抗干扰技术在低浓度瓦斯发电中的应用

王　托（铁法能源公司煤层气开发利用分公司,辽宁　调兵山　112700）



抗干扰技术在低浓度瓦斯发电中的应用

王托
（铁法能源公司煤层气开发利用分公司,辽宁调兵山112700）

摘 要:针对低浓度利用，从柴油机改进而来的瓦斯发电机组，在日常在生产运行中常受到信号、电磁干扰，出现的控制系统误动作、显示系统不准确、继电保护系统失灵等现象，提出了抗干扰技术在低浓度瓦斯发电中应用的必要性，对监控仪、传感器等感受体进行了抗干扰技术改进，解决了生产阻碍。

关键词:噪声；干扰；抗干扰技术；监控仪；转速传感器；油压传感器

1　引言

近些年来，随着瓦斯利用率的提高，国内企业利用低浓度瓦斯发电的积极性高涨，煤矿周边陆续有低浓度瓦斯发电站建立，铁法能源公司低浓度瓦斯发电场位于辽宁省调兵山市，总装机容量为17×500kW。是铁法能源公司实施煤层气综合开发利用项目之一，是利用煤矿井下抽采低浓度瓦斯为燃料进行发电的新型燃气发电场。

瓦斯发电机组为胜利油田胜利动力机械有限公司制造的500GF1-3RW型低浓度瓦斯发电机组，采用了电控燃气混合技术、瓦斯与空气先混合后增压技术、稀燃技术、缸温控制技术、TEM全电子控制技术，在低浓度瓦斯输送方面采用水位自控式水封阻火器、瓦斯管道专用阻火器及细水雾混合输送等技术，实现低浓度瓦斯的安全输送及瓦斯发电机组的安全可靠运行。

在生产运行初期，遇到了许多影响生产的技术难题，其中低浓度瓦斯发电机组常受到不明信号、电磁干扰，造成监控系统失灵、继电保护系统误报警失灵等现象最为棘手，严重干扰时直接导致机组分网、停车，易造成“拉瓦、抱瓦”等设备故障。加之停车后又需重新开启机组恢复生产，造成原班停滞2～3小时,全月停滞60～120小时,因干扰故障造成的机组分网、停车每年少发电量约45万度,同时又给原班生产劳动量增大，给生产运行带来很大的阻碍。

2　原因分析

2.1生产现场存在信号干扰

随着电子监控技术的推广和发展，在燃气发电机组上已经得到大规模的应用，在发电机房内除了布置狭长的进气管路外，还在发电机出口布置了三相交流电缆，还有数据监控仪、调速控制器等数据传输连线，在生产现场难免存在信号干扰，干扰就将影响数据监控仪、调速控制器等电子设备的正常运行及数据通信，严重影响燃气发电机组的运行生产，因此应充分认识到燃气发电机组生产运行中干扰的存在，对受感体进行“抗干扰技术”的改造，“抗干扰技术”就是将影响到控制系统正常工作的干扰减少到最小的一种方法。

2.2噪声和干扰

所谓噪声，是对所有使用的信号以外的信号的统称。当噪声的电压、电流、频率、周波大到一定程度时，足以在接收中造成骚扰使另一个电路产生误差显示，这就形成一种信号干扰。噪声是一种电子信号，它是不能消除的，而只能在量级上尽量减小直到不再产生起干扰。而干扰是指某种特殊效应，是噪声对电路造成的一种不良反应。

2.3构成噪声问题的三要素

典型的噪声路径如图1所示。由此可见，一个噪声问题，它包括噪声源、噪声的传播途径和感受体三个要素。

2.4抑制噪声的基本方法

（1）取决于感受体的电磁兼容性电磁兼容性EMC，它包含两个方面要求：一方面要求感受体在正常运行过程中对所在环境产生电磁干扰不能超过一定限值;另一方面要求感受体对所在环境中存在电磁干扰具有一定程度抗扰度。

（2）尽可能的减少通过噪声的传播途径中噪声量的大小，在噪声源的强度处进行抑制，这是抑制噪音最有效和最简便的方法，也是抑制干扰最有效的措施。抑制噪音，降低电磁干扰的最基本的方法就是屏蔽、隔离和接地。

3　干扰现象及解决方案

3.1发电机组监控仪的干扰

低浓度瓦斯发电机组所使用的监控仪为江苏海安恩达公司生产的J12VT-2A型燃气发动机组监控仪，原始设计为了发电机组美观、结构紧凑，监控仪的安装位置设计在了发电机组第十气缸至第十二气缸的侧下方，监控仪主要是采集发电机组转速、油压、水温、油温和增压器油压等技术参数，并通过RS485通信线与机组控制屏通信，机组控制屏通过监控仪采集数据实现监控或是使发电机组停机、分网等动作保护。

分析监控仪所受的干扰主要来自发电机组，机组运行时随曲轴转动磁电机产出持续的高压电，通过高压线圈、火花塞等点火系统使机组活塞往返运动，使监控仪随机组产生轻微震动；同时发电机出口产生的三相交流电形成电磁干扰。对监控仪的数据传输误码率增大，降低了数据采集的准确性，从而导致与其通信控制屏误动作，机组分网或停机。

3.2发电机组监控仪的干扰解决办法

基于发电机组监控仪受干扰的原因分析，鉴于发电机组现场的生产环境，其解决方法是将监控仪与发电机组分离，实现监控仪与发电机组安全的隔离距离，减少对其电磁干扰度。

3.3监控仪传感器连线的屏蔽和接地

监控仪通过传感器采集机组的水温、油温、油压及发动机转数等数据参数，由表1监控仪指示及保护动作列表可知，造成机组分网、停机的主要是油压和转数信号受到干扰误动作。

在对地沟敷设电缆的检查中，发现油压和转数传感器线缆腐蚀严重，油压和转数传感器线缆的屏蔽线均有不同程度的破损，且屏蔽线不连续。更换原有油压和转数传感器双绞线缆，改为双绞线再加金属

编织网线缆，克服双绞线易受静电感应的缺点，使其屏蔽效果更好。且新线缆的屏蔽线一端接监控仪的外壳上接地，另一端悬空，只有这样才能有效地屏蔽掉信号的干扰。

表1　监控仪指示及保护动作列表

4　应用情况

通过对机组监控仪与发电组的隔离及转数传感器与油压传感器线缆的改进，彻底地消除了发电机组对监控仪的电磁干扰，解决了原来因监控仪受干扰造成机组分网、停机的故障，改造后每月每台机组比原来多运行60-120小时，多发电25000～50000千瓦时，每月多创造效益10000-15000元，同时扫清了生产阻碍，为低浓度发电机组的顺利运行提供了保证。

作者简介：王托（1978-），男，辽宁调兵山人，工程师。

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