0 引言
火电厂生产环境非常复杂,除锅炉、汽轮机、发电机三大主机外,不乏大中型移动设备,如斗轮机和叶轮给煤机等。 目前该类设备多采用拖缆方式供电,长周期运行中由于摩擦及拉扯等原因容易造成电缆绝缘破坏或断裂。 同时,采用有线通信方式传输数据,多采用电缆卷盘或拖链进行数据传输,长期往复式运动易造成电缆内芯折断,且由于通信电缆承受拉力不均,可能引起信号传输不稳定或电磁干扰,上述故障将导致连锁失控以及通信中断,从而造成生产事故,甚至影 响 运 行 人 员 安 全。 随 着 技 术 的 发 展, 蓝 牙、WiFi 等短 距 离 无 线 通 信 手 段 以 及 4G 通 信 技 术 等LTE 无线通信技术取得了进步[ 1- 2],其中蓝牙及 WiFi等短距离无线通信方式不仅数据传输速率较低,而且通信覆盖范围小,不适用于障碍物众多、通信范围广的火电厂通信场景[ 3]。 4G 通信技术有效物理范围较大,数据传输速率相对提升,但仍存在可靠性低、时延大等劣势[ 4- 5]。 可见这些大中型移动设备存在着布线困难的情况。
本文介绍了某发电厂输煤系统叶轮给煤机供电方式由电缆拖链改造为安全滑触线,通信方式由网线拖链改造为工业级无线 AP 的例子,为其他发电厂提供参考。
1 某发电厂叶轮给煤机工作原理
叶轮给煤机是火力发电厂缝隙式煤槽配煤不可缺少的主要设备之一。 通过设备沿轨道前后行走和拨煤叶轮的转动,将煤沟槽两侧的原煤连续、均匀地拨到煤沟输煤胶带上,能在行走中给煤,也可定点给煤。
某发电厂卸煤沟共有 4 台桥式叶轮给煤机,为湖南星源制造,每台叶轮给煤机随身安装一个动力控制柜和一个控制柜,采用双列平行轨道安装方式,分为A 列和 B 列,A1 叶轮给煤机和 A2 叶轮给煤机分布在A 列,B1 叶轮给煤机和 B2 叶轮给煤机分布在 B 列,每列长度 120 米且两端设有检修位。 正常情况下,每台叶轮给煤机作业长度 60 米,当一台叶轮给煤机故障时,同一列的叶轮给煤机可以设置作 业 长 度 120米。 叶轮给煤机主要由叶轮爪、行走机构和供电系统等组成,如图 1 所示。
其中,1. 叶轮爪、2. 叶轮座、3. 防尘盖、4. 除尘系统、5. 行走机构、6. 导向轮、7. 供电系统、8. 扶梯、9. 出料斗以及配套的电气控制系统。
2 原某发电厂叶轮给煤机供电和通信方式
2. 1 电缆拖链供电方式
原某发电厂叶轮给煤机采用电缆拖链供电,在每列轨道的中间下部安装动力转接箱,分为 A 动力转接箱和 B 动力转接箱,A 动力转接箱分别向 A1 叶轮给煤机和 A2 叶轮给煤机供电,B 动力转接箱分别向 B1叶轮给煤机和 B2 叶轮给煤机供电。
A 列叶轮给煤机和 B 列叶轮给煤机都采用电缆拖链供电,电缆拖链槽盒布置在叶轮给煤机控制柜轨道侧,电缆拖链平铺在槽盒内,电缆被固定夹在拖链中,如图 2 所示。 在叶轮给煤机行走拨煤时,叶轮给煤机端的电缆拖链跟随叶轮给煤机移动,叶轮给煤机端的电缆拖链在移动过程中弯曲处*大高度达 0. 5m左右。 由于叶轮与煤槽之间缝隙大,导致叶轮给煤机在移动的过程中,煤粉和小煤块从煤槽缝隙落到下部,散落在电缆拖链槽盒上,拖链在跟随叶轮给煤机行走过程中,小煤块卡在拖链里导致拖链弯曲不流畅,同时,不时有部分小煤块从煤槽落下砸落到拖链弯曲*高出段,导致电缆拖链弯曲*高出段发生倾斜从槽盒坠落,叶轮给煤机硬拉着拖链移动发生故障报警停运,电缆拖链的链节也因此损坏需要更换,此问题发生的频率极高,严重影响了卸煤沟向储煤场堆煤的效率,也给检修人员带来了极大的困扰。
