叶轮给煤机加装位置系统(无线控制系统)改造

叶轮给煤机加装位置系统(无线控制系统)改造

范士勇

（山西鲁晋王曲发电有限责任公司山西潞城047500）

摘要：王曲电厂输煤系统6台叶轮给煤机控制箱经多年运行已经老化，柜内完全被煤粉覆盖，线号无法识别；叶轮给煤机控制拖缆因常年运行，电缆老化严重，并且电缆已无备用芯，无法加装位置信号；现场无实际位置信号指示，运行人员的操作都是凭感觉进行，只能通过和现场人员对讲机喊话，运行操作极不方便。经多方调研，将控制回路升级为无线控制系统并且加装位置信号，该系统经过三个月实际运行，叶轮动画位置显示十分清晰，操作人员能有效地了解设备实时运行情况，能更加方便的进行科学配煤。该产品的成功应用，大幅减轻了运行工作压力，对安全生产起到的推动性作用，值得推荐。

关键词：改造叶轮无线反射式射频定位2.4G移动拖缆替代控制

一、引言

王曲电厂一期工程建设2台600MW国产超临界燃煤发电机组。输煤系统共有6台叶轮，一直没有显示实际位置信号。叶轮给煤机自建厂以来一直使用至今，多年的超负荷运行已经导致设备老化，设备老化导致设备运行中经常出现问题，严重影响机组正常上煤秩序，不利于整个电厂的发电安全。

二、存在问题及分析

叶轮给煤机工作现场空气潮湿、粉尘更是严重超标。当前控制电缆和电源电缆均依靠电缆小车承力，后期增加的喷淋系统水管也在电缆小车上，导致电缆小车负荷太重，造成电缆小车轨道变型，电缆小车行走过程出现卡死，多次出现控制电缆断芯现象，每次维修都是寻找备用电缆备用芯，在备用芯用完后，如果不彻底决绝这一问题，即使换上新的电缆，更新电缆最多可以使用2年。由于现场灰尘大且潮湿，电缆小车负荷大，其本身也容易坏，滑车一旦卡死,就造成控制电缆拉断或者断芯等现象。现场无实际位置信号指示，运行人员的操作都是凭感觉进行，只能通过和现场人员对讲机喊话，运行操作极不方便。叶轮给煤机卸煤沟下环境恶劣，电缆拉断后，在更换电缆时，检修人员在现场会至少工作1天时间，多则2、3天，对人员的身心健康也是一个较大的隐患。

综合以上原因，叶轮给煤机目前存在的问题主要表现在以下几点

1.控制电缆反复来回移动，经常出现断芯故障；当出现控制电缆断芯故障后，叶轮不能从远方控制，工人就地操作，对现场工作人员的身体健康非常不利。

2.多根控制电缆挂在一个电缆小车上，造成轨道变形，经常出现小车卡到轨道上，不能移动。

3.电缆芯数有限，投运后在增加一些控制功能困难，升级成本很大。

4.控制电缆出现故障后，维修困难；电缆小车安装在20米的高空，当某根电缆的其中一芯出现故障后，没法查出电缆断芯的确切位置，必须更换整根电缆，更换工作量大，时间长。

5.叶轮控制电缆为专用软橡胶电缆，需要专门定做，每台给煤机每年更换电缆的费用约高至7、8万元，维护费用很高。

6.叶轮控制箱为碳钢，多年运行已经老化，柜内完全被煤粉覆盖，线号无法识别，系统故障率高。

7.控制室无法实时了解叶轮具体行走位置情况，不利于科学配煤。

三、技改可行性调研

经咨询无线控制厂家，网络搜索相关资料并汇总统计，拟从控制箱、控制拖缆、位置显示几点着手升级改造：

1、控制箱：叶轮就地控制箱更换为全新不锈钢高防护控制箱，箱体采用双层门，大门套小门，小门带观察窗设计。该设计能确保柜内元器件最少暴漏在粉尘环境中，延长电子元器件使用寿命。

2、控制拖缆：选用无线方式替代现有控制拖缆，用空气作为传输介质，无物理损耗，不会出现拉断等情况。即使模块损坏，更换周期不超过20分钟，无需校线，降低专业技术人员需求。并且后期扩展其他功能也非常简单，不在考虑重新敷设电缆。该技术已在国内各大电厂广泛使用，是一种成熟可靠的解决方案。

