0 引言

火電廠生產環境非常復雜,除鍋爐、汽輪機、發電機三大主機外,不乏大中型移動設備,如斗輪機和葉輪給煤機等。 目前該類設備多采用拖纜方式供電,長周期運行中由于摩擦及拉扯等原因容易造成電纜絕緣破壞或斷裂。 同時,采用有線通信方式傳輸數據,多采用電纜卷盤或拖鏈進行數據傳輸,長期往復式運動易造成電纜內芯折斷,且由于通信電纜承受拉力不均,可能引起信號傳輸不穩定或電磁干擾,上述故障將導致連鎖失控以及通信中斷,從而造成生產事故,甚至影 響 運 行 人 員 安 全。 隨 著 技 術 的 發 展, 藍 牙、WiFi 等短 距 離 無 線 通 信 手 段 以 及 4G 通 信 技 術 等LTE 無線通信技術取得了進步[ 1- 2],其中藍牙及 WiFi等短距離無線通信方式不僅數據傳輸速率較低,而且通信覆蓋范圍小,不適用于障礙物眾多、通信范圍廣的火電廠通信場景[ 3]。 4G 通信技術有效物理范圍較大,數據傳輸速率相對提升,但仍存在可靠性低、時延大等劣勢[ 4- 5]。 可見這些大中型移動設備存在著布線困難的情況。

本文介紹了某發電廠輸煤系統葉輪給煤機供電方式由電纜拖鏈改造為安全滑觸線,通信方式由網線拖鏈改造為工業級無線 AP 的例子,為其他發電廠提供參考。

1 某發電廠葉輪給煤機工作原理

葉輪給煤機是火力發電廠縫隙式煤槽配煤不可缺少的主要設備之一。 通過設備沿軌道前后行走和撥煤葉輪的轉動,將煤溝槽兩側的原煤連續、均勻地撥到煤溝輸煤膠帶上,能在行走中給煤,也可定點給煤。

某發電廠卸煤溝共有 4 臺橋式葉輪給煤機,為湖南星源制造,每臺葉輪給煤機隨身安裝一個動力控制柜和一個控制柜,采用雙列平行軌道安裝方式,分為A 列和 B 列,A1 葉輪給煤機和 A2 葉輪給煤機分布在A 列,B1 葉輪給煤機和 B2 葉輪給煤機分布在 B 列,每列長度 120 米且兩端設有檢修位。 正常情況下,每臺葉輪給煤機作業長度 60 米,當一臺葉輪給煤機故障時,同一列的葉輪給煤機可以設置作 業 長 度 120米。 葉輪給煤機主要由葉輪爪、行走機構和供電系統等組成,如圖 1 所示。

其中,1. 葉輪爪、2. 葉輪座、3. 防塵蓋、4. 除塵系統、5. 行走機構、6. 導向輪、7. 供電系統、8. 扶梯、9. 出料斗以及配套的電氣控制系統。

2 原某發電廠葉輪給煤機供電和通信方式

2. 1 電纜拖鏈供電方式

原某發電廠葉輪給煤機采用電纜拖鏈供電,在每列軌道的中間下部安裝動力轉接箱,分為 A 動力轉接箱和 B 動力轉接箱,A 動力轉接箱分別向 A1 葉輪給煤機和 A2 葉輪給煤機供電,B 動力轉接箱分別向 B1葉輪給煤機和 B2 葉輪給煤機供電。

A 列葉輪給煤機和 B 列葉輪給煤機都采用電纜拖鏈供電,電纜拖鏈槽盒布置在葉輪給煤機控制柜軌道側,電纜拖鏈平鋪在槽盒內,電纜被固定夾在拖鏈中,如圖 2 所示。 在葉輪給煤機行走撥煤時,葉輪給煤機端的電纜拖鏈跟隨葉輪給煤機移動,葉輪給煤機端的電纜拖鏈在移動過程中彎曲處*大高度達 0. 5m左右。 由于葉輪與煤槽之間縫隙大,導致葉輪給煤機在移動的過程中,煤粉和小煤塊從煤槽縫隙落到下部,散落在電纜拖鏈槽盒上,拖鏈在跟隨葉輪給煤機行走過程中,小煤塊卡在拖鏈里導致拖鏈彎曲不流暢,同時,不時有部分小煤塊從煤槽落下砸落到拖鏈彎曲*高出段,導致電纜拖鏈彎曲*高出段發生傾斜從槽盒墜落,葉輪給煤機硬拉著拖鏈移動發生故障報警停運,電纜拖鏈的鏈節也因此損壞需要更換,此問題發生的頻率極高,嚴重影響了卸煤溝向儲煤場堆煤的效率,也給檢修人員帶來了極大的困擾。

