數(shù)字無線技術(shù)在電廠葉輪給煤機(jī)改造中的應(yīng)用

劉林虎

(陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司,山西陽(yáng)城 048102)

數(shù)字無線技術(shù)在電廠葉輪給煤機(jī)改造中的應(yīng)用

劉林虎

(陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司,山西陽(yáng)城 048102)

在分析陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司葉輪給煤機(jī)原先載波控制問題的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況選用西門子可編程控制器和工業(yè)無線傳輸裝置替代以前的載波控制系統(tǒng)。闡述了無線可靠傳輸?shù)脑?、技術(shù)參數(shù)、程序編寫要點(diǎn)和改造過程。運(yùn)行實(shí)踐表明經(jīng)改造后的葉輪給煤機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定,動(dòng)作可靠,具有一定的推廣意義。

數(shù)字無線技術(shù);葉輪給煤機(jī);跳頻技術(shù);可編程控制器

0 引言

陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司一期為6臺(tái)350 MW燃煤機(jī)組,二期為2臺(tái)600 MW機(jī)組,輸煤B系統(tǒng)汽車卸煤溝共有4臺(tái)橋式葉輪給煤機(jī),由沈陽(yáng)電力機(jī)械總廠制造,型號(hào)為QSG-1000,出力1 000 t/h,葉輪直徑φ 3 000 mm,葉輪由變頻器驅(qū)動(dòng),三相滑觸線供電,遠(yuǎn)方控制為電力線載波控制,自投產(chǎn)以來多次出現(xiàn)故障,嚴(yán)重影響機(jī)組上煤。出現(xiàn)的問題主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

a)經(jīng)常出現(xiàn)葉輪給煤機(jī)控制畫面返回信號(hào)丟失,需要運(yùn)行人員反復(fù)切斷葉輪電源,信號(hào)才能恢復(fù),影響給機(jī)組上煤。

b)經(jīng)常出現(xiàn)遠(yuǎn)程操作命令失效,從程控畫面操作,就地機(jī)上可編程控制器PLC(Programmable Logic Control)收不到信號(hào)。

c)載波主站控制箱在電建施工期間內(nèi)部進(jìn)水,接線端子嚴(yán)重生銹,維修困難。

1 葉輪給煤機(jī)問題分析

給煤機(jī)出現(xiàn)問題后,技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過大量的測(cè)量和研究,認(rèn)為問題原因如下。

a)出現(xiàn)返回信號(hào)丟失,主要是葉輪在行走過程中滑線接觸不好,載波信號(hào)是靠葉輪電源滑觸線傳輸,信號(hào)微弱,若滑觸線出現(xiàn)接觸不好,變頻器還可以運(yùn)行,但載波信號(hào)就長(zhǎng)時(shí)間通訊中斷,造成載波主機(jī)數(shù)據(jù)自動(dòng)清零,后來葉輪廠家在程序里延長(zhǎng)了數(shù)據(jù)保持時(shí)間,但還是出現(xiàn)信號(hào)丟失,問題沒有根本解決。

b)出現(xiàn)操作命令失效,主要是載波器的信號(hào)質(zhì)量不好,造成載波通訊中斷,命令信號(hào)丟失。

2 葉輪給煤機(jī)改造方案

2.1 葉輪給煤機(jī)遠(yuǎn)方控制方式

經(jīng)過咨詢其他電廠和網(wǎng)上查閱相關(guān)資料,葉輪給煤機(jī)遠(yuǎn)方控制有以下幾種方式。

a)拖纜方式。采用1根24芯的扁電纜傳輸信號(hào),電纜小車在行走過程中會(huì)出現(xiàn)拉斷,維護(hù)量大,維護(hù)費(fèi)用高。

b)現(xiàn)場(chǎng)總線方式?，F(xiàn)場(chǎng)總線方式需要增加兩芯滑觸線,在已建成的滑觸線上增加兩芯滑觸線,施工周期長(zhǎng),難度大,影響機(jī)組上煤。

c)電力線載波方式。就是利用葉輪的電源滑觸線傳輸控制信號(hào),現(xiàn)在葉輪給煤機(jī)出現(xiàn)故障的原因是因滑觸線接觸不好,導(dǎo)致通訊中斷,若仍采用電力線載波,不能從本質(zhì)上解決問題。

d)無線方式。早期電臺(tái)采用模擬信號(hào)發(fā)射方式,在煤溝狹小的范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)相互反射,造成相互干擾,模擬信號(hào)對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑穿透能力差,在煤溝這種環(huán)境中使用不理想。

e)數(shù)字無線方式。數(shù)字無線技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來的高科技技術(shù),以前一直是軍事通訊研究的保密技術(shù),無線發(fā)射和接受均為數(shù)字信號(hào),低功耗,抗干擾能力強(qiáng),通訊可靠。

