工業(yè)無線技術(shù)在1000MW機(jī)組性能試驗(yàn)中的應(yīng)用

摘 要：文章就工業(yè)無線技術(shù)在超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行了全面的闡述。對(duì)實(shí)施過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，并給出了有效解決實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：工業(yè)無線技術(shù)；無線變送器；性能試驗(yàn)

1 背景說明

工業(yè)無線技術(shù)是一種新興的工業(yè)通信技術(shù)，目前國際上主流的工業(yè)無線通信標(biāo)準(zhǔn)主要有WirelessHART和ISA100.11a。[1]

這項(xiàng)技術(shù)是基于智能數(shù)字儀表和無線技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它不僅能傳送現(xiàn)場變送器測量的值信號(hào)（如溫度、流量、壓力等），還可以像總線型儀表一樣同時(shí)輸出多種信息，如報(bào)警、測量單位、設(shè)備環(huán)境溫度、設(shè)備標(biāo)簽等。

2 技術(shù)介紹

在1000MW機(jī)組進(jìn)行性能試驗(yàn)，很大的現(xiàn)場工作量在于與對(duì)現(xiàn)場信號(hào)進(jìn)行采集匯總記錄。

傳統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)方式使用有線的溫度變送器、壓力變送器、差壓變送器等將所有信號(hào)采集并最終通過4～20Ma信號(hào)傳輸至最終的DAS采集裝置。

無線變送器與傳統(tǒng)變送器的主要區(qū)別在于，無線變送器在無需布線的前提下還提高了測量精度。

從圖1的對(duì)比就能看出在傳統(tǒng)變送器信號(hào)傳遞過程中的有線傳輸?shù)哪M量電流信號(hào)直接被無線傳輸?shù)臄?shù)字化信號(hào)替代，其中相對(duì)應(yīng)傳統(tǒng)變送器信號(hào)傳輸中所需的數(shù)/模，模/數(shù)轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)在無線變送器的信號(hào)傳遞過程中是不需要的。

3 網(wǎng)絡(luò)可靠性測試

火力發(fā)電廠的應(yīng)用環(huán)境通常由許多鋼結(jié)構(gòu)和建筑物組成，這都會(huì)對(duì)無線信號(hào)的傳輸產(chǎn)生干擾。

為確認(rèn)無線系統(tǒng)的信號(hào)覆蓋能力及穩(wěn)定性，選型時(shí)使用4天時(shí)間，對(duì)計(jì)劃使用的無線產(chǎn)品分別進(jìn)行了2次測試。

第一次測試（機(jī)組鍋爐房范圍）：

信號(hào)接收采樣平臺(tái)位置：#7號(hào)機(jī)疏水?dāng)U容器旁，爐側(cè)0米層。

測點(diǎn)位置：（1）送風(fēng)機(jī)出口風(fēng)道旁保溫箱內(nèi)，爐側(cè)0米。（2）一次風(fēng)機(jī)出口擋板旁保溫箱內(nèi)，爐側(cè)0米。（3）空預(yù)器旁保溫箱內(nèi)，爐側(cè)22.5米。

產(chǎn)品表現(xiàn)：保溫箱打開和關(guān)閉兩種狀態(tài)，以上測點(diǎn)均能連接迅速，信號(hào)穩(wěn)定，但信號(hào)強(qiáng)度略有下降。

第二次測試（機(jī)組汽機(jī)房范圍）：

信號(hào)接收采樣平臺(tái)位置：#7號(hào)機(jī)汽機(jī)平臺(tái)（發(fā)電機(jī)側(cè)），汽機(jī)房17米層。

測點(diǎn)位置：（1）除氧器旁，40米。（2）高加抽汽口，8.6米。

產(chǎn)品表現(xiàn)：各點(diǎn)信號(hào)連接正常，信號(hào)傳送正常，無延時(shí)。

基于以上測試結(jié)果判斷：（1）無線設(shè)備的連接穩(wěn)定性能與其中間是否有金屬障礙物有極大關(guān)聯(lián)。（2）無線變送器單體無信號(hào)時(shí)，可以通過組建mesh網(wǎng)絡(luò)建立通訊鏈路。