2. 2 RJ45 网线通信方式
原某发电厂叶轮给煤机通信的网线和电缆一样夹在拖链中,在每列轨道的中间下部安装通信转接箱,A 通信转接箱通过交换机分别和 A1 叶轮给煤机和 A2 叶轮给煤机通信,B 通信转接箱通过交换机分别和 B1 叶轮给煤机和 B2 叶轮给煤机通信,A 和 B 通信转接箱出去的网线顺着网线槽盒接到 A 和 B 轨道一侧程控柜内,另一端接入叶轮给煤机端的可编程序控制器 RJ45 端口,程控柜通过分散控制系统和输煤程控室通信,接受输煤程控室发出的指令。
和动力电缆一样,网线也随电缆拖链坠落并且常发生断裂,严重影响了叶轮给煤机和输煤程控室的通信,网线由 4 股双绞线组成且比较细,修复比较困难,更换要拆除拖链的卡节周期长,检修时长也随着增加。
针对上述( 2. 1) 和( 2. 2) 问题,某发电厂通过和厂家多次沟通讨论,供电方式改造为安全滑触线,通信方式改造为无线通信。
3 现某发电厂叶轮给煤机供电和通信方式
3. 1 安全滑触线供电方式
A 列叶轮给煤机和 B 列叶轮给煤机落煤槽平台施工过程中,在落煤槽平台的下面靠近叶轮给煤机电缆拖链一侧预制了埋铁,把每根长 4 米的滑触线并排3 根红色的火线和 1 根绿色的零线通过全焊接的方式牢固焊接在预制埋铁上,每列两端检修位的滑触线留足够的长度,4 排滑触线平行布置且每排在一条直线上。 分别把 A 动力转接箱和 B 动力转接箱的动力电缆通过镀锌穿线管引致滑触线进行接线,叶轮给煤机端与滑触线接触的部分用双碳刷集电环接触,双碳
刷集电环出去的动力电缆引致叶轮给煤机动力控制柜,如图 3 所示。
在叶轮给煤机作业移动过程中,双碳刷集电环在安全滑触线上滑动随叶轮给煤机移动,定期检查安全滑触线的状况,清理表面的积粉,实践证明,在长周期的运行过程中表现平稳可靠,极大地提高了储煤场堆煤的效率。
3. 2 无线通信方式
在每台叶轮给煤机控制柜的对面一侧安装带有天线的工业级无线 AP,工业级无线 AP 为 MOXA 制造。 从叶轮给煤机控制柜的可编程序控制器的 RJ45端 口 出 去 的 网 线 通 过 镀 锌 穿 线 管 引 致 工 业 级 无 线AP,接入工业级无线 AP 的 RJ45 端口。 A 通信转接箱和 B 通信转接箱的对面装有 1 对 2 的工业级无线AP,通信转接箱交换机出去的网线分别通过镀锌穿线管引致并接入对面的工业级无线 AP 的 RJ45 端口,每列中间的工业���无线 AP 提前和两端的工业级
无线 AP 配对,设置好在同一段的 IP 地址,如图 4 所示。 从输煤程控室发出的指令通过 DCS 传至每列中间的工业级无线 AP,再由中间的工业级无线 AP 传
至两端的工业级无线 AP,从而起到控制叶轮给煤机的作用。
在叶轮给煤机作业移动过程中,叶轮给煤机本体带的工业级无线 AP 随叶轮给煤机移动,保持和中间的工业级无线 AP 通信,实践证明,在长周期的运行过程中通信表现平稳可靠。
4 结论
对叶轮给煤机的供电方式由电缆拖链改造为安全滑触线,通信方式由网线拖链改造为工业级无线AP 后,从 2019 年底运行至今,4 台叶轮给煤机的供电和通信性能表现平稳可靠,未出现因安全滑触线和无线通信故障导致的停运影响储煤场堆煤,保障了发电厂锅炉的长周期上煤运行,为确保发电厂的储煤量提供了可靠的技术支持。
