（神华国能集团有限公司重庆发电厂 400053）
摘要：传统斗轮机在移动工作中，地面电缆容易受到落物砸伤、意外划伤、掩埋、人为误伤，卷筒工作过程中转动异常，也会造成卷缆的拉扯过度或扭动异常而造成扁缆受伤，导致通信信号异常，使得在作业过程中造成停机、撒煤等事故，严重影响电厂的生产运行。而随着无线通讯技术的日益成熟，在稳定性、安全性、可靠性方面的不断提高，很好的解决了因信号电缆故障，对斗轮机及输煤系统乃至电厂整个生产系统的不利影响。
关键词：无线通讯；斗轮机；高效
斗轮机工作于移动方式，需要和地面皮带实现电气联锁，同时与输煤远程柜或输煤控制室进行数据传输，斗轮机或地面皮带在发生故障时需要马上联锁停运，防止发生“跑煤”现象，保证设备安全。斗轮机在电厂输煤系统中使用比较普及，其作用不可代替，然而就电厂来说，使用的斗轮机依然主要依靠电缆控制的方式进行信号的传输，通常情况下，斗轮机与输煤远程控制柜或输煤程控室之间需进行信号传输，确保联锁保护信号及时准确，以保障整个输煤系统及电厂机组的安全稳定运行。然而，随着节能降耗要求提高，机组参配煤比例的调整优化，斗轮机在燃料供给中的作用增强，在整个输煤控制流程中的运行份额增加，需随电厂每日负荷变化不断调整其取煤比例。因此对其联锁保护动作要求提高，以防止在堆取料过程中发生拒动、误动，出现大规模撒煤、堵煤事件，导致无法保障机组燃料安全，严重影响机组的发电任务。
常规通信方式在长时间使用过程中经常出现信号时断时续现象，检查有通信卷缆折断虚接、碳刷磨损接触不良、回转转筒部分磨损造成断路接地等故障，且在运行中磁滞式电缆卷筒会出现电机过热及电缆拖放缠绕故障，不同信号电压等级在同一电缆易出现电源间短路。斗轮机联锁通信信号少、故障率高，影响整个系统运行的稳定性，容易造成撒煤、堵煤等现象，增加了运行人员的劳动强度，因此可靠的通讯回路才是保障斗轮机安全稳定运行的关键，无线通讯便很好的解决了各种问题。
一、常规斗轮机通讯存在的问题
1、控制电缆故障率较高，因控制电缆线损坏引起故障停机。斗轮机在移动过程中，常规控制电缆容易被砸伤、划伤或人为误伤等情况，同时为保证电缆收放正常，卷筒在移动过程中电缆与其必须保持一定张力，一旦卷筒出现异常，极易造成电缆拉扯过度受损，导致控制信号异常。而长时间在输煤系统此恶劣环境和带张力运行，控制电缆老化加快，故障率随时间逐渐增加，并且故障点不易查找，容易因操作时间差引起物料堵塞等故障，生产运行过程中，安全风险系数不小，严重时将既有可能导致输煤系统上煤异常或直接影响电厂发电，因出现断线故障无法及时反馈到输煤程控或所联锁的设备，只能操作人员手动停机，造成较大的财产损失。
2、卷盘电机作为斗轮机的重要组成部分，作为控制电缆收放的机器，因斗轮机在工作过程中需要不断移动 位置取煤，此情况势必会增加卷盘电机负担，不断启停电机，尤其在夏日高温天气下，极易造成电机过热，致使电机及其电气回路故障，斗轮机无法正常工作，严重影响输煤系统上煤，无法保证电厂发电的稳定运行，其危害不言而喻。
3、作为卷盘机的重要组成部分，滑环承担着机器旋转与导电的重要作用，可以说滑环在卷盘电机中的作用不可代替，其核心作用也决定了其工作负担，在常规斗轮机与卷盘电机的正常工作中，滑环会处于高速运行状态，如此势必会产生大量的热，如果长时间处于加热状态，滑环就会产生变形、脱落等问题。其次，滑环的结构比较特殊，因此容易进入灰尘，当灰尘积累到一定的程度，就会导致信号时有时无，这势必会对斗轮机的正常生产造成不利影响，严重时还会发生错位，导致短路，造成设备被烧坏。由于现场环境的制约，目前使用的滑环很容易 因为进灰尘导致控制信号不稳定，影响生产，严重时还会造成短路，烧坏设备。
4、斗轮机常规有线通讯相关问题汇总
（1）斗轮机联锁控制电缆经常出现断芯问题：斗轮机在来回运动中工作，电缆在地面来回弯曲，容易出现断芯问题，备用芯更换完毕就要更换新电缆。
（2）斗轮机联锁控制电缆被煤块砸伤砸断问题：电缆布置于斗轮机轨道侧面的地面，经常出现大煤块或石头砸伤或砸断电缆。
（3）电缆卷筒故障率高问题：当电缆卷筒有问题时，本应该放电缆时，它在收电缆，造成电缆拉断。
