斗輪機聯(lián)鎖控制纜信號無線傳輸?shù)膽?/h1>
2013-04-29 16:05:47祁海旺楊波李秋生楊星利張宏杰杜紅兵
科技創(chuàng)新與應用 2013年6期
祁海旺 楊波 李秋生 楊星利 張宏杰 杜紅兵
摘 要：北方聯(lián)合電力臨河熱電廠斗輪機（堆、取料機）控制信號的傳輸方式通過電纜卷筒拖動控制電纜的方式，由于堆、取料機作業(yè)量大，在取料機行走回轉(zhuǎn)頻率較高造成控制電纜容易被壓斷或拉斷，行走頻繁致使控制電纜出現(xiàn)損壞，故障率高，維修費用和備件費用投入較多的實際問題。將控制信號通過無線模塊進行傳輸，運行可靠，可免維護、節(jié)約維修和備件費用，且保證了設備運行安全可靠，提高了工作效率。
關鍵詞：斗輪機；控制電纜；無線傳輸；應用
前言
斗輪機（堆取料機）適用于大、中型火力發(fā)電廠、港口等工地的儲料場，是堆取散裝物料高效、連續(xù)作業(yè)的設備，在火力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中占有舉足輕重的地位。北方聯(lián)合電力臨河熱電廠（以下簡稱臨河熱電廠） 一期工程配置 2 臺斗輪機，用于發(fā)電任務取煤任務及翻車機來煤的堆煤任務 ，其取料出力為1000 t/h，堆料出力為1500 t/h， 有效行程230m，斗輪機設備的完好率決定了生產(chǎn)效率的提升。斗輪機供電方式和控制信號傳輸方式均采用卷筒式。
1 原設備的運行情況及改造的可行性
1.1 提出的原因：臨河熱電廠現(xiàn)今運行的斗輪堆取料機，其斗輪機與輸煤控制室間的信號通信，由安裝煤場中間的轉(zhuǎn)接端子箱和斗輪機上的扁平電纜來完成。扁平拖纜通過滾軸卷筒機隨著斗輪機前后移動，拖拽拉力對電纜損害很大。同時電纜卷筒轉(zhuǎn)動與斗輪機行走經(jīng)常會不同步，易造成電纜被拉斷的問題，再考慮煤塊的壓砸，造成電纜表皮和內(nèi)部線芯出現(xiàn)損傷不易修復。由于電廠斗輪機取料、堆料、頻率相當高，一旦控制電纜被拉斷，斗輪機與皮帶間的聯(lián)鎖就無法繼續(xù)運行，致使斗輪堆取料機與輸煤系統(tǒng)的皮帶不能進行聯(lián)鎖。如果電纜被拉斷，斗輪機與輸煤皮帶機的連鎖就失效，當皮帶機故障停機時，斗輪堆取料機不能立即停止運轉(zhuǎn)，經(jīng)常造成堵煤事故的發(fā)生。控制纜一旦出現(xiàn)故障，輕則影響作業(yè)，重則停止生產(chǎn)。鑒于此種情況，迫切需要用低投入的無線傳輸方式進行技術(shù)改造。
1.2 改造的可行性
目前，多數(shù)火電廠斗輪堆取料機均采用扁平電纜的控制方式，存在著控制電纜被拉斷的突出問題。另外，由于控制電纜長期在室外運行，易造成電纜老化。根據(jù)運行經(jīng)驗及電纜使用說明，電纜在惡劣環(huán)境下運行，至少2年就得更換1次，頻繁地更換控制電纜不僅成本高且增加了維護的時間和人力。
經(jīng)過反復研究，并對其他電廠斗輪機無線控制系統(tǒng)改造使用情況進行考察，證明采用無線控制系統(tǒng)替代通信電纜操控斗輪堆取料機，運行效果良好、安全、可靠，完全滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的各種技術(shù)要求。
2 改造方案
2.1 根據(jù)斗輪機無線控制系統(tǒng)在其他火力發(fā)電廠控制系統(tǒng)中的實際應用，結(jié)合北方聯(lián)合電力臨河熱電廠斗輪堆取料機的運行方式，改造方案選用西安奧宇電力科技有限責任公司的DLK-5800型斗輪機無線控制系統(tǒng)。主機安裝于輸煤控制系統(tǒng)PLC控制子站柜內(nèi)，通過10芯1.5普通電纜連接到輸煤PLC控制柜內(nèi)連接與斗輪機信號端子排上。主機的天線安裝于輸煤#2轉(zhuǎn)運站的屋頂，通過專用饋線連接。從機安裝于斗輪機PLC控制站（尾車PLC控制站），通過10芯1.0普通電纜連接到就地轉(zhuǎn)接端子箱內(nèi)斗輪機信號端子排上，天線放置于斗輪機尾車PLC控制站房頂。斗輪堆取料機信號傳輸系統(tǒng)見圖1、圖2。主機和從機之間采用數(shù)字無線通信，在控制室通過操作輸煤程控的畫面，實現(xiàn)斗輪機堆取料的遠程監(jiān)視與聯(lián)鎖控制。