4 實(shí)際應(yīng)用

某機(jī)組修后性能試驗(yàn)，使用了無線產(chǎn)品組建無線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

系統(tǒng)使用的組網(wǎng)方式是：

無線變送器→無線基站→無線網(wǎng)關(guān)→數(shù)據(jù)采集服務(wù)器

采集系統(tǒng)使用了98臺(tái)壓力、差壓、絕壓無線變送器，84臺(tái)三通道無線溫度變送器。

由于單臺(tái)網(wǎng)關(guān)機(jī)支持的變送器數(shù)量有限（不超過100臺(tái)），不得不將整個(gè)無線網(wǎng)絡(luò)劃分為01、02網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段配置的變送器數(shù)量不超過100臺(tái)，這些無線變送器通過內(nèi)置電池工作，與無線通訊基站FDAP進(jìn)行無線通訊。

所有的無線通訊基站FDAP之間均能進(jìn)行無線通訊。

任意一臺(tái)無線變送器均能開啟或停用ROUTE路由功能來作為其它變送器的通訊節(jié)點(diǎn)，以便組建MESH網(wǎng)絡(luò)（一般不超過5級(jí)跳轉(zhuǎn)）。

2個(gè)網(wǎng)絡(luò)的所有數(shù)據(jù)通過MODBUS TCP通訊將最終收集的數(shù)據(jù)匯總至采集服務(wù)器中存檔，試驗(yàn)數(shù)據(jù)可通過excel報(bào)表導(dǎo)出。（詳見圖2）

整套系統(tǒng)已在多次試驗(yàn)中得到了驗(yàn)證，試驗(yàn)效果良好。

5 實(shí)施中出現(xiàn)的問題

5.1 無線網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)慢

在初期系統(tǒng)使用過程中碰到過無線網(wǎng)絡(luò)組建慢的問題。由于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)被劃分成2個(gè)子網(wǎng)，但在現(xiàn)場復(fù)原時(shí)發(fā)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中任何一個(gè)變送器上電后加入到網(wǎng)絡(luò)中速度較慢，需要30分鐘以上才能加入完畢。后發(fā)現(xiàn)，原來是當(dāng)時(shí)初始化配置時(shí)把所有變送器的路由功能打開，導(dǎo)致所有變送器都在做全路徑計(jì)算，降低了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作效率。

在之后的組網(wǎng)中，關(guān)閉了大部分節(jié)點(diǎn)的路由功能，僅僅開啟幾個(gè)較難連接位置測點(diǎn)變送器的路由功能，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行速度明顯加快，基本做到上電即連接。

5.2 無線信號(hào)覆蓋差

在初期使用中，還發(fā)生過多個(gè)設(shè)備在無線基站附近時(shí)，反而連接不上該基站，存在信號(hào)覆蓋差的問題。

后發(fā)現(xiàn)，由于無線基站信號(hào)是以立體橢圓半球方式覆蓋，太過靠近基站垂直線正負(fù)30度角度內(nèi)的變送器且距離較近（5米）反而處于信號(hào)死角中，在測點(diǎn)布置的過程中應(yīng)該注意避免。

在之后的組網(wǎng)中，盡量將變送器處于半球范圍內(nèi)，避開信號(hào)死區(qū)后，基本上能解決基站對(duì)汽機(jī)及鍋爐房范圍內(nèi)所有變送器的冗余覆蓋，即每臺(tái)變送器至少可以連接到2組不同的基站，有效改善網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。

6 結(jié)束語

通過將工業(yè)無線系統(tǒng)應(yīng)用于1000MW機(jī)組性能試驗(yàn)中，可以得到一些結(jié)論：（1）系統(tǒng)現(xiàn)場安裝時(shí)間能得到有效縮短；（2）無線系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用大大低于傳統(tǒng)有線系統(tǒng)。這種方式對(duì)于大型火力發(fā)電機(jī)組性能試驗(yàn)有著極大的優(yōu)化效果，是幫助縮短性能試驗(yàn)實(shí)施時(shí)間的有效方式。

參考文獻(xiàn)

[1]張建奇，黨洪濤，陳江天.工業(yè)無線關(guān)鍵技術(shù)ISA100.11a概述[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2012（11）.