无线控制技术在斗轮机及叶轮给煤机中的应用

孙亚伟

(国电蓬莱发电有限公司，山东 蓬莱 265600)

0 引言

某发电公司1期为2台330 MW的燃煤机组，输煤系统中的煤场单路斗轮堆取料机为DQ1500/1500-35型悬臂式斗轮堆取料机。该斗轮堆取料机为既可堆料又可取料的一机两用联合设备。汽车卸煤沟煤斗下部设双路带式输送机，每路安装1台出力为100—1 000 t/h的桥式叶轮给煤机，其型号为QYG1000A。

1 信号传输电缆故障原因

1.1 斗轮机信号传输电缆故障

该发电公司斗轮机与集控室之间的信号传输借助电缆卷筒和控制卷缆来实现。斗轮机作业时需要频繁行走，卷缆在地面拖动，频繁受力；加上露天煤场环境恶劣，设备已使用10年，严重老化，卷缆中的控制信号线非常容易发生拉断故障，使斗轮机和皮带无法实现信号联锁，造成斗轮机和皮带出现堵煤、撒煤的生产事故。而控制信号线断芯又往往发生在内部，外部无法查看，增加了故障查找和处理难度。这种缺陷不仅会对生产造成不良影响，还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。

1.2 叶轮给煤机信号传输电缆故障

该发电公司2台叶轮给煤机均采用硬接线方式，采用拖缆进行信号传输。拖缆采用柔性电缆，

配合电缆小车实现沿轨道伸缩，达到跟随叶轮给煤机移动的目的。由于地煤沟脏、暗、潮湿、煤粉浓度高等特定环境，拖动电缆滑动的电缆滑车极易损坏。当电缆滑车发生故障时，极易造成挤压电缆后使控制信号线破皮，造成电缆接地或控制信号线被拽断。由于采用柔性电缆，电缆随着叶轮给煤机频繁行走，会造成电缆内部的控制信号线绝缘降低，出现信号时有时无现象，加重了设备检修人员故障查找和处理难度。叶轮给煤机控制电缆安装空间狭小，更换非常困难，更换工作量大。叶轮给煤机每侧只有1根控制电缆，每次更换时需要移动动力电缆，再加上大量的校线工作，每次更换需耗时7—8 h，严重影响机组安全生产。

2 工业无线控制技术特点

工业无线控制技术是继现场总线之后，工业控制领域的又一热点技术，是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术。使用该技术有如下优点。

(1) 降低成本，缩短工期。当要把相距数千米到数十千米距离的远程站点相互连接通信时，采用有线的方式，架设长距离的电缆或者挖掘漫长的电缆沟，完成这个工程可能要几个月的时间，还需要大量的人力和物力。用通信模块建立无线数据传输的方式，只需架设适当高度的天线，几天或者几周就可以完成。相比之下，无线的方式可迅速组建起通信链路，工程耗时大大缩短，节省了大量劳动力。

(2) 不受地形限制。有线通信的局限性大，在遇到特殊的应用环境，比如山地、湖泊、林区等地理环境或是移动物体等布线比较困难的环境时，有线网络的布线工程将受到极强的制约。采用无线通信模块建立专用无线数据传输方式，将不受这些限制，拥有更广泛的适应性，几乎不受地理环境限制。

(3) 良好的升级扩展性能。用户组建好一个通信网络之后，常常会因为系统的需要而增加新的设备。如果采用有线的方式，需要重布新线，施工比较麻烦，而且还有可能破坏原来的通信线路。如果采用无线通信模块建立专用无线数据传输方式，只需将新增设备与无线通信模块相连接就可以实现系统的扩充，具有更好的扩展性，且避免二次施工所带来的费用支出。

(4) 设备维护更容易。有线通信链路的维护需沿线路检查，且出现故障时一般很难及时找出故障点。采用无线通信模块建立专用无线数据传输方式，只需维护通信模块，且出现故障时能快速找出原因，尽快恢复线路正常运行。

3 信号传输方式改造方案

3.1 斗轮机改造方案

3.1.1 系统组成

HSWD-1m斗轮堆取料机无线控制系统由主机控制箱和从机控制箱构成。主机控制箱安装在输煤程控室，从机控制箱安装在斗轮机上。主机控制箱包括：主机控制模块、数字无线模块、全向天线、馈线、电源模块、接线端子等。从机控制箱包括：从机控制模块、数字无线模块、全向天线、馈线、电源模块及接线端子等。该无线控制系统对原斗轮堆取料机的改造部分仅仅是替代原有控制拖缆，系统控制功能没有任何变动，可彻底避免控制拖缆损坏造成斗轮机无法连锁的问题。改造后的系统连接示意如图1所示。

3.1.2 工作原理

程控室通过主机控制箱将控制数据(允许堆料、允许取料、地面皮带运行等指令)发送给斗轮机从机装置，同时接收斗轮机从机控制箱发送过来的数据(堆料状态、取料状态、故障等状态信号)，从而实现程控室和斗轮机以及皮带的联锁功能，并可实时监控斗轮机的运行状态。

图1 具备绕射能力的斗轮机无线堆取料联锁装置

3.2 叶轮给煤机信号传输方式改造方案

3.2.1 系统组成

HSWD-2无线控制系统由叶轮给煤机主机装置和从机装置构成。主机装置安装在叶轮给煤机皮带入口处，从机装置安装在叶轮给煤机上。主(从)机包含控制主(从)机1台、无线通信模块1台、天线1个、隔离继电器和接线端子若干。对原系统的改造部分仅仅是脱开滑线或拖缆的连接，而没有其他任何机械电气的改动和控制功能的变动，并留出近一半的接口余量，以备通信控制功能的升级扩展之用。

3.2.2 工作原理

输煤集控室通过主机控制箱内的无线主机装置将控制数据(给煤机启动、停止、运行速度等指令)发射给叶轮给煤机无线从机装置，同时接收叶轮给煤机无线从机装置发射的监控数据(给煤机报警、电流、行走方向等)。叶轮给煤机从机装置通过无线电链路接收输煤集控发送的控制指令并返回监控状态，从而实现了中央集控室对叶轮给煤机运行方式和运行功能的远程控制，以及运行状态和运行位置的远程监视，完成叶轮给煤机全自动上煤过程。

4 改造效果

该发电公司完成斗轮机及叶轮给煤机的控制系统无线改造后，信号传输正常，设备运行可靠，未发生因信号传输问题造成设备故障停止的现象，大幅提高了设备的可靠性。

(1) 降低了设备生产维护成本。斗轮机及叶轮给煤机的控制系统无线改造后，解决了有线传输系统的使用缺陷，降低了维护人员的劳动强度，保证了生产的连续稳定，提高了设备管理水平。

(2) 提高了企业外部形象，减少了来煤卸车的延迟时间。系统改造后解决了因为信号输送故障导致设备停止运行的问题，提升了煤场接收来煤能力。

(3) 提高了机组安全运行的稳定性。系统改造后降低了设备故障率，有效提升了煤场供煤能力，保证了机组稳定运行。