無線通信在斗輪機(jī)的應(yīng)用

張斌超

摘 要：斗輪堆取料機(jī)負(fù)責(zé)給全廠鍋爐供煤，運(yùn)行過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)聯(lián)鎖保護(hù)異常，影響供煤效率。常規(guī)控制通信信號(hào)經(jīng)常誤發(fā)或拒發(fā)，通過改造為無線通信控制之后，很好的解決了通信問題，保證了聯(lián)鎖保護(hù)的正常，使整個(gè)供煤系統(tǒng)穩(wěn)定有序地運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：斗輪機(jī)；通信；無線；電纜卷筒；控制

中圖分類號(hào)：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

概況：某廠儲(chǔ)煤系統(tǒng)分為A、B兩個(gè)煤場(chǎng)，分別配備兩臺(tái)斗輪機(jī)對(duì)左中右三個(gè)煤區(qū)進(jìn)行作業(yè)。煤場(chǎng)堆取料機(jī)械為懸臂式斗輪堆取料機(jī)。懸臂式斗輪堆取料機(jī)用于矩形煤場(chǎng)，通過在固定軌道移動(dòng)，懸臂回轉(zhuǎn)俯仰，將地面皮帶機(jī)上來的物料堆放在煤場(chǎng)或料場(chǎng)上的物料取到地面皮帶機(jī)上，為整個(gè)系統(tǒng)存取煤料。隨著節(jié)能降耗要求提高，機(jī)組參配煤比例的調(diào)整優(yōu)化，斗輪機(jī)在燃料供給中的作用增強(qiáng)，在整個(gè)輸煤控制流程中的運(yùn)行份額增加。因此對(duì)其聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作要求提高，以防止在堆取料過程中發(fā)生拒動(dòng)、誤動(dòng)，出現(xiàn)大規(guī)模撒煤、堵煤事件，導(dǎo)致無法保障機(jī)組燃料安全。

一、工作過程簡(jiǎn)介

1 堆料作業(yè)過程

當(dāng)斗輪機(jī)接到堆指令進(jìn)行堆料作業(yè)時(shí)，操作人員應(yīng)先調(diào)整斗輪機(jī)的作業(yè)位置，然后依次啟動(dòng)升二尾車、懸臂皮帶機(jī)，尾車皮帶機(jī)，然后再通知地面控制室起動(dòng)地面皮帶系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖作業(yè)。在堆料過程中可根據(jù)料場(chǎng)情況起動(dòng)走行機(jī)構(gòu)或回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及俯仰機(jī)構(gòu)以調(diào)整落料點(diǎn)位置。將地面皮帶供煤合理有序的堆入指定煤場(chǎng)位置，按煤種不同分別堆放。

2 取料作業(yè)過程

當(dāng)本機(jī)接到指令取料作業(yè)時(shí)，操作人員應(yīng)根據(jù)堆料情況先調(diào)整工作位置，然后降二尾車到位后，通知地面控制室起動(dòng)地面皮帶系統(tǒng)，再依次起動(dòng)懸臂皮帶機(jī)、斗輪裝置和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)并將控制切至聯(lián)鎖位。在取料過程中，間斷地起動(dòng)走行機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu)以調(diào)整斗輪的合適工作位置將煤取至煤倉。

二、常規(guī)通信方式

1 常規(guī)通信采用電纜通信

在電纜通信中通過溝道、橋架、接線箱、扁纜及卷筒等設(shè)備將信號(hào)遠(yuǎn)距離送至斗輪機(jī)。通信通道中有不同型號(hào)、不同電壓等級(jí)電纜的要求，命令及反饋電纜的區(qū)分。同時(shí)需注意在電纜溝道橋架中與高壓電纜距離等，作業(yè)點(diǎn)復(fù)雜、布線困難。

2 地面控制站與斗輪機(jī)之間共有：要求取料、要求堆料、要求直通、取料聯(lián)鎖、急停、取料狀態(tài)、允許直通、堆料狀態(tài)、堆料聯(lián)鎖、允許折返、機(jī)上故障、系統(tǒng)準(zhǔn)備好共12個(gè)信號(hào)。這些信號(hào)為輸煤程控系統(tǒng)與斗輪機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)、停止的互鎖和保護(hù)條件，失去任何信號(hào)將影響系統(tǒng)整體穩(wěn)定性。

