抗干擾技術(shù)在低濃度瓦斯發(fā)電中的應用

王　托（鐵法能源公司煤層氣開發(fā)利用分公司,遼寧　調(diào)兵山　112700）

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抗干擾技術(shù)在低濃度瓦斯發(fā)電中的應用

王托
（鐵法能源公司煤層氣開發(fā)利用分公司,遼寧調(diào)兵山112700）

摘 要:針對低濃度利用，從柴油機改進而來的瓦斯發(fā)電機組，在日常在生產(chǎn)運行中常受到信號、電磁干擾，出現(xiàn)的控制系統(tǒng)誤動作、顯示系統(tǒng)不準確、繼電保護系統(tǒng)失靈等現(xiàn)象，提出了抗干擾技術(shù)在低濃度瓦斯發(fā)電中應用的必要性，對監(jiān)控儀、傳感器等感受體進行了抗干擾技術(shù)改進，解決了生產(chǎn)阻礙。

關(guān)鍵詞:噪聲；干擾；抗干擾技術(shù)；監(jiān)控儀；轉(zhuǎn)速傳感器；油壓傳感器

1　引言

近些年來，隨著瓦斯利用率的提高，國內(nèi)企業(yè)利用低濃度瓦斯發(fā)電的積極性高漲，煤礦周邊陸續(xù)有低濃度瓦斯發(fā)電站建立，鐵法能源公司低濃度瓦斯發(fā)電場位于遼寧省調(diào)兵山市，總裝機容量為17×500kW。是鐵法能源公司實施煤層氣綜合開發(fā)利用項目之一，是利用煤礦井下抽采低濃度瓦斯為燃料進行發(fā)電的新型燃氣發(fā)電場。

瓦斯發(fā)電機組為勝利油田勝利動力機械有限公司制造的500GF1-3RW型低濃度瓦斯發(fā)電機組，采用了電控燃氣混合技術(shù)、瓦斯與空氣先混合后增壓技術(shù)、稀燃技術(shù)、缸溫控制技術(shù)、TEM全電子控制技術(shù)，在低濃度瓦斯輸送方面采用水位自控式水封阻火器、瓦斯管道專用阻火器及細水霧混合輸送等技術(shù)，實現(xiàn)低濃度瓦斯的安全輸送及瓦斯發(fā)電機組的安全可靠運行。

在生產(chǎn)運行初期，遇到了許多影響生產(chǎn)的技術(shù)難題，其中低濃度瓦斯發(fā)電機組常受到不明信號、電磁干擾，造成監(jiān)控系統(tǒng)失靈、繼電保護系統(tǒng)誤報警失靈等現(xiàn)象最為棘手，嚴重干擾時直接導致機組分網(wǎng)、停車，易造成“拉瓦、抱瓦”等設備故障。加之停車后又需重新開啟機組恢復生產(chǎn)，造成原班停滯2～3小時,全月停滯60～120小時,因干擾故障造成的機組分網(wǎng)、停車每年少發(fā)電量約45萬度,同時又給原班生產(chǎn)勞動量增大，給生產(chǎn)運行帶來很大的阻礙。

2　原因分析

2.1生產(chǎn)現(xiàn)場存在信號干擾

隨著電子監(jiān)控技術(shù)的推廣和發(fā)展，在燃氣發(fā)電機組上已經(jīng)得到大規(guī)模的應用，在發(fā)電機房內(nèi)除了布置狹長的進氣管路外，還在發(fā)電機出口布置了三相交流電纜，還有數(shù)據(jù)監(jiān)控儀、調(diào)速控制器等數(shù)據(jù)傳輸連線，在生產(chǎn)現(xiàn)場難免存在信號干擾，干擾就將影響數(shù)據(jù)監(jiān)控儀、調(diào)速控制器等電子設備的正常運行及數(shù)據(jù)通信，嚴重影響燃氣發(fā)電機組的運行生產(chǎn)，因此應充分認識到燃氣發(fā)電機組生產(chǎn)運行中干擾的存在，對受感體進行“抗干擾技術(shù)”的改造，“抗干擾技術(shù)”就是將影響到控制系統(tǒng)正常工作的干擾減少到最小的一種方法。

2.2噪聲和干擾

所謂噪聲，是對所有使用的信號以外的信號的統(tǒng)稱。當噪聲的電壓、電流、頻率、周波大到一定程度時，足以在接收中造成騷擾使另一個電路產(chǎn)生誤差顯示，這就形成一種信號干擾。噪聲是一種電子信號，它是不能消除的，而只能在量級上盡量減小直到不再產(chǎn)生起干擾。而干擾是指某種特殊效應，是噪聲對電路造成的一種不良反應。

