火力发电厂输煤系统叶轮给煤机无法远程控制原因分析及处理对策

摘 要：介绍了某发电厂叶轮给煤机控制设备无法远程控制的故障现象，从叶轮给煤机载波控制系统到ABB变频器方面分析了无法远程控制的原因，提出了针对性的应对策略，彻底解决了叶轮给煤机无法远程控制的问题，提高了叶轮给煤机的运行可靠性。

关键词：叶轮给煤机；载波控制系统；ABB变频器

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

0 引言

火力发电厂设备在自动控制、通信、传感、仪控系统等采用的集成化电力电子设备越来越多，也越来越普遍，但同时该设备之间各种干扰源的电磁辐射也变的复杂，要完全消除干扰十分困难。虽然很难完全消电磁干扰，但我们可以采取许多控制技术减小干扰，如采取屏蔽、滤波、隔离、合理接地、合理布线等方法抑制电磁干扰。

1 叶轮给煤机载波控制系统及通信方式

牡丹江市鸿鑫电力设备有限公司制造的叶轮给煤机的载波控制系统采用由主机部分、载波远程站、就地控制站组成（如图1）。主機部分设在主控室，载波远程站安装在卸煤沟端部，就地控制站及反射式车位定位系统安装在叶轮给煤机本体上。主机部分通过载波远程站，利用叶轮给煤机的动力电源线，即使用安全滑触线连接，采用电力载波的通讯方式，与就地控制站组成主从式通讯控制网络，实现在输煤程控室内，运行人员通过操作计算机来控制与监视现场的叶轮给煤机的运行工况等信息。

2 叶轮给煤机启动及运行中出现的故障现象

某发电厂一期输煤#2、#4叶轮给煤机远程启动时，出现有时能启动运行，有时无法启动，有时启动指令发送10分钟左右，叶轮给煤机才启动运行起来，但在集控电脑画面上显示#2、#4叶轮给煤机重叠在一起，且停留在4-5区间位置现象见图2所示。现场检查叶轮给煤机，发现#2叶轮给煤机实际停止的位置是25-26区间，#4叶轮给煤机停止的位置是2-3区间。手动就地操作#2、4叶轮给煤机，均能正常启动行走，两叶轮给煤机防碰撞限位开关动作正常，能实现#2、4叶轮给煤机向反方运行，并不会出现连在一起运行状况。对就地控制电路断电重新复位，主控电脑重新启动，两台叶轮给煤机在电脑画面显示还是重叠在一起，且无故障报警显示，无法远方启动。对载波远程站的电力线数据传输装置用笔记本电脑串口连接接受信号，发现主机下发的数据信号正常，但从2、4叶轮给煤机就地控制站发送过来数字信号发生乱码。同样用笔记本电脑在#2、4叶轮给煤机就地控制站的电力线数据传输装置接受信号，也出现数字信号乱码情况。

3 叶轮给煤机无法远程控制原因分析

3.1 就地控制站电力线数据传输装置接收的信号和传输的信号被干扰

通过对#2、#4叶轮给煤机就地控制箱手动控制，设备正常运行，SIEMENS s7-200PLC程序运行正常，检查就地控制回路各元器件动作正常、防碰撞限位开关能良好实现动作。在SIEMENS s7-200PLC的实行命令程序中，有当两叶轮给煤机相向行驶即将靠近时，将先触碰防撞限位开关，限位开关动作，便发出信号给SIEMENS s7-200PLC，使#2、#4叶轮给煤机向相反的方向行驶。#2、4叶轮给煤机是在同一直线皮带上行驶，不会出现两叶轮重叠在一起的状况。因此#2、#4叶轮给煤机电脑画面重叠在一起，为错误信号。就地控制站用笔记本接受通信信号，检查发现#2、4叶轮给煤机就地控制站接受和传输信号发生了数据乱码现象，其次就地控制方式无需通过电力线数据传输装置去实现控制，而是简单的继电器逻辑控制线路，所以可以实现正常控制叶轮给煤机。由此可以判断该故障是#2、4叶轮给煤在通讯信号上被干扰。