2. 2 RJ45 網線通信方式

原某發電廠葉輪給煤機通信的網線和電纜一樣夾在拖鏈中,在每列軌道的中間下部安裝通信轉接箱,A 通信轉接箱通過交換機分別和 A1 葉輪給煤機和 A2 葉輪給煤機通信,B 通信轉接箱通過交換機分別和 B1 葉輪給煤機和 B2 葉輪給煤機通信,A 和 B 通信轉接箱出去的網線順著網線槽盒接到 A 和 B 軌道一側程控柜內,另一端接入葉輪給煤機端的可編程序控制器 RJ45 端口,程控柜通過分散控制系統和輸煤程控室通信,接受輸煤程控室發出的指令。

和動力電纜一樣,網線也隨電纜拖鏈墜落并且常發生斷裂,嚴重影響了葉輪給煤機和輸煤程控室的通信,網線由 4 股雙絞線組成且比較細,修復比較困難,更換要拆除拖鏈的卡節周期長,檢修時長也隨著增加。

針對上述( 2. 1) 和( 2. 2) 問題,某發電廠通過和廠家多次溝通討論,供電方式改造為安全滑觸線,通信方式改造為無線通信。

3 現某發電廠葉輪給煤機供電和通信方式

3. 1 安全滑觸線供電方式

A 列葉輪給煤機和 B 列葉輪給煤機落煤槽平臺施工過程中,在落煤槽平臺的下面靠近葉輪給煤機電纜拖鏈一側預制了埋鐵,把每根長 4 米的滑觸線并排3 根紅色的火線和 1 根綠色的零線通過全焊接的方式牢固焊接在預制埋鐵上,每列兩端檢修位的滑觸線留足夠的長度,4 排滑觸線平行布置且每排在一條直線上。 分別把 A 動力轉接箱和 B 動力轉接箱的動力電纜通過鍍鋅穿線管引致滑觸線進行接線,葉輪給煤機端與滑觸線接觸的部分用雙碳刷集電環接觸,雙碳

刷集電環出去的動力電纜引致葉輪給煤機動力控制柜,如圖 3 所示。

在葉輪給煤機作業移動過程中,雙碳刷集電環在安全滑觸線上滑動隨葉輪給煤機移動,定期檢查安全滑觸線的狀況,清理表面的積粉,實踐證明,在長周期的運行過程中表現平穩可靠,極大地提高了儲煤場堆煤的效率。

3. 2 無線通信方式

在每臺葉輪給煤機控制柜的對面一側安裝帶有天線的工業級無線 AP,工業級無線 AP 為 MOXA 制造。 從葉輪給煤機控制柜的可編程序控制器的 RJ45端 口 出 去 的 網 線 通 過 鍍 鋅 穿 線 管 引 致 工 業 級 無 線AP,接入工業級無線 AP 的 RJ45 端口。 A 通信轉接箱和 B 通信轉接箱的對面裝有 1 對 2 的工業級無線AP,通信轉接箱交換機出去的網線分別通過鍍鋅穿線管引致并接入對面的工業級無線 AP 的 RJ45 端口,每列中間的工業級無線 AP 提前和兩端的工業級

無線 AP 配對,設置好在同一段的 IP 地址,如圖 4 所示。 從輸煤程控室發出的指令通過 DCS 傳至每列中間的工業級無線 AP,再由中間的工業級無線 AP 傳

至兩端的工業級無線 AP,從而起到控制葉輪給煤機的作用。

在葉輪給煤機作業移動過程中,葉輪給煤機本體帶的工業級無線 AP 隨葉輪給煤機移動,保持和中間的工業級無線 AP 通信,實踐證明,在長周期的運行過程中通信表現平穩可靠。

4 結論

對葉輪給煤機的供電方式由電纜拖鏈改造為安全滑觸線,通信方式由網線拖鏈改造為工業級無線AP 后,從 2019 年底運行至今,4 臺葉輪給煤機的供電和通信性能表現平穩可靠,未出現因安全滑觸線和無線通信故障導致的停運影響儲煤場堆煤,保障了發電廠鍋爐的長周期上煤運行,為確保發電廠的儲煤量提供了可靠的技術支持。