2.2 無線傳輸模塊技術(shù)參數(shù)介紹
2.2.1 功能描述 5路開關量實時傳送，本地的5路開關狀態(tài)能實時的在異地輸出，即本地開關閉合，那么異地開關也閉合，本地開關斷開，異地開關也斷開。（圖 3）
2.2.2 技術(shù)參數(shù)
主機、從機：開關量輸入、輸出各5路， 光電隔離，空接點，可靠性及穩(wěn)定性高。
AYWM-2350數(shù)字無線模塊技術(shù)參數(shù)：工作電源：DC12V，無線數(shù)傳發(fā)射功率 ：0.1W，通信距離 ：3km，空中速率：2400bps，接口速率：9600bps，信道間隔：25kHz，頻率穩(wěn)定：±1.5ppm，誤碼率/靈敏度：10-6@-105，通信接口：RS232 RS485；具有拔碼定義開關，拔碼定義開開關：通過對撥碼開關的設置，可以避免同一遙控范圍有兩套以上遙控系統(tǒng)同時工作時發(fā)生沖突，不同系統(tǒng)的模塊應選用不同信道。
2.3 控制纜共傳輸 8 個開關量信號，包括斗輪機向中控傳送的堆取料機準備好信號、堆取料機故障信號、允許堆料信號、直通作業(yè)信號，以及中控向斗輪機傳送的允許取料、要求停機、要求直通、停機連鎖信號。每個無線模塊既要包括發(fā)射輸入端，又要包括接收輸出端。要求接收模塊和發(fā)射模塊的狀態(tài)隨時保持一致，不能出現(xiàn)誤信號影響生產(chǎn)的正常進行。有以下理由認為此無線傳輸方案具有可行性：①通過信道的設置可以進行超過 8 個信號傳輸?shù)母蓴_問題。②發(fā)射和接收的響應時間為毫秒級，不會因延時出現(xiàn)失誤。③傳輸距離是實際距離的 2 倍以上，冗余量有足夠保證。④經(jīng)過春夏秋冬和異常天氣的使用測試，無一次誤信號。⑤費用低，改造工期短，沒有了原系統(tǒng)的開關保護系統(tǒng)，故障率低。
3 無線傳輸技術(shù)的顯著優(yōu)點、改造后的效果
a）控制系統(tǒng)免維護，安全可靠、性能穩(wěn)定；b）控制系統(tǒng)只需一次性投資，可以終身受益；c）控制系統(tǒng)安裝簡單方便；d） 系統(tǒng)改造后，不但完全滿足現(xiàn)有的所有運行需要，還提高了斗輪機的可靠性和穩(wěn)定性，減少維護成本。經(jīng)濟效益如下：斗輪機的拖纜長度以230米計算，需要2根扁形控制電纜，共460米，以120元/米，每兩年更換一次，需要電纜材料費用5.5萬元，人工費1萬元，共計6.5萬元，5年的費用費用為5×5=32.5萬元；其中不包括更換電纜小車停運而帶來的損失；而無線遠程控制系統(tǒng)的設計壽命大于5年，費用為18萬，5年可以節(jié)約14.5萬元。
4 結(jié)束語
控制電纜系統(tǒng)改造后不但完全滿足現(xiàn)有的技術(shù)要求，還大大提高了斗輪堆取料機運行的安全可靠性、工作的準確性，保證了工作效率，減輕運行、維護人員的勞動強度和工作量，降低運行和維護成本。
作者簡介：祁海旺（1972-），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學熱能與動力專業(yè)，助理工程師，?？?，現(xiàn)從事發(fā)電廠熱工管理工作。
楊波（1987年-），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于華北電力學院熱工自動化專業(yè)，助理工程師，本科，現(xiàn)從事發(fā)電廠熱工工作。
李秋生（1970年-），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于湛江水產(chǎn)學院應用電子專業(yè)，工程師，本科，現(xiàn)從事發(fā)電廠熱工管理工作。
楊星利（1969年-），男，內(nèi)蒙古人，本科，現(xiàn)從事發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。
張宏杰（1974年-），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于華北電力學校熱工自動化專業(yè)，助理工程師，?？?，現(xiàn)從事發(fā)電廠熱工工作。