3、位置显示：利用无线控制方式搭建的控制平台，理论上可以做到点位无限扩展，再次增加位置显示功能将很容易。本次增加反射式位置定位及显示功能，该系统采用无线射频技术，无需直接接触，无物理触点，低故障率。轻松实现拨煤区域任意点的定点拨煤，也可以选择拨煤区域的任意区间拨煤。

四、改造过程

叶轮给煤机是输煤系统的煤源设备，可靠性要求高。根据前期调研结果，决定让专业的无线控制厂家进行改造。这次改造时间选在9月份机大修期间，计划30天改造完毕，具体改造步骤如下。

1、叶轮本体上拆除原碳钢控制箱，安装无线机上站控制箱和天线。

2、拆除原叶轮地面端子箱，在该位置安装无线远程站控制箱和天线。

3、在集控室DCS控制柜后面安装无线主站，并通过硬接线方式与元DCS控制柜信号一一对应。

4、无线机上站与无线远程站采用2.4G无线方式进行通信，无线远程站与无线主站利用原来集控室到叶轮卸煤沟的控制电缆，通过RS485通讯协议进行连接。形成一套从集控室到叶轮给煤机本体的有线+无线的控制链路。移动部分采用无线控制，降低物理故障损坏率；不移动部分采用RS485有线通讯方式，利用原有线路，减少敷设电缆带来的人力物力成本。该方式预留扩展接口，后期可自由增加各类功能，只需要增加响应的扩展模块即可。

5、修改上位机画面，增加动画显示功能，

6、为保证正常上煤秩序，叶轮给煤机应试执行安装一台、调试一台、完成一台的技术措施，不影响其它设备正常上煤。

7、安装工作完成后进入调试阶段，调试前用万用表检查各个回路及接线有无错误，确认无误后联系运行当班人员送电调试。通电调试机上站、远程站站和主站，模拟测试完所有信号后进行联调。

8、回路调试完成后测试无线控制功能，观察PLC、变频器、控制面板指示灯及状态反馈是否正常，同时发送叶轮控制指令，观察相对应的状态反馈是否准确。

9、试运行，完成测试顺序后，在当班运行人员的配合下，完成控制柜的试运行任务，确认与设计功能完全一致后交付就地使用。

五、改造中出现的问题

1、#4、#6叶轮给煤机经常出现远程无法控制情况。最终解决方案为：将原有全向天线改为定向天线，信号由四面八方散射改为集中一个方向发射，增强信号强度，降低散射量，问题解决。

2、调试过程中，出现反馈状态与控制命令相反、设定参数与实际偏差，控制逻辑不合理等情况，通过修改上位机PLC控制逻辑，问题解决。

3、叶轮经常出现通讯故障，火车煤沟叶轮经常出现叶轮通讯故障，初步解决方式为断电重启。后经现场排查，确定为集控室到叶轮卸煤沟通讯电缆过长，PLC485通讯模块负荷过大形成死机情况导致。增加RS485隔离中继模块后，问题解决。

六、经济效益

叶轮的轨道以200米计算，控制电缆至少富余20%，每台叶轮需要开关量、模拟量拖缆各一根，紧控制拖缆就需要200×1.2×2=480米，平均以100元/米，每两年更换一次，每台叶轮就需要电缆材料费用4.8万元，人工费1万元，共计6万元，6台叶轮每两年紧电缆维护费支出就需要36万元，10年的费用费用为36×10=360万元；其中不包括更换电缆小车停运而带来的损失；而叶轮无线远程控制系统的设计寿命大于10年，费用为6台费用总共45万，10年可以节约300余万元，经济效益十分显著。

七、结论

本次叶轮无线控制系统改造，从开始论证方案到最后正式使用，做了大量研究和测试工作，叶轮采用无线控制在国内已属于十分成熟的技术，通过这次改造，为我厂无线技术的首次应用，为无线控制技术应用后续扩展应用积累了宝贵经验，同时也节约了更换电缆的费用，此技术值得在全国叶轮给煤机和大型移动设备远程控制方面推广。

参考文献

[1]2.4g无线通讯技术.网络.

[2]HSWD-2产品说明书.西安弘圣机电科技有限责任公司.

[3]《电气工程师手册》.中国电力出版社.

作者简介

范士勇（1978.2），男，山东莱芜人，本科学历，助理工程师，现任山西鲁晋王曲发电有限责任公司燃料部燃料运行专工。