)適當(dāng)高度的天線，幾天或者幾周就可以完成。相比之下，無線的方式可迅速組建起通信鏈路，工程耗時大大縮短，節(jié)省了大量勞動力。

(2) 不受地形限制。有線通信的局限性大，在遇到特殊的應(yīng)用環(huán)境，比如山地、湖泊、林區(qū)等地理環(huán)境或是移動物體等布線比較困難的環(huán)境時，有線網(wǎng)絡(luò)的布線工程將受到極強的制約。采用無線通信模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，將不受這些限制，擁有更廣泛的適應(yīng)性，幾乎不受地理環(huán)境限制。

(3) 良好的升級擴展性能。用戶組建好一個通信網(wǎng)絡(luò)之后，常常會因為系統(tǒng)的需要而增加新的設(shè)備。如果采用有線的方式，需要重布新線，施工比較麻煩，而且還有可能破壞原來的通信線路。如果采用無線通信模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需將新增設(shè)備與無線通信模塊相連接就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的擴充，具有更好的擴展性，且避免二次施工所帶來的費用支出。

(4) 設(shè)備維護(hù)更容易。有線通信鏈路的維護(hù)需沿線路檢查，且出現(xiàn)故障時一般很難及時找出故障點。采用無線通信模塊建立專用無線數(shù)據(jù)傳輸方式，只需維護(hù)通信模塊，且出現(xiàn)故障時能快速找出原因，盡快恢復(fù)線路正常運行。

3 信號傳輸方式改造方案

3.1 斗輪機改造方案

3.1.1 系統(tǒng)組成

HSWD-1m斗輪堆取料機無線控制系統(tǒng)由主機控制箱和從機控制箱構(gòu)成。主機控制箱安裝在輸煤程控室，從機控制箱安裝在斗輪機上。主機控制箱包括：主機控制模塊、數(shù)字無線模塊、全向天線、饋線、電源模塊、接線端子等。從機控制箱包括：從機控制模塊、數(shù)字無線模塊、全向天線、饋線、電源模塊及接線端子等。該無線控制系統(tǒng)對原斗輪堆取料機的改造部分僅僅是替代原有控制拖纜，系統(tǒng)控制功能沒有任何變動，可徹底避免控制拖纜損壞造成斗輪機無法連鎖的問題。改造后的系統(tǒng)連接示意如圖1所示。

3.1.2 工作原理

程控室通過主機控制箱將控制數(shù)據(jù)(允許堆料、允許取料、地面皮帶運行等指令)發(fā)送給斗輪機從機裝置，同時接收斗輪機從機控制箱發(fā)送過來的數(shù)據(jù)(堆料狀態(tài)、取料狀態(tài)、故障等狀態(tài)信號)，從而實現(xiàn)程控室和斗輪機以及皮帶的聯(lián)鎖功能，并可實時監(jiān)控斗輪機的運行狀態(tài)。

圖1 具備繞射能力的斗輪機無線堆取料聯(lián)鎖裝置

3.2 葉輪給煤機信號傳輸方式改造方案

3.2.1 系統(tǒng)組成

HSWD-2無線控制系統(tǒng)由葉輪給煤機主機裝置和從機裝置構(gòu)成。主機裝置安裝在葉輪給煤機皮帶入口處，從機裝置安裝在葉輪給煤機上。主(從)機包含控制主(從)機1臺、無線通信模塊1臺、天線1個、隔離繼電器和接線端子若干。對原系統(tǒng)的改造部分僅僅是脫開滑線或拖纜的連接，而沒有其他任何機械電氣的改動和控制功能的變動，并留出近一半的接口余量，以備通信控制功能的升級擴展之用。

3.2.2 工作原理

輸煤集控室通過主機控制箱內(nèi)的無線主機裝置將控制數(shù)據(jù)(給煤機啟動、停止、運行速度等指令)發(fā)射給葉輪給煤機無線從機裝置，同時接收葉輪給煤機無線從機裝置發(fā)射的監(jiān)控數(shù)據(jù)(給煤機報警、電流、行走方向等)。葉輪給煤機從機裝置通過無線電鏈路接收輸煤集控發(fā)送的控制指令并返回監(jiān)控狀態(tài)，從而實現(xiàn)了中央集控室對葉輪給煤機運行方式和運行功能的遠(yuǎn)程控制，以及運行狀態(tài)和運行位置的遠(yuǎn)程監(jiān)視，完成葉輪給煤機全自動上煤過程。

4 改造效果

該發(fā)電公司完成斗輪機及葉輪給煤機的控制系統(tǒng)無線改造后，信號傳輸正常，設(shè)備運行可靠，未發(fā)生因信號傳輸問題造成設(shè)備故障停止的現(xiàn)象，大幅提高了設(shè)備的可靠性。

(1) 降低了設(shè)備生產(chǎn)維護(hù)成本。斗輪機及葉輪給煤機的控制系統(tǒng)無線改造后，解決了有線傳輸系統(tǒng)的使用缺陷，降低了維護(hù)人員的勞動強度，保證了生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定，提高了設(shè)備管理水平。

(2) 提高了企業(yè)外部形象，減少了來煤卸車的延遲時間。系統(tǒng)改造后解決了因為信號輸送故障導(dǎo)致設(shè)備停止運行的問題，提升了煤場接收來煤能力。

(3) 提高了機組安全運行的穩(wěn)定性。系統(tǒng)改造后降低了設(shè)備故障率，有效提升了煤場供煤能力，保證了機組穩(wěn)定運行。