数字无线技术在电厂叶轮给煤机改造中的应用

刘林虎

(阳城国际发电有限责任公司,山西阳城 048102)

数字无线技术在电厂叶轮给煤机改造中的应用

刘林虎

(阳城国际发电有限责任公司,山西阳城 048102)

在分析阳城国际发电有限责任公司叶轮给煤机原先载波控制问题的基础上,根据现场的实际情况选用西门子可编程控制器和工业无线传输装置替代以前的载波控制系统。阐述了无线可靠传输的原理、技术参数、程序编写要点和改造过程。运行实践表明经改造后的叶轮给煤机运行稳定,动作可靠,具有一定的推广意义。

数字无线技术;叶轮给煤机;跳频技术;可编程控制器

0 引言

阳城国际发电有限责任公司一期为6台350 MW燃煤机组,二期为2台600 MW机组,输煤B系统汽车卸煤沟共有4台桥式叶轮给煤机,由沈阳电力机械总厂制造,型号为QSG-1000,出力1 000 t/h,叶轮直径φ 3 000 mm,叶轮由变频器驱动,三相滑触线供电,远方控制为电力线载波控制,自投产以来多次出现故障,严重影响机组上煤。出现的问题主要表现在以下几个方面。

a)经常出现叶轮给煤机控制画面返回信号丢失,需要运行人员反复切断叶轮电源,信号才能恢复,影响给机组上煤。

b)经常出现远程操作命令失效,从程控画面操作,就地机上可编程控制器PLC(Programmable Logic Control)收不到信号。

c)载波主站控制箱在电建施工期间内部进水,接线端子严重生锈,维修困难。

1 叶轮给煤机问题分析

给煤机出现问题后,技术人员在现场经过大量的测量和研究,认为问题原因如下。

a)出现返回信号丢失,主要是叶轮在行走过程中滑线接触不好,载波信号是靠叶轮电源滑触线传输,信号微弱,若滑触线出现接触不好,变频器还可以运行,但载波信号就长时间通讯中断,造成载波主机数据自动清零,后来叶轮厂家在程序里延长了数据保持时间,但还是出现信号丢失,问题没有根本解决。

b)出现操作命令失效,主要是载波器的信号质量不好,造成载波通讯中断,命令信号丢失。

2 叶轮给煤机改造方案

2.1 叶轮给煤机远方控制方式

经过咨询其他电厂和网上查阅相关资料,叶轮给煤机远方控制有以下几种方式。

a)拖缆方式。采用1根24芯的扁电缆传输信号,电缆小车在行走过程中会出现拉断,维护量大,维护费用高。

b)现场总线方式。现场总线方式需要增加两芯滑触线,在已建成的滑触线上增加两芯滑触线,施工周期长,难度大,影响机组上煤。

c)电力线载波方式。就是利用叶轮的电源滑触线传输控制信号,现在叶轮给煤机出现故障的原因是因滑触线接触不好,导致通讯中断,若仍采用电力线载波,不能从本质上解决问题。

d)无线方式。早期电台采用模拟信号发射方式,在煤沟狭小的范围内会出现相互反射,造成相互干扰,模拟信号对于钢筋混凝土结构的建筑穿透能力差,在煤沟这种环境中使用不理想。

e)数字无线方式。数字无线技术是近几年才发展起来的高科技技术,以前一直是军事通讯研究的保密技术,无线发射和接受均为数字信号,低功耗,抗干扰能力强,通讯可靠。

2.2 叶轮给煤机改造具体方案

经过反复测试和论证,采用1对1数字无线技术替代现有载波系统是最佳方案。

a)无线主站安装于煤沟端子转接箱左侧,从站安装于叶轮给煤机的控制箱内,主站和从站之间采用西安奥宇公司生产的AWL-800/2型工业无线传输装置进行无线通讯,主从控制器采用西门子公司的CPU226型PLC,模拟量模块采用 EM235,开关量模块采用EM222。阳城国际发电有限责任公司大部分PLC为西门子公司产品,技术人员对西门子PLC编程很熟悉,方便以后维护。

b)每台叶轮给煤机都采用1对1无线通讯,4台叶轮采用4套完全一样的设备,只是无线信道、地址设置不同。1对1通讯,速度快,冗余性好,和1对多相比,可靠性高。

c)AWL-800/2型工业无线传输装置采用2.4 G纯数字跳频扩频技术FHSS(Frequency-Hopping Spread Spectrum),2.4 GHz频段属于全球免费开放频段,无需申请,无需付费;FHSS技术中所谓跳频就是发射器和接受器按照事先约定好的、只用双方知道的顺序不断改变无线传输的频率,如果有用信号和干扰信号在当前使用的传输频率下发生冲突,数据包会被破坏而不能再用,由于数据包很小,并且能迅速被重复传输,不会出现数据丢失。FHSS不是抑制干扰,而是容忍干扰,每个传输数据包都会被校对,如果数据包被破坏了,这个数据包将不能再用,随后使用下一个传输频率的通讯会提供一个正确的数据包。FHSS技术频率跳变图见图1。无线传输装置和PLC的采用RS485接口,连接图见图2。主从PLC通讯流程图见图3,循环冗余校验CRC(Cycic Redundancy Check)。