（4）斗轮机联锁电缆感应电问题：从控制室到斗轮机中间端子箱的电缆，控制系统通讯极易受到动力电源的干扰，因感应电的原因，经常出现继电器吸合后不能断开，让联锁失去作用或造成斗轮机停机。电缆卷筒集电器内部簧片错位，维修不方便。
（5）前期投资高：斗轮机一条进口电缆约10万，电缆卷筒约18万，电缆中间接线箱1万，从斗轮机电缆接线箱到控制的24芯电缆造价和辅助设施在5万，电缆铺设和安装的人工费用在3万，一共花费约37万。维护费用10年高达35万，进口电缆每10年需要更换2次，换电缆一次材料和人工需10万左右，每10年需要更换1次电缆卷筒，换电缆卷筒一次材料和人工需15万左右。
（6）斗轮机所有状态型号不能直接传到输煤程控的画面，包括在轨道的位置，故障信号等，不方便检修人员快速处理故障。
二、常规通讯解决方案比较和论证
1、更换质量更好的进口电缆：进口电缆的耐弯折性能相比国产的好，因为斗轮的工作现场环境恶劣，电缆随时可以拉断和扎断，所以不能彻底解决问题。
2、改滑触线：把斗轮机的联锁电缆改成多极滑触线，滑触线的触头不封闭，在煤粉的影响下，会出现接触不良，造成联锁与信号丢失，滑触线容易产生感应电，影响联锁信号。
3、改造成光纤：采用在电源电缆里增设6芯光纤，光纤很细，极易被拉断。
4、改造成模拟电台传输：模拟电台是由对讲机无线传输原理发展而来，传输的信号是模拟信号，容易受到对讲机等无线设备的干扰，传输的可靠性不高。
5、改造成跳频数字无线技术的控制系统：数字无线技术就像CDMA手机，数字传输和加密，不会出现勿动，再加上跳频技术，频率每发送一次就换到另一个频率点上，主动避开干扰，采用此项技术，完全代替控制电缆，彻底解决斗轮机移动电缆问题。
三、斗轮机无线通讯技术
斗轮机采用无线通讯技术可以拆除原来几百米的电缆线，既解决了电缆断裂造成故障的问题，又可节约线缆采购和布线人工成本。 无线控制设备自身的功率不到35W（相当于一个灯泡的瓦数），每年光节省电费数万元，同时原来的电机可以拆除，节省电机设备款，累计改造节省超过十万元原来的滑环可以拆掉，既节省了滑环维护更换的成本，又不用担心现场灰尘环境造成的信号不稳定的情况出现。而有线通讯维护极为不方便，每年的部件损坏更换维修工作量大基本不需要维护，维护更换无线控制设备换电路板，短时间内即可完成。无线通讯摆脱了传统通讯技术存在的不足，无需借助于有线连接就能实现机器之间的对话交流，主要借助于无线电波连接，以达到各类数据信息传输的需要，相对于有线传输方式，无线通讯具备以下几个方面的优点：解决移动设备、旋转设备敷设线缆困难或根本不可能的通讯问题；解决由于长距离、大范围布线不通或不经济或维护困难的通讯问题；作为有线通讯网络（例如光纤）的备份或补充。
常规斗轮机无线通讯方式控制系统一般分为A机和B机，A、B机双向实时收发互相通信，可对调使用。假如A机安装于堆料机/取料机上，B机安装于电力室或者堆场中间中转端子箱处，则A机的功能是接收B机的控制信号输出给堆/取料机，并把堆/取料机的工作状态信号实时传给B机。 B机的功能是把中控室控制堆/取料机的信号发给堆料机上的A机，并把堆/取料机通过A机发给中控的状态信号接收传给中控。A机和B机还可以把堆料机和取料机的互锁信号相互传递给对方，完成对堆/取料机互锁控制。
该设备具有无线双向控制功能，两台配对使用，A设备和B设备相互控制，输入状态控制到对方设备的输出，设备同时具有自诊断功能、检测对方设备是否在线、故障输出告警等功能，具有配置简单、使用方便、实用性强、性能稳定等优点。
四、斗轮机无线通讯常见技术特点：
1、针对性强
无线控制系统专门为斗轮机的无线控制而设计，可以完全代替斗轮机的控制电缆，实现无线控制，从而解决斗轮机的控制电缆断裂造成严重影响生产的问题。
2、高稳定性
无线控制系统特别重视抗干扰产品的研发，所使用的频段是工业专用频段，避免了与其他无线设备的互相干扰，在信号传输中，每一个信号都采取了加密处理，使外来的干扰降到最低。另外无线控制系统的中央处理器对错误的信号进行检查，达到百分之百无错误解码，及控制所有的继电器输出，具备CRC检查码及错误回复的能力，能保证百分之百的无误传输及解码。
3、适应环境能力强
无线控制系统已经评估到工业现场的恶劣环境可能对设备造成的影响，尤其是粉尘严重、天气恶劣情况下，在核心器件的选择方面做过适应性和耐久性方面的测试，并且在厂区或者野外环境对于防雷等方面也做了充分考虑，从而保证设备能轻松适应各种恶劣环境。
