火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)葉輪給煤機(jī)無法遠(yuǎn)程控制原因分析及處理對策

摘 要：介紹了某發(fā)電廠葉輪給煤機(jī)控制設(shè)備無法遠(yuǎn)程控制的故障現(xiàn)象，從葉輪給煤機(jī)載波控制系統(tǒng)到ABB變頻器方面分析了無法遠(yuǎn)程控制的原因，提出了針對性的應(yīng)對策略，徹底解決了葉輪給煤機(jī)無法遠(yuǎn)程控制的問題，提高了葉輪給煤機(jī)的運行可靠性。

關(guān)鍵詞：葉輪給煤機(jī)；載波控制系統(tǒng)；ABB變頻器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.20.148

0 引言

火力發(fā)電廠設(shè)備在自動控制、通信、傳感、儀控系統(tǒng)等采用的集成化電力電子設(shè)備越來越多，也越來越普遍，但同時該設(shè)備之間各種干擾源的電磁輻射也變的復(fù)雜，要完全消除干擾十分困難。雖然很難完全消電磁干擾，但我們可以采取許多控制技術(shù)減小干擾，如采取屏蔽、濾波、隔離、合理接地、合理布線等方法抑制電磁干擾。

1 葉輪給煤機(jī)載波控制系統(tǒng)及通信方式

牡丹江市鴻鑫電力設(shè)備有限公司制造的葉輪給煤機(jī)的載波控制系統(tǒng)采用由主機(jī)部分、載波遠(yuǎn)程站、就地控制站組成（如圖1）。主機(jī)部分設(shè)在主控室，載波遠(yuǎn)程站安裝在卸煤溝端部，就地控制站及反射式車位定位系統(tǒng)安裝在葉輪給煤機(jī)本體上。主機(jī)部分通過載波遠(yuǎn)程站，利用葉輪給煤機(jī)的動力電源線，即使用安全滑觸線連接，采用電力載波的通訊方式，與就地控制站組成主從式通訊控制網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)在輸煤程控室內(nèi)，運行人員通過操作計算機(jī)來控制與監(jiān)視現(xiàn)場的葉輪給煤機(jī)的運行工況等信息。

2 葉輪給煤機(jī)啟動及運行中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象

某發(fā)電廠一期輸煤#2、#4葉輪給煤機(jī)遠(yuǎn)程啟動時，出現(xiàn)有時能啟動運行，有時無法啟動，有時啟動指令發(fā)送10分鐘左右，葉輪給煤機(jī)才啟動運行起來，但在集控電腦畫面上顯示#2、#4葉輪給煤機(jī)重疊在一起，且停留在4-5區(qū)間位置現(xiàn)象見圖2所示。現(xiàn)場檢查葉輪給煤機(jī)，發(fā)現(xiàn)#2葉輪給煤機(jī)實際停止的位置是25-26區(qū)間，#4葉輪給煤機(jī)停止的位置是2-3區(qū)間。手動就地操作#2、4葉輪給煤機(jī)，均能正常啟動行走，兩葉輪給煤機(jī)防碰撞限位開關(guān)動作正常，能實現(xiàn)#2、4葉輪給煤機(jī)向反方運行，并不會出現(xiàn)連在一起運行狀況。對就地控制電路斷電重新復(fù)位，主控電腦重新啟動，兩臺葉輪給煤機(jī)在電腦畫面顯示還是重疊在一起，且無故障報警顯示，無法遠(yuǎn)方啟動。對載波遠(yuǎn)程站的電力線數(shù)據(jù)傳輸裝置用筆記本電腦串口連接接受信號，發(fā)現(xiàn)主機(jī)下發(fā)的數(shù)據(jù)信號正常，但從2、4葉輪給煤機(jī)就地控制站發(fā)送過來數(shù)字信號發(fā)生亂碼。同樣用筆記本電腦在#2、4葉輪給煤機(jī)就地控制站的電力線數(shù)據(jù)傳輸裝置接受信號，也出現(xiàn)數(shù)字信號亂碼情況。