杜紅兵（1970年-），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于哈爾濱理工大學熱能動力工程，助理工程師，本科，現(xiàn)從事發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。
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關鍵詞：斗輪機；控制電纜；無線傳輸；應用
前言
斗輪機（堆取料機）適用于大、中型火力發(fā)電廠、港口等工地的儲料場，是堆取散裝物料高效、連續(xù)作業(yè)的設備，在火力發(fā)電企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中占有舉足輕重的地位。北方聯(lián)合電力臨河熱電廠（以下簡稱臨河熱電廠） 一期工程配置 2 臺斗輪機，用于發(fā)電任務取煤任務及翻車機來煤的堆煤任務 ，其取料出力為1000 t/h，堆料出力為1500 t/h， 有效行程230m，斗輪機設備的完好率決定了生產(chǎn)效率的提升。斗輪機供電方式和控制信號傳輸方式均采用卷筒式。
1 原設備的運行情況及改造的可行性
1.1 提出的原因：臨河熱電廠現(xiàn)今運行的斗輪堆取料機，其斗輪機與輸煤控制室間的信號通信，由安裝煤場中間的轉(zhuǎn)接端子箱和斗輪機上的扁平電纜來完成。扁平拖纜通過滾軸卷筒機隨著斗輪機前后移動，拖拽拉力對電纜損害很大。同時電纜卷筒轉(zhuǎn)動與斗輪機行走經(jīng)常會不同步，易造成電纜被拉斷的問題，再考慮煤塊的壓砸，造成電纜表皮和內(nèi)部線芯出現(xiàn)損傷不易修復。由于電廠斗輪機取料、堆料、頻率相當高，一旦控制電纜被拉斷，斗輪機與皮帶間的聯(lián)鎖就無法繼續(xù)運行，致使斗輪堆取料機與輸煤系統(tǒng)的皮帶不能進行聯(lián)鎖。如果電纜被拉斷，斗輪機與輸煤皮帶機的連鎖就失效，當皮帶機故障停機時，斗輪堆取料機不能立即停止運轉(zhuǎn)，經(jīng)常造成堵煤事故的發(fā)生。控制纜一旦出現(xiàn)故障，輕則影響作業(yè)，重則停止生產(chǎn)。鑒于此種情況，迫切需要用低投入的無線傳輸方式進行技術(shù)改造。
1.2 改造的可行性
目前，多數(shù)火電廠斗輪堆取料機均采用扁平電纜的控制方式，存在著控制電纜被拉斷的突出問題。另外，由于控制電纜長期在室外運行，易造成電纜老化。根據(jù)運行經(jīng)驗及電纜使用說明，電纜在惡劣環(huán)境下運行，至少2年就得更換1次，頻繁地更換控制電纜不僅成本高且增加了維護的時間和人力。
經(jīng)過反復研究，并對其他電廠斗輪機無線控制系統(tǒng)改造使用情況進行考察，證明采用無線控制系統(tǒng)替代通信電纜操控斗輪堆取料機，運行效果良好、安全、可靠，完全滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的各種技術(shù)要求。
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2.1 根據(jù)斗輪機無線控制系統(tǒng)在其他火力發(fā)電廠控制系統(tǒng)中的實際應用，結(jié)合北方聯(lián)合電力臨河熱電廠斗輪堆取料機的運行方式，改造方案選用西安奧宇電力科技有限責任公司的DLK-5800型斗輪機無線控制系統(tǒng)。主機安裝于輸煤控制系統(tǒng)PLC控制子站柜內(nèi)，通過10芯1.5普通電纜連接到輸煤PLC控制柜內(nèi)連接與斗輪機信號端子排上。主機的天線安裝于輸煤#2轉(zhuǎn)運站的屋頂，通過專用饋線連接。從機安裝于斗輪機PLC控制站（尾車PLC控制站），通過10芯1.0普通電纜連接到就地轉(zhuǎn)接端子箱內(nèi)斗輪機信號端子排上，天線放置于斗輪機尾車PLC控制站房頂。斗輪堆取料機信號傳輸系統(tǒng)見圖1、圖2。主機和從機之間采用數(shù)字無線通信，在控制室通過操作輸煤程控的畫面，實現(xiàn)斗輪機堆取料的遠程監(jiān)視與聯(lián)鎖控制。
2.2 無線傳輸模塊技術(shù)參數(shù)介紹
2.2.1 功能描述 5路開關量實時傳送，本地的5路開關狀態(tài)能實時的在異地輸出，即本地開關閉合，那么異地開關也閉合，本地開關斷開，異地開關也斷開。（圖 3）
