無線控制技術在斗輪機及葉輪給煤機中的應用

孫亞偉

(國電蓬萊發電有限公司，山東 蓬萊 265600)

0 引言

某發電公司1期為2臺330 MW的燃煤機組，輸煤系統中的煤場單路斗輪堆取料機為DQ1500/1500-35型懸臂式斗輪堆取料機。該斗輪堆取料機為既可堆料又可取料的一機兩用聯合設備。汽車卸煤溝煤斗下部設雙路帶式輸送機，每路安裝1臺出力為100—1 000 t/h的橋式葉輪給煤機，其型號為QYG1000A。

1 信號傳輸電纜故障原因

1.1 斗輪機信號傳輸電纜故障

該發電公司斗輪機與集控室之間的信號傳輸借助電纜卷筒和控制卷纜來實現。斗輪機作業時需要頻繁行走，卷纜在地面拖動，頻繁受力；加上露天煤場環境惡劣，設備已使用10年，嚴重老化，卷纜中的控制信號線非常容易發生拉斷故障，使斗輪機和皮帶無法實現信號聯鎖，造成斗輪機和皮帶出現堵煤、撒煤的生產事故。而控制信號線斷芯又往往發生在內部，外部無法查看，增加了故障查找和處理難度。這種缺陷不僅會對生產造成不良影響，還加重了運行操作人員和設備檢修人員的工作強度和維護難度。

1.2 葉輪給煤機信號傳輸電纜故障

該發電公司2臺葉輪給煤機均采用硬接線方式，采用拖纜進行信號傳輸。拖纜采用柔性電纜，

配合電纜小車實現沿軌道伸縮，達到跟隨葉輪給煤機移動的目的。由于地煤溝臟、暗、潮濕、煤粉濃度高等特定環境，拖動電纜滑動的電纜滑車極易損壞。當電纜滑車發生故障時，極易造成擠壓電纜后使控制信號線破皮，造成電纜接地或控制信號線被拽斷。由于采用柔性電纜，電纜隨著葉輪給煤機頻繁行走，會造成電纜內部的控制信號線絕緣降低，出現信號時有時無現象，加重了設備檢修人員故障查找和處理難度。葉輪給煤機控制電纜安裝空間狹小，更換非常困難，更換工作量大。葉輪給煤機每側只有1根控制電纜，每次更換時需要移動動力電纜，再加上大量的校線工作，每次更換需耗時7—8 h，嚴重影響機組安全生產。

2 工業無線控制技術特點

工業無線控制技術是繼現場總線之后，工業控制領域的又一熱點技術，是降低工業測控系統成本、提高工業測控系統應用范圍的革命性技術。使用該技術有如下優點。

(1) 降低成本，縮短工期。當要把相距數千米到數十千米距離的遠程站點相互連接通信時，采用有線的方式，架設長距離的電纜或者挖掘漫長的電纜溝，完成這個工程可能要幾個月的時間，還需要大量的人力和物力。用通信模塊建立無線數據傳輸的方式，只需架設適當高度的天線，幾天或者幾周就可以完成。相比之下，無線的方式可迅速組建起通信鏈路，工程耗時大大縮短，節省了大量勞動力。

(2) 不受地形限制。有線通信的局限性大，在遇到特殊的應用環境，比如山地、湖泊、林區等地理環境或是移動物體等布線比較困難的環境時，有線網絡的布線工程將受到極強的制約。采用無線通信模塊建立專用無線數據傳輸方式，將不受這些限制，擁有更廣泛的適應性，幾乎不受地理環境限制。

(3) 良好的升級擴展性能。用戶組建好一個通信網絡之后，常常會因為系統的需要而增加新的設備。如果采用有線的方式，需要重布新線，施工比較麻煩，而且還有可能破壞原來的通信線路。如果采用無線通信模塊建立專用無線數據傳輸方式，只需將新增設備與無線通信模塊相連接就可以實現系統的擴充，具有更好的擴展性，且避免二次施工所帶來的費用支出。

(4) 設備維護更容易。有線通信鏈路的維護需沿線路檢查，且出現故障時一般很難及時找出故障點。采用無線通信模塊建立專用無線數據傳輸方式，只需維護通信模塊，且出現故障時能快速找出原因，盡快恢復線路正常運行。

3 信號傳輸方式改造方案

3.1 斗輪機改造方案

3.1.1 系統組成

HSWD-1m斗輪堆取料機無線控制系統由主機控制箱和從機控制箱構成。主機控制箱安裝在輸煤程控室，從機控制箱安裝在斗輪機上。主機控制箱包括：主機控制模塊、數字無線模塊、全向天線、饋線、電源模塊、接線端子等。從機控制箱包括：從機控制模塊、數字無線模塊、全向天線、饋線、電源模塊及接線端子等。該無線控制系統對原斗輪堆取料機的改造部分僅僅是替代原有控制拖纜，系統控制功能沒有任何變動，可徹底避免控制拖纜損壞造成斗輪機無法連鎖的問題。改造后的系統連接示意如圖1所示。

3.1.2 工作原理

程控室通過主機控制箱將控制數據(允許堆料、允許取料、地面皮帶運行等指令)發送給斗輪機從機裝置，同時接收斗輪機從機控制箱發送過來的數據(堆料狀態、取料狀態、故障等狀態信號)，從而實現程控室和斗輪機以及皮帶的聯鎖功能，并可實時監控斗輪機的運行狀態。

圖1 具備繞射能力的斗輪機無線堆取料聯鎖裝置

3.2 葉輪給煤機信號傳輸方式改造方案

3.2.1 系統組成

HSWD-2無線控制系統由葉輪給煤機主機裝置和從機裝置構成。主機裝置安裝在葉輪給煤機皮帶入口處，從機裝置安裝在葉輪給煤機上。主(從)機包含控制主(從)機1臺、無線通信模塊1臺、天線1個、隔離繼電器和接線端子若干。對原系統的改造部分僅僅是脫開滑線或拖纜的連接，而沒有其他任何機械電氣的改動和控制功能的變動，并留出近一半的接口余量，以備通信控制功能的升級擴展之用。

3.2.2 工作原理

輸煤集控室通過主機控制箱內的無線主機裝置將控制數據(給煤機啟動、停止、運行速度等指令)發射給葉輪給煤機無線從機裝置，同時接收葉輪給煤機無線從機裝置發射的監控數據(給煤機報警、電流、行走方向等)。葉輪給煤機從機裝置通過無線電鏈路接收輸煤集控發送的控制指令并返回監控狀態，從而實現了中央集控室對葉輪給煤機運行方式和運行功能的遠程控制，以及運行狀態和運行位置的遠程監視，完成葉輪給煤機全自動上煤過程。

4 改造效果

該發電公司完成斗輪機及葉輪給煤機的控制系統無線改造后，信號傳輸正常，設備運行可靠，未發生因信號傳輸問題造成設備故障停止的現象，大幅提高了設備的可靠性。

(1) 降低了設備生產維護成本。斗輪機及葉輪給煤機的控制系統無線改造后，解決了有線傳輸系統的使用缺陷，降低了維護人員的勞動強度，保證了生產的連續穩定，提高了設備管理水平。

(2) 提高了企業外部形象，減少了來煤卸車的延遲時間。系統改造后解決了因為信號輸送故障導致設備停止運行的問題，提升了煤場接收來煤能力。

(3) 提高了機組安全運行的穩定性。系統改造后降低了設備故障率，有效提升了煤場供煤能力，保證了機組穩定運行。