抗干擾技術在低濃度瓦斯發電中的應用

王　托（鐵法能源公司煤層氣開發利用分公司,遼寧　調兵山　112700）

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抗干擾技術在低濃度瓦斯發電中的應用

王托
（鐵法能源公司煤層氣開發利用分公司,遼寧調兵山112700）

摘 要:針對低濃度利用，從柴油機改進而來的瓦斯發電機組，在日常在生產運行中常受到信號、電磁干擾，出現的控制系統誤動作、顯示系統不準確、繼電保護系統失靈等現象，提出了抗干擾技術在低濃度瓦斯發電中應用的必要性，對監控儀、傳感器等感受體進行了抗干擾技術改進，解決了生產阻礙。

關鍵詞:噪聲；干擾；抗干擾技術；監控儀；轉速傳感器；油壓傳感器

1　引言

近些年來，隨著瓦斯利用率的提高，國內企業利用低濃度瓦斯發電的積極性高漲，煤礦周邊陸續有低濃度瓦斯發電站建立，鐵法能源公司低濃度瓦斯發電場位于遼寧省調兵山市，總裝機容量為17×500kW。是鐵法能源公司實施煤層氣綜合開發利用項目之一，是利用煤礦井下抽采低濃度瓦斯為燃料進行發電的新型燃氣發電場。

瓦斯發電機組為勝利油田勝利動力機械有限公司制造的500GF1-3RW型低濃度瓦斯發電機組，采用了電控燃氣混合技術、瓦斯與空氣先混合后增壓技術、稀燃技術、缸溫控制技術、TEM全電子控制技術，在低濃度瓦斯輸送方面采用水位自控式水封阻火器、瓦斯管道專用阻火器及細水霧混合輸送等技術，實現低濃度瓦斯的安全輸送及瓦斯發電機組的安全可靠運行。

在生產運行初期，遇到了許多影響生產的技術難題，其中低濃度瓦斯發電機組常受到不明信號、電磁干擾，造成監控系統失靈、繼電保護系統誤報警失靈等現象最為棘手，嚴重干擾時直接導致機組分網、停車，易造成“拉瓦、抱瓦”等設備故障。加之停車后又需重新開啟機組恢復生產，造成原班停滯2～3小時,全月停滯60～120小時,因干擾故障造成的機組分網、停車每年少發電量約45萬度,同時又給原班生產勞動量增大，給生產運行帶來很大的阻礙。

2　原因分析

2.1生產現場存在信號干擾

隨著電子監控技術的推廣和發展，在燃氣發電機組上已經得到大規模的應用，在發電機房內除了布置狹長的進氣管路外，還在發電機出口布置了三相交流電纜，還有數據監控儀、調速控制器等數據傳輸連線，在生產現場難免存在信號干擾，干擾就將影響數據監控儀、調速控制器等電子設備的正常運行及數據通信，嚴重影響燃氣發電機組的運行生產，因此應充分認識到燃氣發電機組生產運行中干擾的存在，對受感體進行“抗干擾技術”的改造，“抗干擾技術”就是將影響到控制系統正常工作的干擾減少到最小的一種方法。

2.2噪聲和干擾

所謂噪聲，是對所有使用的信號以外的信號的統稱。當噪聲的電壓、電流、頻率、周波大到一定程度時，足以在接收中造成騷擾使另一個電路產生誤差顯示，這就形成一種信號干擾。噪聲是一種電子信號，它是不能消除的，而只能在量級上盡量減小直到不再產生起干擾。而干擾是指某種特殊效應，是噪聲對電路造成的一種不良反應。

2.3構成噪聲問題的三要素

典型的噪聲路徑如圖1所示。由此可見，一個噪聲問題，它包括噪聲源、噪聲的傳播途徑和感受體三個要素。

2.4抑制噪聲的基本方法

（1）取決于感受體的電磁兼容性電磁兼容性EMC，它包含兩個方面要求：一方面要求感受體在正常運行過程中對所在環境產生電磁干擾不能超過一定限值;另一方面要求感受體對所在環境中存在電磁干擾具有一定程度抗擾度。

（2）盡可能的減少通過噪聲的傳播途徑中噪聲量的大小，在噪聲源的強度處進行抑制，這是抑制噪音最有效和最簡便的方法，也是抑制干擾最有效的措施。抑制噪音，降低電磁干擾的最基本的方法就是屏蔽、隔離和接地。

3　干擾現象及解決方案

3.1發電機組監控儀的干擾

低濃度瓦斯發電機組所使用的監控儀為江蘇海安恩達公司生產的J12VT-2A型燃氣發動機組監控儀，原始設計為了發電機組美觀、結構緊湊，監控儀的安裝位置設計在了發電機組第十氣缸至第十二氣缸的側下方，監控儀主要是采集發電機組轉速、油壓、水溫、油溫和增壓器油壓等技術參數，并通過RS485通信線與機組控制屏通信，機組控制屏通過監控儀采集數據實現監控或是使發電機組停機、分網等動作保護。

分析監控儀所受的干擾主要來自發電機組，機組運行時隨曲軸轉動磁電機產出持續的高壓電，通過高壓線圈、火花塞等點火系統使機組活塞往返運動，使監控儀隨機組產生輕微震動；同時發電機出口產生的三相交流電形成電磁干擾。對監控儀的數據傳輸誤碼率增大，降低了數據采集的準確性，從而導致與其通信控制屏誤動作，機組分網或停機。

3.2發電機組監控儀的干擾解決辦法

基于發電機組監控儀受干擾的原因分析，鑒于發電機組現場的生產環境，其解決方法是將監控儀與發電機組分離，實現監控儀與發電機組安全的隔離距離，減少對其電磁干擾度。

3.3監控儀傳感器連線的屏蔽和接地

監控儀通過傳感器采集機組的水溫、油溫、油壓及發動機轉數等數據參數，由表1監控儀指示及保護動作列表可知，造成機組分網、停機的主要是油壓和轉數信號受到干擾誤動作。

在對地溝敷設電纜的檢查中，發現油壓和轉數傳感器線纜腐蝕嚴重，油壓和轉數傳感器線纜的屏蔽線均有不同程度的破損，且屏蔽線不連續。更換原有油壓和轉數傳感器雙絞線纜，改為雙絞線再加金屬

編織網線纜，克服雙絞線易受靜電感應的缺點，使其屏蔽效果更好。且新線纜的屏蔽線一端接監控儀的外殼上接地，另一端懸空，只有這樣才能有效地屏蔽掉信號的干擾。

表1　監控儀指示及保護動作列表

4　應用情況

通過對機組監控儀與發電組的隔離及轉數傳感器與油壓傳感器線纜的改進，徹底地消除了發電機組對監控儀的電磁干擾，解決了原來因監控儀受干擾造成機組分網、停機的故障，改造后每月每臺機組比原來多運行60-120小時，多發電25000～50000千瓦時，每月多創造效益10000-15000元，同時掃清了生產阻礙，為低濃度發電機組的順利運行提供了保證。

作者簡介：王托（1978-），男，遼寧調兵山人，工程師。

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