數字無線技術在電廠葉輪給煤機改造中的應用

劉林虎

(陽城國際發電有限責任公司,山西陽城 048102)

數字無線技術在電廠葉輪給煤機改造中的應用

劉林虎

(陽城國際發電有限責任公司,山西陽城 048102)

在分析陽城國際發電有限責任公司葉輪給煤機原先載波控制問題的基礎上,根據現場的實際情況選用西門子可編程控制器和工業無線傳輸裝置替代以前的載波控制系統。闡述了無線可靠傳輸的原理、技術參數、程序編寫要點和改造過程。運行實踐表明經改造后的葉輪給煤機運行穩定,動作可靠,具有一定的推廣意義。

數字無線技術;葉輪給煤機;跳頻技術;可編程控制器

0 引言

陽城國際發電有限責任公司一期為6臺350 MW燃煤機組,二期為2臺600 MW機組,輸煤B系統汽車卸煤溝共有4臺橋式葉輪給煤機,由沈陽電力機械總廠制造,型號為QSG-1000,出力1 000 t/h,葉輪直徑φ 3 000 mm,葉輪由變頻器驅動,三相滑觸線供電,遠方控制為電力線載波控制,自投產以來多次出現故障,嚴重影響機組上煤。出現的問題主要表現在以下幾個方面。

a)經常出現葉輪給煤機控制畫面返回信號丟失,需要運行人員反復切斷葉輪電源,信號才能恢復,影響給機組上煤。

b)經常出現遠程操作命令失效,從程控畫面操作,就地機上可編程控制器PLC(Programmable Logic Control)收不到信號。

c)載波主站控制箱在電建施工期間內部進水,接線端子嚴重生銹,維修困難。

1 葉輪給煤機問題分析

給煤機出現問題后,技術人員在現場經過大量的測量和研究,認為問題原因如下。

a)出現返回信號丟失,主要是葉輪在行走過程中滑線接觸不好,載波信號是靠葉輪電源滑觸線傳輸,信號微弱,若滑觸線出現接觸不好,變頻器還可以運行,但載波信號就長時間通訊中斷,造成載波主機數據自動清零,后來葉輪廠家在程序里延長了數據保持時間,但還是出現信號丟失,問題沒有根本解決。

b)出現操作命令失效,主要是載波器的信號質量不好,造成載波通訊中斷,命令信號丟失。

2 葉輪給煤機改造方案

2.1 葉輪給煤機遠方控制方式

經過咨詢其他電廠和網上查閱相關資料,葉輪給煤機遠方控制有以下幾種方式。

a)拖纜方式。采用1根24芯的扁電纜傳輸信號,電纜小車在行走過程中會出現拉斷,維護量大,維護費用高。

b)現場總線方式。現場總線方式需要增加兩芯滑觸線,在已建成的滑觸線上增加兩芯滑觸線,施工周期長,難度大,影響機組上煤。

c)電力線載波方式。就是利用葉輪的電源滑觸線傳輸控制信號,現在葉輪給煤機出現故障的原因是因滑觸線接觸不好,導致通訊中斷,若仍采用電力線載波,不能從本質上解決問題。

d)無線方式。早期電臺采用模擬信號發射方式,在煤溝狹小的范圍內會出現相互反射,造成相互干擾,模擬信號對于鋼筋混凝土結構的建筑穿透能力差,在煤溝這種環境中使用不理想。

e)數字無線方式。數字無線技術是近幾年才發展起來的高科技技術,以前一直是軍事通訊研究的保密技術,無線發射和接受均為數字信號,低功耗,抗干擾能力強,通訊可靠。

2.2 葉輪給煤機改造具體方案

經過反復測試和論證,采用1對1數字無線技術替代現有載波系統是最佳方案。

a)無線主站安裝于煤溝端子轉接箱左側,從站安裝于葉輪給煤機的控制箱內,主站和從站之間采用西安奧宇公司生產的AWL-800/2型工業無線傳輸裝置進行無線通訊,主從控制器采用西門子公司的CPU226型PLC,模擬量模塊采用 EM235,開關量模塊采用EM222。陽城國際發電有限責任公司大部分PLC為西門子公司產品,技術人員對西門子PLC編程很熟悉,方便以后維護。

b)每臺葉輪給煤機都采用1對1無線通訊,4臺葉輪采用4套完全一樣的設備,只是無線信道、地址設置不同。1對1通訊,速度快,冗余性好,和1對多相比,可靠性高。

c)AWL-800/2型工業無線傳輸裝置采用2.4 G純數字跳頻擴頻技術FHSS(Frequency-Hopping Spread Spectrum),2.4 GHz頻段屬于全球免費開放頻段,無需申請,無需付費;FHSS技術中所謂跳頻就是發射器和接受器按照事先約定好的、只用雙方知道的順序不斷改變無線傳輸的頻率,如果有用信號和干擾信號在當前使用的傳輸頻率下發生沖突,數據包會被破壞而不能再用,由于數據包很小,并且能迅速被重復傳輸,不會出現數據丟失。FHSS不是抑制干擾,而是容忍干擾,每個傳輸數據包都會被校對,如果數據包被破壞了,這個數據包將不能再用,隨后使用下一個傳輸頻率的通訊會提供一個正確的數據包。FHSS技術頻率跳變圖見圖1。無線傳輸裝置和PLC的采用RS485接口,連接圖見圖2。主從PLC通訊流程圖見圖3,循環冗余校驗CRC(Cycic Redundancy Check)。

