張力機多機聯(lián)控系統(tǒng)研究

劉建鋒 翟 飛

（河南送變電工程公司，河南 鄭州450001）

1 研究背景和應(yīng)用價值

特高壓建設(shè)是“十二五”電網(wǎng)發(fā)展的重中之重。未來五年國家將投資超過5 000億元，建成“三縱三橫”特高壓交流骨干網(wǎng)架和11項特高壓直流輸電工程，線路總長將達4萬km，形成交直流協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強電網(wǎng)網(wǎng)架。隨著西部大型煤電、水電、核電和以風(fēng)電、太陽能發(fā)電為主的可再生能源基地的加快建設(shè)，預(yù)計到2020年末，需要遠距離輸送的電力規(guī)模將超過4億kW。據(jù)報道，未來五年建設(shè)的“三縱三橫”特高壓網(wǎng)架，將把內(nèi)蒙古、陜西、河北的風(fēng)電、煤電通過三條縱向的特高壓通道送往華北、華中和華東，把北部的煤電和西南的水電通過三條橫向的特高壓通道送往華北、華中和長三角地區(qū)。而將西部能源送往東部電力負荷中心的主要方式就是建設(shè)特高壓輸電線路。

由于輸電能力的提高，導(dǎo)線向大截面和多分裂方向發(fā)展。目前500kV超高壓輸電線路導(dǎo)線主要有四分裂和六分裂，750～1 000kV特高壓輸電線路導(dǎo)線主要有六分裂和八分裂（分裂數(shù)為每相線的導(dǎo)線根數(shù)）。目前的張力放線設(shè)備有兩種：兩線張力機和四線張力機。四線張力機由于體積大、重量大，現(xiàn)場運輸、轉(zhuǎn)場不方便，很少使用。兩線張力機由于體積小、重量輕、運輸和轉(zhuǎn)場方便，深受用戶青睞。但是一次展放四分裂導(dǎo)線要用兩臺兩線張力機、兩個操作手，一次展放六分裂導(dǎo)線要用三臺兩線張力機、三個操作手，一次展放八分裂導(dǎo)線要用四臺兩線張力機、四個操作手。即在多分裂導(dǎo)線展放過程中，需要幾個人同時同步操作設(shè)備，而多人同時操作會存在無線電通訊溝通不及時、幾位操作手在配合上存在偏差而使設(shè)備不同步等問題，容易出現(xiàn)誤操作而發(fā)生生產(chǎn)事故。

為避免以上問題發(fā)生，本文進行張力機多機聯(lián)控系統(tǒng)的研究，實現(xiàn)一人操作多臺張力機，可以大大提高輸電線路架設(shè)的質(zhì)量和安全性，降低工人勞動強度和人工成本，具有推廣價值。

2 要解決的問題和采取的措施

2.1 需要解決的問題

（1）在多分裂導(dǎo)線一次展放時，每臺張力機都需要一個操作手，幾位操作手在配合上存在偏差，不利于導(dǎo)線展放。

（2）張力隨放線速度的變化而波動變化，影響張力的穩(wěn)定性。

2.2 采取的措施

（1）采用多機聯(lián)控系統(tǒng)，總控柜通過電纜和每臺張力機連接，一個人通過總控柜即可操作多臺張力機。

為滿足多分裂大截面導(dǎo)線的一次展放，采用兩臺或三臺2×70kN張力機聯(lián)控，一次展放四分裂或六分裂大截面導(dǎo)線。聯(lián)控方式為電氣有線遙控，一臺為主機，其他為輔機。

1）通過壓力傳感器采集信號，采用工程機械PLC控制器對信號進行分析，在總控柜的液晶顯示器上顯示。

2）通過電位計調(diào)整電比例溢流閥的壓力，在液晶顯示器上顯示液壓系統(tǒng)的壓力值，并轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的張力值。

3）在每臺張力機上都安裝手動和自動兩套張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，都有一個有線電氣遙控接口，連接到主機控制柜，主機控制柜與總控柜連接；一個操作手在總控柜上同時控制兩臺／三臺張力機，用于四分裂大截面導(dǎo)線、六分裂大截面導(dǎo)線一次展放的集中控制。