3 葉輪給煤機(jī)無法遠(yuǎn)程控制原因分析

3.1 就地控制站電力線數(shù)據(jù)傳輸裝置接收的信號和傳輸?shù)男盘柋桓蓴_

通過對#2、#4葉輪給煤機(jī)就地控制箱手動控制，設(shè)備正常運行，SIEMENS s7-200PLC程序運行正常，檢查就地控制回路各元器件動作正常、防碰撞限位開關(guān)能良好實現(xiàn)動作。在SIEMENS s7-200PLC的實行命令程序中，有當(dāng)兩葉輪給煤機(jī)相向行駛即將靠近時，將先觸碰防撞限位開關(guān)，限位開關(guān)動作，便發(fā)出信號給SIEMENS s7-200PLC，使#2、#4葉輪給煤機(jī)向相反的方向行駛。#2、4葉輪給煤機(jī)是在同一直線皮帶上行駛，不會出現(xiàn)兩葉輪重疊在一起的狀況。因此#2、#4葉輪給煤機(jī)電腦畫面重疊在一起，為錯誤信號。就地控制站用筆記本接受通信信號，檢查發(fā)現(xiàn)#2、4葉輪給煤機(jī)就地控制站接受和傳輸信號發(fā)生了數(shù)據(jù)亂碼現(xiàn)象，其次就地控制方式無需通過電力線數(shù)據(jù)傳輸裝置去實現(xiàn)控制，而是簡單的繼電器邏輯控制線路，所以可以實現(xiàn)正?？刂迫~輪給煤機(jī)。由此可以判斷該故障是#2、4葉輪給煤在通訊信號上被干擾。

3.2 信號干擾來源于變頻器產(chǎn)生的諧波電流

#2、4葉輪給煤機(jī)改造之前的控制方式是以中間繼電器來實現(xiàn)邏輯控制，以專用多股銅芯控制電纜來實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制?，F(xiàn)改造后的控制方式為：（ACS550-01-045A-4）變頻器進(jìn)行葉輪調(diào)速，SIEMENS s7-200代替中間繼電器對葉輪給煤機(jī)實現(xiàn)邏輯控制，以電力載波數(shù)據(jù)傳輸裝置通過電源電纜進(jìn)行遠(yuǎn)方通訊。由于是在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改造設(shè)計，便出現(xiàn)變頻器、PLC、電力載波數(shù)據(jù)傳輸裝置在同一控制柜內(nèi)，共用一根電源線電纜，并且#2、4葉輪給煤機(jī)就地控制柜的動力線與信號線分布距離較近，此種配合方式很容易給設(shè)備之間帶來電磁干擾。其次，當(dāng)變頻器工作時，變頻器中的整流器從三相電源的每一相中依次引入電流，引入的電流在整流器換相過程中易產(chǎn)生諧波，形成非正弦波電流，也意味著使電源電流波形中包含了許多諧波電流。該電源中的諧波電流將會沿著電源線進(jìn)行傳導(dǎo)和輻射，而電力載波數(shù)據(jù)傳輸裝置是利用電源電力線通過載波方式高速傳輸數(shù)字信號，在諧波電流的干擾的作用下，對信號進(jìn)行高消減，引起電力載波數(shù)據(jù)傳輸裝置設(shè)備傳輸通道性能下降，造成主機(jī)很久才能接受到型號，或者信號錯誤，或者接收不到信號現(xiàn)象，便產(chǎn)生了上述#2、4葉輪給煤機(jī)的故障現(xiàn)象。

