煤礦選煤廠電氣干擾分析及對策措施研究

趙樂琴

（陽煤集團二礦選煤廠，山西 陽泉 045008）

1 概述

陽煤集團二礦選煤廠位于二礦礦區(qū)的西南部，選煤廠下設七個隊四個組（站），設計洗選能力為810萬t/a。二礦選煤廠經(jīng)過兩次改擴建后形成了目前包括原煤儲備和儲存，重介—跳汰聯(lián)合洗煤工藝，商品煤儲裝外運及由濃縮、過濾、壓濾各環(huán)節(jié)組成的煤泥水處理系統(tǒng)構成的煤炭加工生產(chǎn)系統(tǒng)。隨著二礦選煤廠后期機械設備的不斷投入，在選煤過程中受電氣干擾經(jīng)常出現(xiàn)運輸控制系統(tǒng)紊亂、PLC控制系統(tǒng)發(fā)出錯誤指令等，根據(jù)礦統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2016年二礦選煤廠因電氣干擾造成大型機械設備燒毀共計2臺，集中控制系統(tǒng)紊亂調校5次，共計造成煤礦經(jīng)濟損失達70余萬元，對此二礦選煤廠技術人員通過技術例會，分析選煤廠主要的電氣干擾源，并根據(jù)實際情況提出了若干項合理的對策措施。

2 選煤廠主要電氣干擾源分析

陽煤集團二礦選煤廠電氣系統(tǒng)主要分為控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)兩大類，在選煤過程中控制系統(tǒng)受電氣干擾影響最大，如工業(yè)電視、通訊系統(tǒng)。儀表系統(tǒng)在受電氣干擾后會出現(xiàn)噪音大、信號傳遞錯誤、通訊字節(jié)丟、動作指令錯誤等，嚴重影響著選煤廠安全高效選煤，對此二礦選煤廠技術人員通過技術研究分析了電器干擾主要類型。

2.1 電源類干擾

二礦選煤廠在出現(xiàn)設備故障采用大功率電焊機進行維修時，以及在重介選煤時泵類變頻器都會產(chǎn)生高次諧波，高次諧波是對選煤廠電源系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的重要根源，對選煤廠電網(wǎng)穩(wěn)定性影響最大。而選煤廠中工業(yè)電視、調度通訊系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)等控制系統(tǒng)都使用統(tǒng)一電網(wǎng)，且控制系統(tǒng)信號強度差，一旦電網(wǎng)受干擾源影響，會直接導致控制系統(tǒng)中設備信號波動，影響著整個選煤廠工業(yè)電視系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)以及重介控制系統(tǒng)正常運行。雖然二礦選煤廠采用前端濾波器、電抗器對高次諧波進行過濾，但實際應用效果較差。

2.2 機械設備干擾

二礦選煤廠大型機械設備較多，如選煤機、跳汰機、重介質旋流器、高壓開關、輸送機等，這些大功率設備在運行狀態(tài)下電氣系統(tǒng)會產(chǎn)生不同頻率的電磁波，這些電磁波會對調度通訊系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)產(chǎn)生很大干擾，同時大功率設備在運轉時會產(chǎn)生大的振動和噪音，從而對周邊選煤設備產(chǎn)生很大的干擾。

2.3 射頻類干擾

選煤廠采用的大功率電焊機和泵類變頻器主要是通過動力電源及動力電纜實現(xiàn)運轉的，動力電纜在通電狀態(tài)下會發(fā)出射頻，而二礦選煤廠內(nèi)工業(yè)電視、通訊系統(tǒng)、集控系統(tǒng)的電纜與該動力電纜是混搭在一起的，該射頻會對控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，主要表現(xiàn)在工業(yè)電視信號失真、通訊噪音以及儀表數(shù)據(jù)不正常等，同時二礦選煤廠在幾次設備維修采用大功率電焊機時，電焊機四周的電氣設備也會受到干擾，特別是對PLC控制系統(tǒng)影響最大，經(jīng)常出現(xiàn)PLC 執(zhí)行模塊無序動作和通訊中斷現(xiàn)象。

3 選煤廠電氣干擾對策措施

為避免因電氣干擾造成選煤廠電氣設備故障，影響選煤廠安全穩(wěn)定選煤，陽煤集團二礦選煤廠根據(jù)干擾源類型，決定對電氣干擾采用抑制干擾源和切斷干擾源傳播途徑的方法進行防治。

3.1 抑制干擾源分析

（1）二礦選煤廠在泵類變頻器前端安裝一個線路電抗器，不僅可以抑制泵類變頻器電源側電壓，同時可畸變泵類變頻器產(chǎn)生的電流，從而降低對電源的干擾。該方法具有設備成本費用低、操作簡單等優(yōu)點，但是對高次諧波過濾作用不明顯，雖然可通過調大電抗器的電抗值，但是很容易造成設備電壓下降、出現(xiàn)故障等現(xiàn)象。

（2）為了進一步過濾高次諧波，選煤廠在泵類變頻器前端安裝LC無源濾波器，該濾波器通過調制可實現(xiàn)多級濾波，同時可以將有源補償器安裝到電源的并聯(lián)電路上，通過源補償器自身產(chǎn)生的反向電流對電源中正向諧波進行抑制。

（3）為了抑制射頻類干擾，二礦選煤廠在電氣設備周圍安裝抗射頻干擾濾波器，從而可有效將主電源傳導發(fā)射降低，降低射頻類干擾，同時為了防止長度超過100m的泵類變頻器非屏蔽動力電纜產(chǎn)生射頻干擾，二礦選煤廠在電機和泵類變頻器之間加裝電抗器。

3.2 切斷干擾源傳播途徑分析

（1）由于選煤廠共用的接地線是傳播干擾能量的主要途徑，所以為了切斷這一干擾傳播途徑，二礦選煤廠將控制系統(tǒng)與動力系統(tǒng)極地分開安裝，即將控制系統(tǒng)與動力系統(tǒng)極地安裝在不同位置的接地極上，彼此作為一個獨立的極地裝置。

（2）為防止普通動力電纜產(chǎn)生射頻干擾，二礦選煤廠引進了型號為 BYTO-2系列動力雙重屏蔽電纜作為大型設備的動力電纜，如跳汰機、重介質旋流器等，該型號電纜外部為聚乙烯絕緣護套，內(nèi)部為銅絲纏繞的銅包，從而可有效降低射頻干擾。

（3）由于二礦選煤廠原工業(yè)電視系統(tǒng)及PLC通訊系統(tǒng)采用的是普通電纜接入，射頻干擾大，通過技術研究后決定采用光纖接入，從而有效避免了射頻干擾對信號系統(tǒng)的影響。

（4）為防止多組電纜混搭在一起造成射頻干擾，二礦選煤廠通過技術研究決定將高壓電纜、動力電纜與控制電纜、儀表電纜以不同的架橋分開走向，同時將工業(yè)電視系統(tǒng)電纜、PLC控制系統(tǒng)電纜、儀表信號系統(tǒng)電纜采用全線穿鋼管的保護措施，可有效阻止射頻干擾。

4 結語

陽煤集團二礦選煤廠通過技術例會，分析該礦選煤廠主要的電氣干擾源，并通過技術研究提出了若干項對策措施，實踐證明采取對策措施后，2017年1月至6月，二礦選煤廠未發(fā)生一起因電氣干擾造成的選煤設備故障，大大提高了選煤廠選煤效率，降低了電氣事故率，全年可為煤礦節(jié)約成本費用大約50萬元，取得了顯著的經(jīng)濟效益，為其他煤礦選煤廠電器干擾防治提供了有力的實踐依據(jù)。