張力機多機聯控系統研究

劉建鋒 翟 飛

（河南送變電工程公司，河南 鄭州450001）

1 研究背景和應用價值

特高壓建設是“十二五”電網發展的重中之重。未來五年國家將投資超過5 000億元，建成“三縱三橫”特高壓交流骨干網架和11項特高壓直流輸電工程，線路總長將達4萬km，形成交直流協調發展的堅強電網網架。隨著西部大型煤電、水電、核電和以風電、太陽能發電為主的可再生能源基地的加快建設，預計到2020年末，需要遠距離輸送的電力規模將超過4億kW。據報道，未來五年建設的“三縱三橫”特高壓網架，將把內蒙古、陜西、河北的風電、煤電通過三條縱向的特高壓通道送往華北、華中和華東，把北部的煤電和西南的水電通過三條橫向的特高壓通道送往華北、華中和長三角地區。而將西部能源送往東部電力負荷中心的主要方式就是建設特高壓輸電線路。

由于輸電能力的提高，導線向大截面和多分裂方向發展。目前500kV超高壓輸電線路導線主要有四分裂和六分裂，750～1 000kV特高壓輸電線路導線主要有六分裂和八分裂（分裂數為每相線的導線根數）。目前的張力放線設備有兩種：兩線張力機和四線張力機。四線張力機由于體積大、重量大，現場運輸、轉場不方便，很少使用。兩線張力機由于體積小、重量輕、運輸和轉場方便，深受用戶青睞。但是一次展放四分裂導線要用兩臺兩線張力機、兩個操作手，一次展放六分裂導線要用三臺兩線張力機、三個操作手，一次展放八分裂導線要用四臺兩線張力機、四個操作手。即在多分裂導線展放過程中，需要幾個人同時同步操作設備，而多人同時操作會存在無線電通訊溝通不及時、幾位操作手在配合上存在偏差而使設備不同步等問題，容易出現誤操作而發生生產事故。

為避免以上問題發生，本文進行張力機多機聯控系統的研究，實現一人操作多臺張力機，可以大大提高輸電線路架設的質量和安全性，降低工人勞動強度和人工成本，具有推廣價值。

2 要解決的問題和采取的措施

2.1 需要解決的問題

（1）在多分裂導線一次展放時，每臺張力機都需要一個操作手，幾位操作手在配合上存在偏差，不利于導線展放。

（2）張力隨放線速度的變化而波動變化，影響張力的穩定性。

2.2 采取的措施

（1）采用多機聯控系統，總控柜通過電纜和每臺張力機連接，一個人通過總控柜即可操作多臺張力機。

為滿足多分裂大截面導線的一次展放，采用兩臺或三臺2×70kN張力機聯控，一次展放四分裂或六分裂大截面導線。聯控方式為電氣有線遙控，一臺為主機，其他為輔機。

1）通過壓力傳感器采集信號，采用工程機械PLC控制器對信號進行分析，在總控柜的液晶顯示器上顯示。

2）通過電位計調整電比例溢流閥的壓力，在液晶顯示器上顯示液壓系統的壓力值，并轉化為導線的張力值。

3）在每臺張力機上都安裝手動和自動兩套張力調節系統，都有一個有線電氣遙控接口，連接到主機控制柜，主機控制柜與總控柜連接；一個操作手在總控柜上同時控制兩臺／三臺張力機，用于四分裂大截面導線、六分裂大截面導線一次展放的集中控制。

4）剎車電磁閥選用高性能防水電磁鐵，確保可靠；制動器控制采用機電混合控制，即使電氣部分出故障，制動器也不會拒制動或誤制動。

5）如果電氣系統故障，可以切換到手動模式，在每臺張力機上單獨操作，不會影響施工，并且電氣系統采用模塊化設計，很好更換。

（2）通過壓力反饋控制，實時監測壓力變化，通過控制電比例溢流閥，保持壓力恒定，實現智能恒壓力自動控制。

首先系統設定張力值，并在系統壓力穩定后，按下自動控制按鈕，此時控制系統自動根據當前壓力的變化調整輸出PWM的值從而控制其保持在設定的張力值范圍內。在自動模式下，如果手動改變外部電位計設定的張力值，系統將按照新設定的張力值控制電比例閥，使系統保持新設定的張力值。

3 控制系統說明（三機聯控）

系統描述：系統共使用兩個PLC控制器和一個6.4寸液晶顯示器。每個控制器分別控制三片電控比例閥，通過采集外部電位計的張力設定值，從而控制系統維持在設定的張力值范圍內；系統壓力由控制器采集壓力傳感器數據并在顯示器上實時顯示。三機聯控原理如圖1所示。

圖1 張力機三機聯控原理圖

3.1 控制內容

模式一：手動控制。系統實時采集外部電位計設定張力值，通過PLC內部計算輸出，PWM控制電控比例閥，使系統保持設定的張力值。

模式二：自動控制。首先系統設定張力值，并在系統壓力穩定后，按下自動控制按鈕，此時控制系統自動根據當前壓力的變化調整輸出PWM的值從而控制其保持在設定的張力值范圍內。在自動模式下，如果手動改變外部電位計設定的張力值，系統將按照新設定的張力值控制電控比例閥，使系統保持新設定的張力值。當張力設定值穩定后，張力波動值小于±5%。

總張力控制：用一個總張力電位計可以同時控制六個電控比例閥開口增減，當某一路電位計設定值為0時，默認疊加在此路上的總張力調節值自動為0，其他不變。

3.2 顯示內容

發動機數據顯示；六路系統的當前壓力值；六路電位計的當前張力值，即六根導線的張力值；六路PWM模擬量的當前輸出電壓值；傳感器等的標定頁面。

4 結語

張力機聯機控制系統的使用，解決了過去多分裂導線一次展放時由于多位操作手同時操作多臺張力機時配合、溝通不利造成的導線展放速度不勻等問題，實現了一個人操作幾臺機器，更有利于走板調平，在無轉角線段還可智能控制，自動控制壓力，使其不隨速度的變化而變化，更精確地控制張力，降低了工人勞動強度，提高了施工效率，增加了設備的使用安全性，提升了產品科技含量。目前，該系統已在1 000kV晉東南—南陽—荊州特高壓輸電、±800kV向家壩—上海特高壓輸電、±800kV錦屏—蘇南特高壓直流輸電等重點工程中發揮了重要作用，使用效果良好，保證了設備安全和施工質量。

［1］蔣平海.張力架線機械設備和應用［M］.2版.北京：中國電力出版社，2005.

［2］中華人民共和國國家發展和改革委員會.DL／T875—2004輸電線路施工機具設計、試驗基本要求［S］.北京：中國電力出版社，2004.

［3］孫成通.液壓傳動［M］.北京：化學工業出版社，2009.

［4］陳建明.電氣控制與PLC應用［M］.北京：電子工業出版社，2006.