無線通信在斗輪機的應用

張斌超

摘 要：斗輪堆取料機負責給全廠鍋爐供煤，運行過程中經常會出現聯鎖保護異常，影響供煤效率。常規控制通信信號經常誤發或拒發，通過改造為無線通信控制之后，很好的解決了通信問題，保證了聯鎖保護的正常，使整個供煤系統穩定有序地運行。

關鍵詞：斗輪機；通信；無線；電纜卷筒；控制

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A

概況：某廠儲煤系統分為A、B兩個煤場，分別配備兩臺斗輪機對左中右三個煤區進行作業。煤場堆取料機械為懸臂式斗輪堆取料機。懸臂式斗輪堆取料機用于矩形煤場，通過在固定軌道移動，懸臂回轉俯仰，將地面皮帶機上來的物料堆放在煤場或料場上的物料取到地面皮帶機上，為整個系統存取煤料。隨著節能降耗要求提高，機組參配煤比例的調整優化，斗輪機在燃料供給中的作用增強，在整個輸煤控制流程中的運行份額增加。因此對其聯鎖保護動作要求提高，以防止在堆取料過程中發生拒動、誤動，出現大規模撒煤、堵煤事件，導致無法保障機組燃料安全。

一、工作過程簡介

1 堆料作業過程

當斗輪機接到堆指令進行堆料作業時，操作人員應先調整斗輪機的作業位置，然后依次啟動升二尾車、懸臂皮帶機，尾車皮帶機，然后再通知地面控制室起動地面皮帶系統進行聯鎖作業。在堆料過程中可根據料場情況起動走行機構或回轉機構及俯仰機構以調整落料點位置。將地面皮帶供煤合理有序的堆入指定煤場位置，按煤種不同分別堆放。

2 取料作業過程

當本機接到指令取料作業時，操作人員應根據堆料情況先調整工作位置，然后降二尾車到位后，通知地面控制室起動地面皮帶系統，再依次起動懸臂皮帶機、斗輪裝置和回轉機構并將控制切至聯鎖位。在取料過程中，間斷地起動走行機構和俯仰機構以調整斗輪的合適工作位置將煤取至煤倉。

二、常規通信方式

1 常規通信采用電纜通信

在電纜通信中通過溝道、橋架、接線箱、扁纜及卷筒等設備將信號遠距離送至斗輪機。通信通道中有不同型號、不同電壓等級電纜的要求，命令及反饋電纜的區分。同時需注意在電纜溝道橋架中與高壓電纜距離等，作業點復雜、布線困難。

2 地面控制站與斗輪機之間共有：要求取料、要求堆料、要求直通、取料聯鎖、急停、取料狀態、允許直通、堆料狀態、堆料聯鎖、允許折返、機上故障、系統準備好共12個信號。這些信號為輸煤程控系統與斗輪機進行啟動、停止的互鎖和保護條件，失去任何信號將影響系統整體穩定性。

3 常規通信線路

上位機系統命令—煤場遠程站—斗輪地面接線柜—通信卷纜—碳刷系統—電氣室24VDC繼電器—回轉轉筒—PLC，斗輪機至遠程站反饋信號由遠程站110VDC沿同路取回。

三、常規通信存在問題

1 節點多、故障點復雜

常規通信線路因通過節點眾多，在故障出現時需要的維護人員相應增加。同時檢查時間較長，不利于混配煤計劃的執行，影響燃燒效率的優化。

2 常規通信使用電纜傳輸信號

電纜長時間使用出現老化，磨損短路、斷裂斷路等現象，使得故障點不易查找。當故障點在溝道等無法處理時需重新放置電纜，電纜敷設難度大，使故障時間延長，解鎖運行風險加大。同時隨著電纜老化，防火要求也隨之增高，加大了定期巡查的工作量，安全系數下降，造成人力成本大幅提高。

3 通信扁纜隨斗輪的移動在地面隨卷筒收放

地面電纜容易受到落物砸傷、意外劃傷、掩埋、人為誤傷，卷筒工作過程中轉動異常，也會造成卷纜的拉扯過度或扭動異常而造成扁纜受傷，導致通信信號異常，使得在作業過程中造成停機、撒煤等事故。且扁纜更換工作量大、成本高。

4 卷盤電機是控制電纜收放的機器，斗輪機的信號傳輸與控制依靠電纜控制方式來完成。斗輪機在工作過程中隨著煤料的變化需要不斷移動位置，這勢必會因為反復的走行而頻繁啟停卷盤電機。因此卷盤機在斗輪機工作過程中，必然會因為反復啟動而致使電機及其電氣回路產生一系列的故障，卷盤機故障不僅會造成安全事故，同時還會在很大程度上影響斗輪機的正常工作，導致斗輪機無法工作，其危害不言而喻。