2.2 葉輪給煤機(jī)改造具體方案

經(jīng)過反復(fù)測(cè)試和論證,采用1對(duì)1數(shù)字無線技術(shù)替代現(xiàn)有載波系統(tǒng)是最佳方案。

a)無線主站安裝于煤溝端子轉(zhuǎn)接箱左側(cè),從站安裝于葉輪給煤機(jī)的控制箱內(nèi),主站和從站之間采用西安奧宇公司生產(chǎn)的AWL-800/2型工業(yè)無線傳輸裝置進(jìn)行無線通訊,主從控制器采用西門子公司的CPU226型PLC,模擬量模塊采用 EM235,開關(guān)量模塊采用EM222。陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司大部分PLC為西門子公司產(chǎn)品,技術(shù)人員對(duì)西門子PLC編程很熟悉,方便以后維護(hù)。

b)每臺(tái)葉輪給煤機(jī)都采用1對(duì)1無線通訊,4臺(tái)葉輪采用4套完全一樣的設(shè)備,只是無線信道、地址設(shè)置不同。1對(duì)1通訊,速度快,冗余性好,和1對(duì)多相比,可靠性高。

c)AWL-800/2型工業(yè)無線傳輸裝置采用2.4 G純數(shù)字跳頻擴(kuò)頻技術(shù)FHSS(Frequency-Hopping Spread Spectrum),2.4 GHz頻段屬于全球免費(fèi)開放頻段,無需申請(qǐng),無需付費(fèi);FHSS技術(shù)中所謂跳頻就是發(fā)射器和接受器按照事先約定好的、只用雙方知道的順序不斷改變無線傳輸?shù)念l率,如果有用信號(hào)和干擾信號(hào)在當(dāng)前使用的傳輸頻率下發(fā)生沖突,數(shù)據(jù)包會(huì)被破壞而不能再用,由于數(shù)據(jù)包很小,并且能迅速被重復(fù)傳輸,不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失。FHSS不是抑制干擾,而是容忍干擾,每個(gè)傳輸數(shù)據(jù)包都會(huì)被校對(duì),如果數(shù)據(jù)包被破壞了,這個(gè)數(shù)據(jù)包將不能再用,隨后使用下一個(gè)傳輸頻率的通訊會(huì)提供一個(gè)正確的數(shù)據(jù)包。FHSS技術(shù)頻率跳變圖見圖1。無線傳輸裝置和PLC的采用RS485接口,連接圖見圖2。主從PLC通訊流程圖見圖3,循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC(Cycic Redundancy Check)。

圖1 FHSS技術(shù)頻率跳變圖

圖2 無線傳輸裝置和PLC連接圖

圖3 主從PLC通訊流程圖

3 葉輪給煤機(jī)改造情況

4臺(tái)葉輪給煤機(jī)位于汽車卸煤溝,葉輪給煤機(jī)上煤量大,每臺(tái)葉輪給煤機(jī)改造時(shí)間要在2 d內(nèi)完成,在開始改造之前要做好充分準(zhǔn)備,主要按以下步驟進(jìn)行。

a)認(rèn)真分析葉輪廠家的技術(shù)圖紙和PLC程序,以前PLC為松下公司生產(chǎn)的FP0-T32CT型可編程控制器,確定葉輪給煤機(jī)就地與程控控制邏輯,編寫西門子PLC程序。

b)在沒有更換PLC之前,模擬現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)作邏輯試驗(yàn),確保 PLC控制邏輯正確,減少停機(jī)調(diào)試時(shí)間。

c)安裝無線主站控制箱,在載波主站左面安裝無線主站控制箱,考慮到汽車卸煤溝環(huán)境惡劣并且潮濕,因而無線主站采用不銹鋼控制箱,防護(hù)等級(jí)IP65。

d)無線主站控制箱內(nèi)裝歐姆龍MY2NJ繼電器,4～20 mA變送器,24 V開關(guān)電源等,這些元件主要起到信號(hào)隔離作用,提高抗干擾性能,從輸煤程控遠(yuǎn)程站到載波主站柜電纜感應(yīng)電很高,有的高達(dá)140 V,如果直接加到PLC輸入端會(huì)造成誤動(dòng)和拒動(dòng);從遠(yuǎn)程站到載波主站的4～20 mA調(diào)速信號(hào)感應(yīng)電也很高,如果不經(jīng)過隔離變送器隔離會(huì)燒壞PLC模擬量模塊。