圖1 FHSS技術頻率跳變圖

圖2 無線傳輸裝置和PLC連接圖

圖3 主從PLC通訊流程圖

3 葉輪給煤機改造情況

4臺葉輪給煤機位于汽車卸煤溝,葉輪給煤機上煤量大,每臺葉輪給煤機改造時間要在2 d內完成,在開始改造之前要做好充分準備,主要按以下步驟進行。

a)認真分析葉輪廠家的技術圖紙和PLC程序,以前PLC為松下公司生產的FP0-T32CT型可編程控制器,確定葉輪給煤機就地與程控控制邏輯,編寫西門子PLC程序。

b)在沒有更換PLC之前,模擬現場動作邏輯試驗,確保 PLC控制邏輯正確,減少停機調試時間。

c)安裝無線主站控制箱,在載波主站左面安裝無線主站控制箱,考慮到汽車卸煤溝環境惡劣并且潮濕,因而無線主站采用不銹鋼控制箱,防護等級IP65。

d)無線主站控制箱內裝歐姆龍MY2NJ繼電器,4～20 mA變送器,24 V開關電源等,這些元件主要起到信號隔離作用,提高抗干擾性能,從輸煤程控遠程站到載波主站柜電纜感應電很高,有的高達140 V,如果直接加到PLC輸入端會造成誤動和拒動;從遠程站到載波主站的4～20 mA調速信號感應電也很高,如果不經過隔離變送器隔離會燒壞PLC模擬量模塊。

e)申請停電檢修,連接載波主站端子和無線主站之間的電纜,更換葉輪機上控制箱的 PLC,安裝工業無線傳輸裝置。

f)通電調試,測試葉輪給煤機所有功能,修改程序中不完善的地方。

g)跟班運行觀察有沒有無線通訊丟數據包現象,用對講機和手機進行干擾,均未出現數據丟失,信號質量指示燈顯示3級,信號質量良好。

h)葉輪行走時,行走警燈只動作2 s,查找電氣原理圖,葉輪行走啟動回路上并接有一個警燈,分析PLC程序,PLC的Q0.4 Q0.5輸出是一個短信號,把PLC的Q0.4 Q0.5改成長信號即可。

i)在調試時出現葉輪沒有轉速反饋,在無線主站檢查,隔離變送器電源輸入端接地,造成損壞,更換隔離變送器即可。

輸煤B系統汽車卸煤溝甲側1號、2號葉輪改造后,運行超過1 a多,經過跟蹤觀察,葉輪運行正常、良好,徹底解決了因為葉輪無反饋、命令失效等問題。運行人員不用反復給葉輪給煤機斷電、上電,加快了上煤速度,保證了機組安全運行。

4 結論

陽城國際發電有限責任公司葉輪給煤機改造中應用的數字無線技術,在國內屬于首創。前幾年有試驗采用模擬無線技術遙控葉輪給煤機,因效果不理想而宣布失敗。通過可編程控制器PLC技術和數字無線技術相結合,可以推廣到所有移動設備的控制系統,如卸料小車、斗輪堆取料機、行車等移動和轉動設備上,PLC既可以完成就地控制邏輯,又可以用標準的通訊協議和上位機通訊,很有推廣價值。

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[4] 王文君,黃德所,何幼林,等.基于OPNET的跳頻無線通信網絡仿真模型研究 [J].電腦知識與技術,2008,3(21):425-428.

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Digital Wireless Technology in Power Plant Impeller Coal Feeder Innovation

LIU Lin-hu
(Yangcheng International Power Generation Co.Ltd,Yangcheng,Shanxi 048102,China)

It is presented of the principle of reliable wireless transmission,technical parameters,program writing keypoints and innovation process in this paper,based on the analysis of the original carrier wave control problems of the Impeller Coal Feeder in Yangcheng International Power Generation Co.,Ltd,and the selection of Siemens Programmable Logic Controller PLC and industrial wireless devices to replace the previous carrier wave control system as per the actual situation of the site.The operation of the innovated impeller coal feeder is stable with reliable action and is proposed to apply widely.

digital wireless technology;impeller coal feeder;hopping technology;PLC

TK223.24

B

1671-0320(2010)01-0068-03

2009-11-16,

2009-12-16

劉林虎 (1974-),男,山西臨汾人,1996年畢業于太原理工大學計算機應用專業,工程師,從事電廠儀控系統管理、檢修工作。