5 作為卷盤機的重要組成部分，滑環承擔著機器旋轉與導電的重要作用，可以說滑環在卷盤電機中的作用不可代替，其核心作用也決定了其工作負擔，在常規斗輪機與卷盤電機的正常工作中滑環會處于高速運行狀態，如此勢必會產生大量的熱，如果長時間處于加熱狀態，滑環就會產生變形、脫落等問題。其次，滑環的結構比較特殊，因此容易進入灰塵，當灰塵積累到一定的程度，就會導致信號時有時無，這勢必會對斗輪機的正常生產造成不利影響，嚴重時還會發生錯位，導致短路，造成設備被燒壞。

常規通信方式在長時間使用過程中經常出現信號時斷時續現象，檢查有通信卷纜折斷虛接、碳刷磨損接觸不良、回轉轉筒部分磨損造成斷路接地等故障。且在運行中磁滯式電纜卷筒會出現電機過熱及電纜拖放纏繞故障，不同信號電壓等級在同一電纜易出現電源間短路。斗輪機聯鎖通信信號少、故障率高，影響整個系統運行的穩定性，容易造成撒煤、堵煤等現象，增加了運行人員的勞動強度，因此有必要對通信回路進行改造。

四、無線通信應用改造

1 將傳統電纜通信方式改為無線通信

信號的傳輸通過空氣為傳輸介質，經過一系列的信號編碼、解碼，經由發射接收裝置及控制通信接口等實現無線通信。

2 無線通信系統組成

控制主機、控制從機、通信模塊（包括天線）。控制系統主要由數字通道主機（DLK-6800/Z）、數字通道從機（DLK-6800/C），天線（AQC-230/3.5dB）、饋線（AQ50-3）等組成。

3 數字通道技術參數

工作電源：85～264VAC，50/60Hz、消耗電力30W

開關量輸入：主機10路，光電隔離，空接點；從機10路，光電隔離，空接點。

開關量輸出：主機10路，加2路故障點，繼電器輸出250VAC/30VDC、5A；從機10路，加2路故障點，繼電器輸出250VAC/30VDC、5A。

指示燈狀態說明：POWER紅燈亮表示工作電源運行；RX綠燈亮表示接收到數據；TX紅燈亮表示發射數據。

4 AYWM-2350數字無線模塊技術參數

工作電源：DC12V、無線數傳發射功率：0.1W、通信距離：2km空中速率：2400bps。接口速率：9600bps、信道間隔：25kHz、頻率穩定：±1.5ppm、誤碼率/靈敏度：10-6@-105，通信接口：RS232。

五、安裝調試與維護

1 控制主機選擇適當位置安裝于I/O站墻體上，信號及電源線就近走電纜管進柜。

2 控制從機安裝在斗輪機PLC室墻上，接線就近橋架進控制柜。

3 固定天線，并用饋線連接到主從機上；天線要安裝在室外開闊的地點，饋線的長度要求適當不要過長，否則會增加損耗。饋線要避免彎折，彎曲弧度應大于120°。

4 檢查電源輸入無誤后通電，主機上的紅色燈閃爍表示發射數據，綠色燈閃爍表示接收數據；通信正常時，發送指示燈和接收指示燈交替閃爍，若只有一個燈閃或是兩個燈都不閃，應檢查天線和數字無線模塊及電源是否正常，必要時更換新設備。

5 在主從機加模擬信號，對應模塊輸出燈亮，對應繼電器閉合，測試通道正常。

六、改造后效果

改造后信號傳輸變為：斗輪機PLC柜—無線系統—煤場遠程站，減少了傳輸中間環節，降低了故障率，聯鎖投入率達100%。無線通信投運后設備維護率低，穩定性提高，節約了電纜使用量，減少了通信卷筒部分的備件，節約了工人工時，降低了維護費用。極大地提高了整體輸煤控制系統的聯鎖穩定性，使參配煤比例更加完善，提高了機組運行效率，為節能降耗做出了有力的保障。

結語

本次斗輪機無線通信改造應用，經過實踐地檢驗是成功的。隨著無線通信的發展運用，電廠大型設備中將有更多常規通信系統可進行無線替代，在安全性、穩定性經過時間地檢驗后，無線通信的應用將有更廣闊的空間。

參考文獻

[1]張濤.電廠斗輪機無線通訊系統技術應用的探討[J].中國信息化，2013.

[2]西安奧宇斗輪機無線通信系統[Z].2013.