e)申請(qǐng)停電檢修,連接載波主站端子和無線主站之間的電纜,更換葉輪機(jī)上控制箱的 PLC,安裝工業(yè)無線傳輸裝置。

f)通電調(diào)試,測(cè)試葉輪給煤機(jī)所有功能,修改程序中不完善的地方。

g)跟班運(yùn)行觀察有沒有無線通訊丟數(shù)據(jù)包現(xiàn)象,用對(duì)講機(jī)和手機(jī)進(jìn)行干擾,均未出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失,信號(hào)質(zhì)量指示燈顯示3級(jí),信號(hào)質(zhì)量良好。

h)葉輪行走時(shí),行走警燈只動(dòng)作2 s,查找電氣原理圖,葉輪行走啟動(dòng)回路上并接有一個(gè)警燈,分析PLC程序,PLC的Q0.4 Q0.5輸出是一個(gè)短信號(hào),把PLC的Q0.4 Q0.5改成長(zhǎng)信號(hào)即可。

i)在調(diào)試時(shí)出現(xiàn)葉輪沒有轉(zhuǎn)速反饋,在無線主站檢查,隔離變送器電源輸入端接地,造成損壞,更換隔離變送器即可。

輸煤B系統(tǒng)汽車卸煤溝甲側(cè)1號(hào)、2號(hào)葉輪改造后,運(yùn)行超過1 a多,經(jīng)過跟蹤觀察,葉輪運(yùn)行正常、良好,徹底解決了因?yàn)槿~輪無反饋、命令失效等問題。運(yùn)行人員不用反復(fù)給葉輪給煤機(jī)斷電、上電,加快了上煤速度,保證了機(jī)組安全運(yùn)行。

4 結(jié)論

陽(yáng)城國(guó)際發(fā)電有限責(zé)任公司葉輪給煤機(jī)改造中應(yīng)用的數(shù)字無線技術(shù),在國(guó)內(nèi)屬于首創(chuàng)。前幾年有試驗(yàn)采用模擬無線技術(shù)遙控葉輪給煤機(jī),因效果不理想而宣布失敗。通過可編程控制器PLC技術(shù)和數(shù)字無線技術(shù)相結(jié)合,可以推廣到所有移動(dòng)設(shè)備的控制系統(tǒng),如卸料小車、斗輪堆取料機(jī)、行車等移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備上,PLC既可以完成就地控制邏輯,又可以用標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議和上位機(jī)通訊,很有推廣價(jià)值。

[1] 馮成芳.葉輪給煤機(jī)頻發(fā)性故障的原因及改進(jìn)[J].電力安全技術(shù),2003(4):9-10.

[2] 廖彤楊.滑觸線在葉輪給煤機(jī)的實(shí)際應(yīng)用和維修 [J].機(jī)電工程技術(shù),2008(8):138-140.

[3] 楊保榮.火力發(fā)電廠葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)的改造 [J].河北電力技術(shù),2008(1):47-49.

[4] 王文君,黃德所,何幼林,等.基于OPNET的跳頻無線通信網(wǎng)絡(luò)仿真模型研究 [J].電腦知識(shí)與技術(shù),2008,3(21):425-428.

[5] 蔣定順,金力軍.高速跳頻通信系統(tǒng)同步技術(shù)研究[J].電子科技大學(xué)學(xué)報(bào),2005,34(1):48-52.

Digital Wireless Technology in Power Plant Impeller Coal Feeder Innovation

LIU Lin-hu
(Yangcheng International Power Generation Co.Ltd,Yangcheng,Shanxi 048102,China)

It is presented of the principle of reliable wireless transmission,technical parameters,program writing keypoints and innovation process in this paper,based on the analysis of the original carrier wave control problems of the Impeller Coal Feeder in Yangcheng International Power Generation Co.,Ltd,and the selection of Siemens Programmable Logic Controller PLC and industrial wireless devices to replace the previous carrier wave control system as per the actual situation of the site.The operation of the innovated impeller coal feeder is stable with reliable action and is proposed to apply widely.

digital wireless technology;impeller coal feeder;hopping technology;PLC

TK223.24

B

1671-0320(2010)01-0068-03

2009-11-16,

2009-12-16

劉林虎 (1974-),男,山西臨汾人,1996年畢業(yè)于太原理工大學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè),工程師,從事電廠儀控系統(tǒng)管理、檢修工作。