4、安全性高
使用无线控制系统实现斗轮机的控制，可以避免卷盘机以及电缆发热等问题，这就大大降低了卷盘机及电缆因发热而造成安全事故的现象，从而提高了斗轮机的安全性。除此之外，信号传输的速度与准确性大大提高，势必会减少错误信号的传输，如此也可以在很大程度上提高斗轮机的安全性。
5、控制距离远
在斗轮机上增设无线控制系统，就可以摆脱电缆控制的方式，同时利用无线系统对斗轮机进行控制，可以保证信号的传输距离，并且不受一般障碍物的阻碍与限制，这就大大增加了斗轮机信号传输的距离，使得斗轮机的工作范围大大增加。
6、升级扩展能力强
斗轮机无线控制系统可以充分考虑到今后的产品升级需要，在设计的时候就可预留足够的RS485通信接口，日后可扩展其他功能，如扩展模拟量，外接显示屏、监控系统等。
7、安装维护方便
无线控制系统的安装非常方便，只需要安装固定孔，即可固定。接线清楚方便，专门提供有外接输入输出端子排，指示简单明了，现场人员根据说明书都能安装。无线控制系统采用无接触传输控制信号，只要电源电压正常，设备本身可以做的免维护。所有输入和输出都带状态指示灯，通过指示灯就可以判断外围电路那里故障。
五、斗轮机无线通讯常见功能及应用：
1、常见系统功能
斗轮机堆料时，斗轮机准备好后给地面输煤程控发一个允许堆料信号。斗轮机堆料时出现斗轮机故障，斗轮机给地面输煤程控发堆料故障信号，联锁地面皮带跳闸，防止“跑煤”。斗轮机取料时，斗轮机取料后给地面输煤程控发一个取料状态信号。斗轮机计划取料时，地面皮带给斗轮机发一个允许取料信号。斗轮机取料时，地面皮带出现故障，地面皮带给斗轮机发联锁跳闸信号，防止“跑煤”。
2、斗轮机无线通讯应用
（1）常见系统组成
无线模块、光纤交换机、控制箱、天线等设备，设备具有4、8、12、16、24路信号等通道配置，各路输入点信号分别控制到对方设备的输出点，各信号点一一对应。无线设备在斗轮机的PLC控制室布置1台接收从机，在输煤程控室或远程站的控制室布置1台发射主机，在对应位置的房顶布置1套天线系统，通过多芯控制电缆连接无线设备与对应控制端子排，通过无线控制器实现对斗轮机的无线联锁控制和参数监控。
（2）斗轮机PLC系统整体数据与输煤程控室DCS或PLC传输
系统由布置于斗轮机尾车电气房顶的A型无线通信装置、和布置于斗轮机尾车电气房正对面的输煤转运站墙上的B型无线通信装置、C型地面控制箱、光纤收发器、网线、电源等和相关附件组成。
布置于斗轮机尾车电气房顶的A型无线通信装置与斗轮机尾部PLC系统交换机之间通过1根网线连接，布置于斗轮机尾车电气房正对面的输煤转运站墙上的B型无线通信装置与C型地面控制箱光纤收发器之间通过1根网线连接，C型地面控制箱到输煤程控交换机之间铺设8芯单模光纤，布置于输煤程控的光纤收发器与输煤程控交换机通过1根网线连接。
输煤程控DCS或PLC与斗轮机PLC的之间才有以太网通信，采用TCP协议读取斗轮机的任何数据，既能满足全厂重要生产数据实时上传至控制系统，又可解决斗轮机有线通讯存在的弊端。
结论
斗轮机作为电厂输煤系统的重要机械，其对生产系统的重要性不言而喻。传统有钱通讯方式在日常运行中，各种故障频发，存在较大弊端，甚至直接影响电厂生产系统的稳定运行。通过对斗轮机无线通讯改造，可以很好解决有线通讯各种问题，极大提高斗轮机的工作效率，提高输煤系统的稳定性。同时，现阶段各电厂对煤场基本都已实行封闭，恶劣天气或环境因素已对无线通讯不存在影响，而随着技术的不断提高，无线通讯在安全、稳定、高效等方面已能完全满足电厂斗轮机的控制要求。至此，斗轮机无线通讯改造是切实可行的应用方案。
参考文献：
[1]张斌超. 无线通信在斗轮机的应用[J].中国新技术新产品，2016.
[2]西安奥宇斗轮机无线控制系统[Z]，2016
[3]广州宇林斗轮机无线控制设备改造方案说明[Z]，2015
论文作者:王海龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期
论文发表时间:2017/3/9
标签：轮机论文; 电缆论文; 信号论文; 联锁论文; 设备论文; 故障论文; 控制系统论文; 《电力设备》2017年第1期论文;