4 消除信號干擾的處理方法

（1）變頻器產(chǎn)出的諧波是主要干擾源，對諧波抑制的主要方法是進(jìn)行濾波或諧波補償。在ABB變頻器（型號：ACS550-01-045A-4、額定電壓：380V、額定電流：45A、額定功率：22/18.5）的進(jìn)線端加裝輸入電抗器，此電抗器串聯(lián)在電源開關(guān)與ABB變頻器之間。輸入電抗器抑制諧波干擾作用原理是起增加了電源阻抗，降低了由變頻器產(chǎn)生的諧波分量，并且能吸收浪涌電壓和主電壓的電壓尖峰。因此，輸入電抗器既能阻止來自電網(wǎng)的干擾，又能減少整流器產(chǎn)生的諧波電流對電網(wǎng)的污染。通過電抗器補償對象中檢測出諧波電流，然后產(chǎn)生一個與諧波電流大小相等極性相反的補償電流，來有效的抑制諧波，解決ABB變頻器產(chǎn)生的諧波對載波器發(fā)送信號干擾的問題，而且還能提高輸出高頻阻抗，改善功率因數(shù)，減少低高頻漏電流，起到保護(hù)變頻器的作用。對于PLC和電力載波數(shù)據(jù)傳輸裝置供電電源，已經(jīng)設(shè)有隔離變壓器，因此無需在添加電源隔離措施。endprint

（2）加裝電抗器只是單純的抑制諧波干擾，我們還應(yīng)在控制干擾策略上采取主動預(yù)防，對干擾信號進(jìn)行隔離、“疏導(dǎo)”的方法。首先將葉輪給煤機(jī)控制柜內(nèi)輸入/輸出動力力線、信號線進(jìn)線分開布置，保證變頻器輸入/輸出線、電源線與信號線的布線距離30cm以上，模擬信號線和數(shù)字信號線分別屏蔽和走線，電源電纜平行走線遠(yuǎn)離變頻器20cm，并安裝一公共接地母排接地。其次HX-08系列電力載波數(shù)據(jù)傳輸裝置（載波頻率：20khz - 500khz）、PLC、變頻器屬于低頻電路。低頻電路的接地，應(yīng)堅持一點接地原則，而在一點接地的原則中，并聯(lián)單點接地最為簡單實用，即將電力載波數(shù)據(jù)傳輸裝置接地線、PLC接地線、電力載波數(shù)據(jù)傳輸裝置與PLC通信電纜的屏蔽線的一端共同接在公共接地母排上。再次將PLC至ABB變頻器控制電纜的屏蔽層的一端繞成小辮裝接至ABB變頻器傳動端子X1-1上，屏蔽層繞成的小辮子長度不超過直徑的五倍。ABB變頻器主回路PE接地點與弱電設(shè)備的接地點（公共接地母排）分開單獨接地。

5 處理后的效果

在對變頻器進(jìn)線端安裝電抗器，及對信號線與動力線分離、設(shè)備接地線重新布置處理后，葉輪給煤機(jī)再也沒有出現(xiàn)遠(yuǎn)方控制通信故障和#2、4葉輪給煤機(jī)在主控畫面重疊的現(xiàn)象，并且#2、4葉輪運行十分穩(wěn)定，信號速度傳輸達(dá)到要求，變頻器速度調(diào)整穩(wěn)定準(zhǔn)確，設(shè)備現(xiàn)場實際運行與主控畫面達(dá)到一致，設(shè)備工作的使用效率也得到了提高，運行人員也無需在就地進(jìn)行手動操作，減少了運行人員的工作量，改善工人的工作環(huán)境，使操作人員遠(yuǎn)離堆煤場的地下坑道。

6 結(jié)束語

電與磁總是雙存在、不可分割、相互共存的。電氣、電子設(shè)備不可避免地要在電磁環(huán)境中工作，因此，相互之間容易產(chǎn)生干擾，工程技術(shù)人員在改造設(shè)備時應(yīng)該對設(shè)備性能特點多方面考慮、思想不能集中在怎樣改善設(shè)備某一處問題，就事論事地給予解決問題，而應(yīng)全方面考慮設(shè)備改造后的環(huán)境是否適用、各個元器件之間性能是否兼容、相匹配，多采取整體規(guī)劃、全方面因素的考慮方法去處理問題，才更能達(dá)到最佳的效果。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：黃軍（1985-），男，江西宜春人，大專，助理工程師，副總工程師，從事提高電氣設(shè)備檢修質(zhì)量方向研究。endprint