斗轮机联锁控制缆信号无线传输的应用

祁海旺　杨波　李秋生　杨星利　张宏杰　杜红兵

摘 要：北方联合电力临河热电厂斗轮机（堆、取料机）控制信号的传输方式通过电缆卷筒拖动控制电缆的方式，由于堆、取料机作业量大，在取料机行走回转频率较高造成控制电缆容易被压断或拉断，行走频繁致使控制电缆出现损坏，故障率高，维修费用和备件费用投入较多的实际问题。将控制信号通过无线模块进行传输，运行可靠，可免维护、节约维修和备件费用，且保证了设备运行安全可靠，提高了工作效率。

关键词：斗轮机；控制电缆；无线传输；应用

前言

斗轮机（堆取料机）适用于大、中型火力发电厂、港口等工地的储料场，是堆取散装物料高效、连续作业的设备，在火力发电企业生产经营中占有举足轻重的地位。北方联合电力临河热电厂（以下简称临河热电厂） 一期工程配置 2 台斗轮机，用于发电任务取煤任务及翻车机来煤的堆煤任务 ，其取料出力为1000 t/h，堆料出力为1500 t/h， 有效行程230m，斗轮机设备的完好率决定了生产效率的提升。斗轮机供电方式和控制信号传输方式均采用卷筒式。

1 原设备的运行情况及改造的可行性

1.1 提出的原因：临河热电厂现今运行的斗轮堆取料机，其斗轮机与输煤控制室间的信号通信，由安装煤场中间的转接端子箱和斗轮机上的扁平电缆来完成。扁平拖缆通过滚轴卷筒机随着斗轮机前后移动，拖拽拉力对电缆损害很大。同时电缆卷筒转动与斗轮机行走经常会不同步，易造成电缆被拉断的问题，再考虑煤块的压砸，造成电缆表皮和内部线芯出现损伤不易修复。由于电厂斗轮机取料、堆料、频率相当高，一旦控制电缆被拉断，斗轮机与皮带间的联锁就无法继续运行，致使斗轮堆取料机与输煤系统的皮带不能进行联锁。如果电缆被拉断，斗轮机与输煤皮带机的连锁就失效，当皮带机故障停机时，斗轮堆取料机不能立即停止运转，经常造成堵煤事故的发生。控制缆一旦出现故障，轻则影响作业，重则停止生产。鉴于此种情况，迫切需要用低投入的无线传输方式进行技术改造。

1.2 改造的可行性

目前，多数火电厂斗轮堆取料机均采用扁平电缆的控制方式，存在着控制电缆被拉断的突出问题。另外，由于控制电缆长期在室外运行，易造成电缆老化。根据运行经验及电缆使用说明，电缆在恶劣环境下运行，至少2年就得更换1次，频繁地更换控制电缆不仅成本高且增加了维护的时间和人力。

经过反复研究，并对其他电厂斗轮机无线控制系统改造使用情况进行考察，证明采用无线控制系统替代通信电缆操控斗轮堆取料机，运行效果良好、安全、可靠，完全满足生产现场的各种技术要求。

2 改造方案

2.1 根据斗轮机无线控制系统在其他火力发电厂控制系统中的实际应用，结合北方联合电力临河热电厂斗轮堆取料机的运行方式，改造方案选用西安奥宇电力科技有限责任公司的DLK-5800型斗轮机无线控制系统。主机安装于输煤控制系统PLC控制子站柜内，通过10芯1.5普通电缆连接到输煤PLC控制柜内连接与斗轮机信号端子排上。主机的天线安装于输煤#2转运站的屋顶，通过专用馈线连接。从机安装于斗轮机PLC控制站（尾车PLC控制站），通过10芯1.0普通电缆连接到就地转接端子箱内斗轮机信号端子排上，天线放置于斗轮机尾车PLC控制站房顶。斗轮堆取料机信号传输系统见图1、图2。主机和从机之间采用数字无线通信，在控制室通过操作输煤程控的画面，实现斗轮机堆取料的远程监视与联锁控制。

2.2 无线传输模块技术参数介绍

2.2.1 功能描述 5路开关量实时传送，本地的5路开关状态能实时的在异地输出，即本地开关闭合，那么异地开关也闭合，本地开关断开，异地开关也断开。（图 3）

2.2.2 技术参数

主机、从机：开关量输入、输出各5路， 光电隔离，空接点，可靠性及稳定性高。

AYWM-2350数字无线模块技术参数：工作电源：DC12V，无线数传发射功率 ：0.1W，通信距离 ：3km，空中速率：2400bps，接口速率：9600bps，信道间隔：25kHz，频率稳定：±1.5ppm，误码率/灵敏度：10-6@-105，通信接口：RS232 RS485；具有拔码定义开关，拔码定义开开关：通过对拨码开关的设置，可以避免同一遥控范围有两套以上遥控系统同时工作时发生冲突，不同系统的模块应选用不同信道。

2.3 控制缆共传输 8 个开关量信号，包括斗轮机向中控传送的堆取料机准备好信号、堆取料机故障信号、允许堆料信号、直通作业信号，以及中控向斗轮机传送的允许取料、要求停机、要求直通、停机连锁信号。每个无线模块既要包括发射输入端，又要包括接收输出端。要求接收模块和发射模块的状态随时保持一致，不能出现误信号影响生产的正常进行。有以下理由认为此无线传输方案具有可行性：①通过信道的设置可以进行超过 8 个信号传输的干扰问题。②发射和接收的响应时间为毫秒级，不会因延时出现失误。③传输距离是实际距离的 2 倍以上，冗余量有足够保证。④经过春夏秋冬和异常天气的使用测试，无一次误信号。⑤费用低，改造工期短，没有了原系统的开关保护系统，故障率低。

3 无线传输技术的显著优点、改造后的效果

a）控制系统免维护，安全可靠、性能稳定；b）控制系统只需一次性投资，可以终身受益；c）控制系统安装简单方便；d） 系统改造后，不但完全满足现有的所有运行需要，还提高了斗轮机的可靠性和稳定性，减少维护成本。经济效益如下：斗轮机的拖缆长度以230米计算，需要2根扁形控制电缆，共460米，以120元/米，每两年更换一次，需要电缆材料费用5.5万元，人工费1万元，共计6.5万元，5年的费用费用为5×5=32.5万元；其中不包括更换电缆小车停运而带来的损失；而无线远程控制系统的设计寿命大于5年，费用为18万，5年可以节约14.5万元。

4 结束语

控制电缆系统改造后不但完全满足现有的技术要求，还大大提高了斗轮堆取料机运行的安全可靠性、工作的准确性，保证了工作效率，减轻运行、维护人员的劳动强度和工作量，降低运行和维护成本。

作者简介：祁海旺（1972-），男，内蒙古人，毕业于内蒙古工业大学热能与动力专业，助理工程师，专科，现从事发电厂热工管理工作。

杨波（1987年-），男，内蒙古人，毕业于华北电力学院热工自动化专业，助理工程师，本科，现从事发电厂热工工作。

李秋生（1970年-），男，内蒙古人，毕业于湛江水产学院应用电子专业，工程师，本科，现从事发电厂热工管理工作。

杨星利（1969年-），男，内蒙古人，本科，现从事发电厂生产管理工作。

张宏杰（1974年-），男，内蒙古人，毕业于华北电力学校热工自动化专业，助理工程师，专科，现从事发电厂热工工作。

杜红兵（1970年-），男，内蒙古人，毕业于哈尔滨理工大学热能动力工程，助理工程师，本科，现从事发电厂生产管理工作。