2.2.2 技術(shù)參數(shù)
主機、從機：開關量輸入、輸出各5路， 光電隔離，空接點，可靠性及穩(wěn)定性高。
AYWM-2350數(shù)字無線模塊技術(shù)參數(shù)：工作電源：DC12V，無線數(shù)傳發(fā)射功率 ：0.1W，通信距離 ：3km，空中速率：2400bps，接口速率：9600bps，信道間隔：25kHz，頻率穩(wěn)定：±1.5ppm，誤碼率/靈敏度：10-6@-105，通信接口：RS232 RS485；具有拔碼定義開關，拔碼定義開開關：通過對撥碼開關的設置，可以避免同一遙控范圍有兩套以上遙控系統(tǒng)同時工作時發(fā)生沖突，不同系統(tǒng)的模塊應選用不同信道。
2.3 控制纜共傳輸 8 個開關量信號，包括斗輪機向中控傳送的堆取料機準備好信號、堆取料機故障信號、允許堆料信號、直通作業(yè)信號，以及中控向斗輪機傳送的允許取料、要求停機、要求直通、停機連鎖信號。每個無線模塊既要包括發(fā)射輸入端，又要包括接收輸出端。要求接收模塊和發(fā)射模塊的狀態(tài)隨時保持一致，不能出現(xiàn)誤信號影響生產(chǎn)的正常進行。有以下理由認為此無線傳輸方案具有可行性：①通過信道的設置可以進行超過 8 個信號傳輸?shù)母蓴_問題。②發(fā)射和接收的響應時間為毫秒級，不會因延時出現(xiàn)失誤。③傳輸距離是實際距離的 2 倍以上，冗余量有足夠保證。④經(jīng)過春夏秋冬和異常天氣的使用測試，無一次誤信號。⑤費用低，改造工期短，沒有了原系統(tǒng)的開關保護系統(tǒng)，故障率低。
3 無線傳輸技術(shù)的顯著優(yōu)點、改造后的效果
a）控制系統(tǒng)免維護，安全可靠、性能穩(wěn)定；b）控制系統(tǒng)只需一次性投資，可以終身受益；c）控制系統(tǒng)安裝簡單方便；d） 系統(tǒng)改造后，不但完全滿足現(xiàn)有的所有運行需要，還提高了斗輪機的可靠性和穩(wěn)定性，減少維護成本。經(jīng)濟效益如下：斗輪機的拖纜長度以230米計算，需要2根扁形控制電纜，共460米，以120元/米，每兩年更換一次，需要電纜材料費用5.5萬元，人工費1萬元，共計6.5萬元，5年的費用費用為5×5=32.5萬元；其中不包括更換電纜小車停運而帶來的損失；而無線遠程控制系統(tǒng)的設計壽命大于5年，費用為18萬，5年可以節(jié)約14.5萬元。
4 結(jié)束語
控制電纜系統(tǒng)改造后不但完全滿足現(xiàn)有的技術(shù)要求，還大大提高了斗輪堆取料機運行的安全可靠性、工作的準確性，保證了工作效率，減輕運行、維護人員的勞動強度和工作量，降低運行和維護成本。
作者簡介：祁海旺（1972-），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學熱能與動力專業(yè)，助理工程師，?？?，現(xiàn)從事發(fā)電廠熱工管理工作。
楊波（1987年-），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于華北電力學院熱工自動化專業(yè)，助理工程師，本科，現(xiàn)從事發(fā)電廠熱工工作。
李秋生（1970年-），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于湛江水產(chǎn)學院應用電子專業(yè)，工程師，本科，現(xiàn)從事發(fā)電廠熱工管理工作。
楊星利（1969年-），男，內(nèi)蒙古人，本科，現(xiàn)從事發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。
張宏杰（1974年-），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于華北電力學校熱工自動化專業(yè)，助理工程師，?？?，現(xiàn)從事發(fā)電廠熱工工作。
杜紅兵（1970年-），男，內(nèi)蒙古人，畢業(yè)于哈爾濱理工大學熱能動力工程，助理工程師，本科，現(xiàn)從事發(fā)電廠生產(chǎn)管理工作。
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