4）剎車電磁閥選用高性能防水電磁鐵，確?？煽浚恢苿悠骺刂撇捎脵C電混合控制，即使電氣部分出故障，制動器也不會拒制動或誤制動。

5）如果電氣系統(tǒng)故障，可以切換到手動模式，在每臺張力機上單獨操作，不會影響施工，并且電氣系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，很好更換。

（2）通過壓力反饋控制，實時監(jiān)測壓力變化，通過控制電比例溢流閥，保持壓力恒定，實現(xiàn)智能恒壓力自動控制。

首先系統(tǒng)設(shè)定張力值，并在系統(tǒng)壓力穩(wěn)定后，按下自動控制按鈕，此時控制系統(tǒng)自動根據(jù)當(dāng)前壓力的變化調(diào)整輸出PWM的值從而控制其保持在設(shè)定的張力值范圍內(nèi)。在自動模式下，如果手動改變外部電位計設(shè)定的張力值，系統(tǒng)將按照新設(shè)定的張力值控制電比例閥，使系統(tǒng)保持新設(shè)定的張力值。

3 控制系統(tǒng)說明（三機聯(lián)控）

系統(tǒng)描述：系統(tǒng)共使用兩個PLC控制器和一個6.4寸液晶顯示器。每個控制器分別控制三片電控比例閥，通過采集外部電位計的張力設(shè)定值，從而控制系統(tǒng)維持在設(shè)定的張力值范圍內(nèi)；系統(tǒng)壓力由控制器采集壓力傳感器數(shù)據(jù)并在顯示器上實時顯示。三機聯(lián)控原理如圖1所示。

圖1 張力機三機聯(lián)控原理圖

3.1 控制內(nèi)容

模式一：手動控制。系統(tǒng)實時采集外部電位計設(shè)定張力值，通過PLC內(nèi)部計算輸出，PWM控制電控比例閥，使系統(tǒng)保持設(shè)定的張力值。

模式二：自動控制。首先系統(tǒng)設(shè)定張力值，并在系統(tǒng)壓力穩(wěn)定后，按下自動控制按鈕，此時控制系統(tǒng)自動根據(jù)當(dāng)前壓力的變化調(diào)整輸出PWM的值從而控制其保持在設(shè)定的張力值范圍內(nèi)。在自動模式下，如果手動改變外部電位計設(shè)定的張力值，系統(tǒng)將按照新設(shè)定的張力值控制電控比例閥，使系統(tǒng)保持新設(shè)定的張力值。當(dāng)張力設(shè)定值穩(wěn)定后，張力波動值小于±5%。

總張力控制：用一個總張力電位計可以同時控制六個電控比例閥開口增減，當(dāng)某一路電位計設(shè)定值為0時，默認疊加在此路上的總張力調(diào)節(jié)值自動為0，其他不變。

3.2 顯示內(nèi)容

發(fā)動機數(shù)據(jù)顯示；六路系統(tǒng)的當(dāng)前壓力值；六路電位計的當(dāng)前張力值，即六根導(dǎo)線的張力值；六路PWM模擬量的當(dāng)前輸出電壓值；傳感器等的標定頁面。

4 結(jié)語

張力機聯(lián)機控制系統(tǒng)的使用，解決了過去多分裂導(dǎo)線一次展放時由于多位操作手同時操作多臺張力機時配合、溝通不利造成的導(dǎo)線展放速度不勻等問題，實現(xiàn)了一個人操作幾臺機器，更有利于走板調(diào)平，在無轉(zhuǎn)角線段還可智能控制，自動控制壓力，使其不隨速度的變化而變化，更精確地控制張力，降低了工人勞動強度，提高了施工效率，增加了設(shè)備的使用安全性，提升了產(chǎn)品科技含量。目前，該系統(tǒng)已在1 000kV晉東南—南陽—荊州特高壓輸電、±800kV向家壩—上海特高壓輸電、±800kV錦屏—蘇南特高壓直流輸電等重點工程中發(fā)揮了重要作用，使用效果良好，保證了設(shè)備安全和施工質(zhì)量。

［1］蔣平海.張力架線機械設(shè)備和應(yīng)用［M］.2版.北京：中國電力出版社，2005.

［2］中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會.DL／T875—2004輸電線路施工機具設(shè)計、試驗基本要求［S］.北京：中國電力出版社，2004.

［3］孫成通.液壓傳動［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［4］陳建明.電氣控制與PLC應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2006.