3 常規(guī)通信線路

上位機(jī)系統(tǒng)命令—煤場(chǎng)遠(yuǎn)程站—斗輪地面接線柜—通信卷纜—碳刷系統(tǒng)—電氣室24VDC繼電器—回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒—PLC，斗輪機(jī)至遠(yuǎn)程站反饋信號(hào)由遠(yuǎn)程站110VDC沿同路取回。

三、常規(guī)通信存在問題

1 節(jié)點(diǎn)多、故障點(diǎn)復(fù)雜

常規(guī)通信線路因通過節(jié)點(diǎn)眾多，在故障出現(xiàn)時(shí)需要的維護(hù)人員相應(yīng)增加。同時(shí)檢查時(shí)間較長(zhǎng)，不利于混配煤計(jì)劃的執(zhí)行，影響燃燒效率的優(yōu)化。

2 常規(guī)通信使用電纜傳輸信號(hào)

電纜長(zhǎng)時(shí)間使用出現(xiàn)老化，磨損短路、斷裂斷路等現(xiàn)象，使得故障點(diǎn)不易查找。當(dāng)故障點(diǎn)在溝道等無法處理時(shí)需重新放置電纜，電纜敷設(shè)難度大，使故障時(shí)間延長(zhǎng)，解鎖運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)加大。同時(shí)隨著電纜老化，防火要求也隨之增高，加大了定期巡查的工作量，安全系數(shù)下降，造成人力成本大幅提高。

3 通信扁纜隨斗輪的移動(dòng)在地面隨卷筒收放

地面電纜容易受到落物砸傷、意外劃傷、掩埋、人為誤傷，卷筒工作過程中轉(zhuǎn)動(dòng)異常，也會(huì)造成卷纜的拉扯過度或扭動(dòng)異常而造成扁纜受傷，導(dǎo)致通信信號(hào)異常，使得在作業(yè)過程中造成停機(jī)、撒煤等事故。且扁纜更換工作量大、成本高。

4 卷盤電機(jī)是控制電纜收放的機(jī)器，斗輪機(jī)的信號(hào)傳輸與控制依靠電纜控制方式來完成。斗輪機(jī)在工作過程中隨著煤料的變化需要不斷移動(dòng)位置，這勢(shì)必會(huì)因?yàn)榉磸?fù)的走行而頻繁啟停卷盤電機(jī)。因此卷盤機(jī)在斗輪機(jī)工作過程中，必然會(huì)因?yàn)榉磸?fù)啟動(dòng)而致使電機(jī)及其電氣回路產(chǎn)生一系列的故障，卷盤機(jī)故障不僅會(huì)造成安全事故，同時(shí)還會(huì)在很大程度上影響斗輪機(jī)的正常工作，導(dǎo)致斗輪機(jī)無法工作，其危害不言而喻。

5 作為卷盤機(jī)的重要組成部分，滑環(huán)承擔(dān)著機(jī)器旋轉(zhuǎn)與導(dǎo)電的重要作用，可以說滑環(huán)在卷盤電機(jī)中的作用不可代替，其核心作用也決定了其工作負(fù)擔(dān)，在常規(guī)斗輪機(jī)與卷盤電機(jī)的正常工作中滑環(huán)會(huì)處于高速運(yùn)行狀態(tài)，如此勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量的熱，如果長(zhǎng)時(shí)間處于加熱狀態(tài)，滑環(huán)就會(huì)產(chǎn)生變形、脫落等問題。其次，滑環(huán)的結(jié)構(gòu)比較特殊，因此容易進(jìn)入灰塵，當(dāng)灰塵積累到一定的程度，就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)時(shí)有時(shí)無，這勢(shì)必會(huì)對(duì)斗輪機(jī)的正常生產(chǎn)造成不利影響，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生錯(cuò)位，導(dǎo)致短路，造成設(shè)備被燒壞。

常規(guī)通信方式在長(zhǎng)時(shí)間使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)信號(hào)時(shí)斷時(shí)續(xù)現(xiàn)象，檢查有通信卷纜折斷虛接、碳刷磨損接觸不良、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒部分磨損造成斷路接地等故障。且在運(yùn)行中磁滯式電纜卷筒會(huì)出現(xiàn)電機(jī)過熱及電纜拖放纏繞故障，不同信號(hào)電壓等級(jí)在同一電纜易出現(xiàn)電源間短路。斗輪機(jī)聯(lián)鎖通信信號(hào)少、故障率高，影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，容易造成撒煤、堵煤等現(xiàn)象，增加了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此有必要對(duì)通信回路進(jìn)行改造。