图1 FHSS技术频率跳变图

图2 无线传输装置和PLC连接图

图3 主从PLC通讯流程图

3 叶轮给煤机改造情况

4台叶轮给煤机位于汽车卸煤沟,叶轮给煤机上煤量大,每台叶轮给煤机改造时间要在2 d内完成,在开始改造之前要做好充分准备,主要按以下步骤进行。

a)认真分析叶轮厂家的技术图纸和PLC程序,以前PLC为松下公司生产的FP0-T32CT型可编程控制器,确定叶轮给煤机就地与程控控制逻辑,编写西门子PLC程序。

b)在没有更换PLC之前,模拟现场动作逻辑试验,确保 PLC控制逻辑正确,减少停机调试时间。

c)安装无线主站控制箱,在载波主站左面安装无线主站控制箱,考虑到汽车卸煤沟环境恶劣并且潮湿,因而无线主站采用不锈钢控制箱,防护等级IP65。

d)无线主站控制箱内装欧姆龙MY2NJ继电器,4～20 mA变送器,24 V开关电源等,这些元件主要起到信号隔离作用,提高抗干扰性能,从输煤程控远程站到载波主站柜电缆感应电很高,有的高达140 V,如果直接加到PLC输入端会造成误动和拒动;从远程站到载波主站的4～20 mA调速信号感应电也很高,如果不经过隔离变送器隔离会烧坏PLC模拟量模块。

e)申请停电检修,连接载波主站端子和无线主站之间的电缆,更换叶轮机上控制箱的 PLC,安装工业无线传输装置。

f)通电调试,测试叶轮给煤机所有功能,修改程序中不完善的地方。

g)跟班运行观察有没有无线通讯丢数据包现象,用对讲机和手机进行干扰,均未出现数据丢失,信号质量指示灯显示3级,信号质量良好。

h)叶轮行走时,行走警灯只动作2 s,查找电气原理图,叶轮行走启动回路上并接有一个警灯,分析PLC程序,PLC的Q0.4 Q0.5输出是一个短信号,把PLC的Q0.4 Q0.5改成长信号即可。

i)在调试时出现叶轮没有转速反馈,在无线主站检查,隔离变送器电源输入端接地,造成损坏,更换隔离变送器即可。

输煤B系统汽车卸煤沟甲侧1号、2号叶轮改造后,运行超过1 a多,经过跟踪观察,叶轮运行正常、良好,彻底解决了因为叶轮无反馈、命令失效等问题。运行人员不用反复给叶轮给煤机断电、上电,加快了上煤速度,保证了机组安全运行。

4 结论

阳城国际发电有限责任公司叶轮给煤机改造中应用的数字无线技术,在国内属于首创。前几年有试验采用模拟无线技术遥控叶轮给煤机,因效果不理想而宣布失败。通过可编程控制器PLC技术和数字无线技术相结合,可以推广到所有移动设备的控制系统,如卸料小车、斗轮堆取料机、行车等移动和转动设备上,PLC既可以完成就地控制逻辑,又可以用标准的通讯协议和上位机通讯,很有推广价值。

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Digital Wireless Technology in Power Plant Impeller Coal Feeder Innovation

LIU Lin-hu
(Yangcheng International Power Generation Co.Ltd,Yangcheng,Shanxi 048102,China)

It is presented of the principle of reliable wireless transmission,technical parameters,program writing keypoints and innovation process in this paper,based on the analysis of the original carrier wave control problems of the Impeller Coal Feeder in Yangcheng International Power Generation Co.,Ltd,and the selection of Siemens Programmable Logic Controller PLC and industrial wireless devices to replace the previous carrier wave control system as per the actual situation of the site.The operation of the innovated impeller coal feeder is stable with reliable action and is proposed to apply widely.

digital wireless technology;impeller coal feeder;hopping technology;PLC

TK223.24

B

1671-0320(2010)01-0068-03

2009-11-16,

2009-12-16

刘林虎 (1974-),男,山西临汾人,1996年毕业于太原理工大学计算机应用专业,工程师,从事电厂仪控系统管理、检修工作。