无线通讯技术在发电厂斗轮机上的应用研究

黄 达，吴莉娟，张志鹏，陈康路，邓志昆

（中电投江西电力有限公司新昌发电分公司，江西南昌 330117）

0 引言

目前，国内大部分电厂的斗轮机与集控室之间的信号传输还是通过电缆卷筒和控制卷缆来实现的。对电厂来说，斗轮机作业时需要频繁地走行，卷缆由于在地面拖动且频繁受力，加上环境恶劣、运行老化，卷缆中的控制信号线非常容易出现拉断的现象，一旦出现故障时斗轮机无法实现信号连锁，导致皮带联锁不上，很容易造成斗轮机皮带堵煤的生产事故。加之控制线断芯往往在内部，外部无法查看，所以增加了故障查找及处理的难度。这种系统缺陷对生产会造成不良的影响，同时也加重了运行操作人员和设备检修人员的工作强度和维护难度。

1 无线通讯技术

1.1 无线通讯原理

无线通讯摆脱了传统通讯技术存在的不足，无需借助于有线连接就能实现机器之间的对话交流，这是我国通信行业技术革新的重要标志。无线通信主要借助无线电波连接，以达到各类数据信息传输的需要，将无线通讯技术广泛运用于工业生产中，可以对现场设备、仪器设施自动化控制，大大提高了工业生产效率。

1.2 与有线传输方式比较

在工业自动化场合，无线电的最大优势在于“无线”，建立通讯链路非常灵活、快捷。相对于有线传输方式，无线通讯具有以下几个方面的优点：

1）解决移动设备、旋转设备敷设线缆困难或根本不可能的通讯问题。

2）解决由于长距离、大范围布线行不通或不经济或维护太困难的通讯问题。

3）作为有线通讯网络（例如光纤）的备份或补充。

正如光纤通讯手段不能完全取代无线电通讯一样，反过来，无线电通讯手段也不能完全取代光纤通讯手段。无线通讯技术主要存在以下几项缺点：

1）无线通讯方式比有线传输方式的误码率更高，无线电通讯误码率（BER）指标：10-6，而光纤通讯的误码率（BER）指标为10-11。

2）无线通讯方式的传输速率比有限传输方式低，无线电通讯速率为百Mbps数量级，而光纤通讯速率为千Mbps数量级。

3）无线通讯方式的抗干扰性比有限传输更差，无线电通讯需要克服周围电磁环境影响，而光纤通讯不受周围电磁环境影响。

1.3 无线通讯技术改造的优点

1）将成熟的PLC技术、无线通讯技术应用到输煤程控与叶轮给煤机的远方控制，可解决现场控制滑缆问题多，只能就地控制的实际困难，实现集控室对叶轮给煤机上煤，进行控制及联锁。

2）按标准化、通用化及模块化有关规范考虑设计，控制系统按分层、分散控制思路设计，使用无线信号传输的手段，避免控制电缆被频繁地来回拖动造成的破损，以及由此带来的停机故障和维修工作量。

3）避免控制电缆和动力电缆共同架设所引起的控制信号干扰问题。

4）选用模块化的功能组态软件，提高软件可靠性，操作员终端人机界面友好。

2 系统解决方案

2.1 现场环境概述

为从根本上解决有线传输系统给斗轮机带来的设备缺陷，以方便维护，减少维护费用，降低生产运行和设备检修维护人员的劳动强度，保证生产的连续稳定运行并提高设备维护的管理水平，某火电厂决定对斗轮机实施无线通讯控制系统的改造。

该发电厂煤场一半位于露天，一半在干煤棚内，干煤棚是一个半封闭的铝合金结构，整个煤场大约长几百米，距离输煤程控室大约距离约两百米。煤场周围有很多大型的电气和机械设备，工业建筑。为了避免煤场周围较多的电磁干扰，所以就要求无线系统有高的发射功率和高灵敏度以及抗干扰能力。这样，无线通讯系统才能有可靠的通讯质量，保证工业控制通讯的实时性、可靠性和稳定性。

干煤棚的铝合金结构要求无线系统有高的发射功率和高灵敏度，而且无线电波在这种封闭的金属结构里会产生很多反射，应有足够地对系统抗多径干扰的能力。

2.2 系统解决方案

根据现场的实际情况，本着先进性，简洁性，可靠性为主，兼顾经济性的设计原则，分别在输煤程控室和两台斗轮机上配置无线通讯装置，无线通讯装置分别和程控室的程控PLC还有斗轮机上PLC直接通过网线连接，连接到PLC上的NOE以太网通讯模块。程控室PLC和斗轮机上PLC通过1对2的主从无线网络直接连接起来，这样从硬件接线的形式上完全取代了原有的卷缆有线系统，并且取代的是带来故障和不稳定的移动有线部分。程控室的输煤程控PLC和无线通讯装置作为主站通过无线通讯链路向斗轮机上的从站发送联锁控制数据，斗轮机上的从站接收到数据后，通过一个交换机将数据传输到斗轮机上PLC，通过机上PLC来控制斗轮机的一些作业（如斗轮皮带联锁）；斗轮机的一些运行状态信号和联锁信号也由机上PLC通过无线通讯链路返回到输煤程控PLC（如地面皮带联锁）。从而系统取代了有线卷缆，实现了机上PLC控制的无线通讯传输，无线通讯传输系统对于输煤程控PLC控制系统是“透明”的，从运行操作上来说就可以看作是原来的有线卷缆系统。只不过变为了更简单、灵活和可靠的工业无线传输方式。

系统架构图如图1所示：

图1 系统架构图

2.3 系统主要配置

系统主要配置如下：

1）3台工业无线电调制解调器。

2）高增益全向天线3套。

3）射频小线3根。

4）通信电源3套。

5）避雷器3套。

6）4口工业以太网交换机3台。

3 系统改造实施成效

斗轮机与输煤程控进行无线通讯改造后，信号传输正常、设备运行可靠，未发生因信号传输故障造成的斗轮机停止运行，大幅度提高了设备可靠性。

1）降低了生产维护成本。斗轮机与输煤程控进行无线通讯改造后，可以解决有线传输系统给斗轮机带来的设备缺陷，方便维护，减少维护费用，降低生产运行和设备检修维护人员的劳动强度，保证生产的连续稳定运行，并提升设备维护的管理水平。

2）提升企业外部形象，减少来煤卸车延时费。该系统实施改造后，有效解决了因信号传输故障造成的斗轮机停止运行的问题，煤场接待来煤的能力得到提升。

3）提高机组运行安全稳定性，保证机组接待负荷能力。斗轮机与输煤程控进行无线通讯改造后，降低了斗轮机的故障率，能有效提升煤厂的供煤能力，保证机组接待负荷不受此影响。

4 结束语

依照以上配置和解决方案对输煤程控与斗轮机的信号传输改造后，大大提高了设备可靠性，减少了设备故障发生概率，降低生产运行和设备检修维护人员的劳动强度，达到了预先设计的要求。通过对输煤程控系统的无线通讯技术的深入研究，对于改变当前我国电力企业输煤管理的落后状态，对实现其高度自动化有着重要的应用价值。