2.3構(gòu)成噪聲問題的三要素

典型的噪聲路徑如圖1所示。由此可見，一個噪聲問題，它包括噪聲源、噪聲的傳播途徑和感受體三個要素。

2.4抑制噪聲的基本方法

（1）取決于感受體的電磁兼容性電磁兼容性EMC，它包含兩個方面要求：一方面要求感受體在正常運行過程中對所在環(huán)境產(chǎn)生電磁干擾不能超過一定限值;另一方面要求感受體對所在環(huán)境中存在電磁干擾具有一定程度抗擾度。

（2）盡可能的減少通過噪聲的傳播途徑中噪聲量的大小，在噪聲源的強度處進行抑制，這是抑制噪音最有效和最簡便的方法，也是抑制干擾最有效的措施。抑制噪音，降低電磁干擾的最基本的方法就是屏蔽、隔離和接地。

3　干擾現(xiàn)象及解決方案

3.1發(fā)電機組監(jiān)控儀的干擾

低濃度瓦斯發(fā)電機組所使用的監(jiān)控儀為江蘇海安恩達公司生產(chǎn)的J12VT-2A型燃氣發(fā)動機組監(jiān)控儀，原始設計為了發(fā)電機組美觀、結(jié)構(gòu)緊湊，監(jiān)控儀的安裝位置設計在了發(fā)電機組第十氣缸至第十二氣缸的側(cè)下方，監(jiān)控儀主要是采集發(fā)電機組轉(zhuǎn)速、油壓、水溫、油溫和增壓器油壓等技術(shù)參數(shù)，并通過RS485通信線與機組控制屏通信，機組控制屏通過監(jiān)控儀采集數(shù)據(jù)實現(xiàn)監(jiān)控或是使發(fā)電機組停機、分網(wǎng)等動作保護。

分析監(jiān)控儀所受的干擾主要來自發(fā)電機組，機組運行時隨曲軸轉(zhuǎn)動磁電機產(chǎn)出持續(xù)的高壓電，通過高壓線圈、火花塞等點火系統(tǒng)使機組活塞往返運動，使監(jiān)控儀隨機組產(chǎn)生輕微震動；同時發(fā)電機出口產(chǎn)生的三相交流電形成電磁干擾。對監(jiān)控儀的數(shù)據(jù)傳輸誤碼率增大，降低了數(shù)據(jù)采集的準確性，從而導致與其通信控制屏誤動作，機組分網(wǎng)或停機。

3.2發(fā)電機組監(jiān)控儀的干擾解決辦法

基于發(fā)電機組監(jiān)控儀受干擾的原因分析，鑒于發(fā)電機組現(xiàn)場的生產(chǎn)環(huán)境，其解決方法是將監(jiān)控儀與發(fā)電機組分離，實現(xiàn)監(jiān)控儀與發(fā)電機組安全的隔離距離，減少對其電磁干擾度。

3.3監(jiān)控儀傳感器連線的屏蔽和接地

監(jiān)控儀通過傳感器采集機組的水溫、油溫、油壓及發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)等數(shù)據(jù)參數(shù)，由表1監(jiān)控儀指示及保護動作列表可知，造成機組分網(wǎng)、停機的主要是油壓和轉(zhuǎn)數(shù)信號受到干擾誤動作。

在對地溝敷設電纜的檢查中，發(fā)現(xiàn)油壓和轉(zhuǎn)數(shù)傳感器線纜腐蝕嚴重，油壓和轉(zhuǎn)數(shù)傳感器線纜的屏蔽線均有不同程度的破損，且屏蔽線不連續(xù)。更換原有油壓和轉(zhuǎn)數(shù)傳感器雙絞線纜，改為雙絞線再加金屬

編織網(wǎng)線纜，克服雙絞線易受靜電感應的缺點，使其屏蔽效果更好。且新線纜的屏蔽線一端接監(jiān)控儀的外殼上接地，另一端懸空，只有這樣才能有效地屏蔽掉信號的干擾。

表1　監(jiān)控儀指示及保護動作列表

4　應用情況

通過對機組監(jiān)控儀與發(fā)電組的隔離及轉(zhuǎn)數(shù)傳感器與油壓傳感器線纜的改進，徹底地消除了發(fā)電機組對監(jiān)控儀的電磁干擾，解決了原來因監(jiān)控儀受干擾造成機組分網(wǎng)、停機的故障，改造后每月每臺機組比原來多運行60-120小時，多發(fā)電25000～50000千瓦時，每月多創(chuàng)造效益10000-15000元，同時掃清了生產(chǎn)阻礙，為低濃度發(fā)電機組的順利運行提供了保證。

作者簡介：王托（1978-），男，遼寧調(diào)兵山人，工程師。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.260