3.2 信号干扰来源于变频器产生的谐波电流

#2、4叶轮给煤机改造之前的控制方式是以中间继电器来实现逻辑控制，以专用多股铜芯控制电缆来实现远方控制。现改造后的控制方式为：（ACS550-01-045A-4）变频器进行叶轮调速，SIEMENS s7-200代替中间继电器对叶轮给煤机实现逻辑控制，以电力载波数据传输装置通过电源电缆进行远方通讯。由于是在原有基础上进行改造设计，便出现变频器、PLC、电力载波数据传输装置在同一控制柜内，共用一根电源线电缆，并且#2、4叶轮给煤机就地控制柜的动力线与信号线分布距离较近，此种配合方式很容易给设备之间带来电磁干扰。其次，当变频器工作时，变频器中的整流器从三相电源的每一相中依次引入电流，引入的电流在整流器换相过程中易产生谐波，形成非正弦波电流，也意味着使电源电流波形中包含了许多谐波电流。该电源中的谐波电流将会沿着电源线进行传导和辐射，而电力载波数据传输装置是利用电源电力线通过载波方式高速传输数字信号，在谐波电流的干扰的作用下，对信号进行高消减，引起电力载波数据传输装置设备传输通道性能下降，造成主机很久才能接受到型号，或者信号错误，或者接收不到信号现象，便产生了上述#2、4叶轮给煤机的故障现象。

4 消除信号干扰的处理方法

（1）变频器产出的谐波是主要干扰源，对谐波抑制的主要方法是进行滤波或谐波补偿。在ABB变频器（型号：ACS550-01-045A-4、额定电压：380V、额定电流：45A、额定功率：22/18.5）的进线端加装输入电抗器，此电抗器串联在电源开关与ABB变频器之间。输入电抗器抑制谐波干扰作用原理是起增加了电源阻抗，降低了由变频器产生的谐波分量，并且能吸收浪涌电压和主电压的电压尖峰。因此，输入电抗器既能阻止来自电网的干扰，又能减少整流器产生的谐波电流对电网的污染。通过电抗器补偿对象中检测出谐波电流，然后产生一个与谐波电流大小相等极性相反的补偿电流，来有效的抑制谐波，解决ABB变频器产生的谐波对载波器发送信号干扰的问题，而且还能提高输出高频阻抗，改善功率因数，减少低高频漏电流，起到保护变频器的作用。对于PLC和电力载波数据传输装置供电电源，已经设有隔离变压器，因此无需在添加电源隔离措施。endprint

（2）加装电抗器只是单纯的抑制谐波干扰，我们还应在控制干扰策略上采取主动预防，对干扰信号进行隔离、“疏导”的方法。首先将叶轮给煤机控制柜内输入/输出动力力线、信号线进线分开布置，保证变频器输入/输出线、电源线与信号线的布线距离30cm以上，模拟信号线和数字信号线分别屏蔽和走线，电源电缆平行走线远离变频器20cm，并安装一公共接地母排接地。其次HX-08系列电力载波数据传输装置（载波频率：20khz - 500khz）、PLC、變频器属于低频电路。低频电路的接地，应坚持一点接地原则，而在一点接地的原则中，并联单点接地最为简单实用，即将电力载波数据传输装置接地线、PLC接地线、电力载波数据传输装置与PLC通信电缆的屏蔽线的一端共同接在公共接地母排上。再次将PLC至ABB变频器控制电缆的屏蔽层的一端绕成小辫装接至ABB变频器传动端子X1-1上，屏蔽层绕成的小辫子长度不超过直径的五倍。ABB变频器主回路PE接地点与弱电设备的接地点（公共接地母排）分开单独接地。

5 处理后的效果

在对变频器进线端安装电抗器，及对信号线与动力线分离、设备接地线重新布置处理后，叶轮给煤机再也没有出现远方控制通信故障和#2、4叶轮给煤机在主控画面重叠的现象，并且#2、4叶轮运行十分稳定，信号速度传输达到要求，变频器速度调整稳定准确，设备现场实际运行与主控画面达到一致，设备工作的使用效率也得到了提高，运行人员也无需在就地进行手动操作，减少了运行人员的工作量，改善工人的工作环境，使操作人员远离堆煤场的地下坑道。

6 结束语

电与磁总是双存在、不可分割、相互共存的。电气、电子设备不可避免地要在电磁环境中工作，因此，相互之间容易产生干扰，工程技术人员在改造设备时应该对设备性能特点多方面考虑、思想不能集中在怎样改善设备某一处问题，就事论事地给予解决问题，而应全方面考虑设备改造后的环境是否适用、各个元器件之间性能是否兼容、相匹配，多采取整体规划、全方面因素的考虑方法去处理问题，才更能达到最佳的效果。

参考文献：

[1]叶轮给煤机智能载波控制系统使用说明书[Z].牡丹江市鸿鑫电力设备有限公司，2010（07）.

[2]王仁祥.通用变频器选型与维修技术[M].北京.2004（04）：174-175，186-191.

[3]ACS550-01 ABB变频器用户手册[S].北京.2004（04）：14，20-21.

作者简介：黄军（1985-），男，江西宜春人，大专，助理工程师，副总工程师，从事提高电气设备检修质量方向研究。endprint