四、無線通信應(yīng)用改造

1 將傳統(tǒng)電纜通信方式改為無線通信

信號(hào)的傳輸通過空氣為傳輸介質(zhì)，經(jīng)過一系列的信號(hào)編碼、解碼，經(jīng)由發(fā)射接收裝置及控制通信接口等實(shí)現(xiàn)無線通信。

2 無線通信系統(tǒng)組成

控制主機(jī)、控制從機(jī)、通信模塊（包括天線）?？刂葡到y(tǒng)主要由數(shù)字通道主機(jī)（DLK-6800/Z）、數(shù)字通道從機(jī)（DLK-6800/C），天線（AQC-230/3.5dB）、饋線（AQ50-3）等組成。

3 數(shù)字通道技術(shù)參數(shù)

工作電源：85～264VAC，50/60Hz、消耗電力30W

開關(guān)量輸入：主機(jī)10路，光電隔離，空接點(diǎn)；從機(jī)10路，光電隔離，空接點(diǎn)。

開關(guān)量輸出：主機(jī)10路，加2路故障點(diǎn)，繼電器輸出250VAC/30VDC、5A；從機(jī)10路，加2路故障點(diǎn)，繼電器輸出250VAC/30VDC、5A。

指示燈狀態(tài)說明：POWER紅燈亮表示工作電源運(yùn)行；RX綠燈亮表示接收到數(shù)據(jù)；TX紅燈亮表示發(fā)射數(shù)據(jù)。

4 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：2km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。

五、安裝調(diào)試與維護(hù)

1 控制主機(jī)選擇適當(dāng)位置安裝于I/O站墻體上，信號(hào)及電源線就近走電纜管進(jìn)柜。

2 控制從機(jī)安裝在斗輪機(jī)PLC室墻上，接線就近橋架進(jìn)控制柜。

3 固定天線，并用饋線連接到主從機(jī)上；天線要安裝在室外開闊的地點(diǎn)，饋線的長(zhǎng)度要求適當(dāng)不要過長(zhǎng)，否則會(huì)增加損耗。饋線要避免彎折，彎曲弧度應(yīng)大于120°。

4 檢查電源輸入無誤后通電，主機(jī)上的紅色燈閃爍表示發(fā)射數(shù)據(jù)，綠色燈閃爍表示接收數(shù)據(jù)；通信正常時(shí)，發(fā)送指示燈和接收指示燈交替閃爍，若只有一個(gè)燈閃或是兩個(gè)燈都不閃，應(yīng)檢查天線和數(shù)字無線模塊及電源是否正常，必要時(shí)更換新設(shè)備。

5 在主從機(jī)加模擬信號(hào)，對(duì)應(yīng)模塊輸出燈亮，對(duì)應(yīng)繼電器閉合，測(cè)試通道正常。

六、改造后效果

改造后信號(hào)傳輸變?yōu)椋憾份啓C(jī)PLC柜—無線系統(tǒng)—煤場(chǎng)遠(yuǎn)程站，減少了傳輸中間環(huán)節(jié)，降低了故障率，聯(lián)鎖投入率達(dá)100%。無線通信投運(yùn)后設(shè)備維護(hù)率低，穩(wěn)定性提高，節(jié)約了電纜使用量，減少了通信卷筒部分的備件，節(jié)約了工人工時(shí)，降低了維護(hù)費(fèi)用。極大地提高了整體輸煤控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖穩(wěn)定性，使參配煤比例更加完善，提高了機(jī)組運(yùn)行效率，為節(jié)能降耗做出了有力的保障。

結(jié)語

本次斗輪機(jī)無線通信改造應(yīng)用，經(jīng)過實(shí)踐地檢驗(yàn)是成功的。隨著無線通信的發(fā)展運(yùn)用，電廠大型設(shè)備中將有更多常規(guī)通信系統(tǒng)可進(jìn)行無線替代，在安全性、穩(wěn)定性經(jīng)過時(shí)間地檢驗(yàn)后，無線通信的應(yīng)用將有更廣闊的空間。

參考文獻(xiàn)

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