王　托（鐵法能源公司煤層氣開(kāi)發(fā)利用分公司,遼寧　調(diào)兵山　112700）

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抗干擾技術(shù)在低濃度瓦斯發(fā)電中的應(yīng)用

王托
（鐵法能源公司煤層氣開(kāi)發(fā)利用分公司,遼寧調(diào)兵山112700）

摘 要:針對(duì)低濃度利用，從柴油機(jī)改進(jìn)而來(lái)的瓦斯發(fā)電機(jī)組，在日常在生產(chǎn)運(yùn)行中常受到信號(hào)、電磁干擾，出現(xiàn)的控制系統(tǒng)誤動(dòng)作、顯示系統(tǒng)不準(zhǔn)確、繼電保護(hù)系統(tǒng)失靈等現(xiàn)象，提出了抗干擾技術(shù)在低濃度瓦斯發(fā)電中應(yīng)用的必要性，對(duì)監(jiān)控儀、傳感器等感受體進(jìn)行了抗干擾技術(shù)改進(jìn)，解決了生產(chǎn)阻礙。

關(guān)鍵詞:噪聲；干擾；抗干擾技術(shù)；監(jiān)控儀；轉(zhuǎn)速傳感器；油壓傳感器

1　引言

近些年來(lái)，隨著瓦斯利用率的提高，國(guó)內(nèi)企業(yè)利用低濃度瓦斯發(fā)電的積極性高漲，煤礦周邊陸續(xù)有低濃度瓦斯發(fā)電站建立，鐵法能源公司低濃度瓦斯發(fā)電場(chǎng)位于遼寧省調(diào)兵山市，總裝機(jī)容量為17×500kW。是鐵法能源公司實(shí)施煤層氣綜合開(kāi)發(fā)利用項(xiàng)目之一，是利用煤礦井下抽采低濃度瓦斯為燃料進(jìn)行發(fā)電的新型燃?xì)獍l(fā)電場(chǎng)。

瓦斯發(fā)電機(jī)組為勝利油田勝利動(dòng)力機(jī)械有限公司制造的500GF1-3RW型低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組，采用了電控燃?xì)饣旌霞夹g(shù)、瓦斯與空氣先混合后增壓技術(shù)、稀燃技術(shù)、缸溫控制技術(shù)、TEM全電子控制技術(shù)，在低濃度瓦斯輸送方面采用水位自控式水封阻火器、瓦斯管道專用阻火器及細(xì)水霧混合輸送等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低濃度瓦斯的安全輸送及瓦斯發(fā)電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。

在生產(chǎn)運(yùn)行初期，遇到了許多影響生產(chǎn)的技術(shù)難題，其中低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組常受到不明信號(hào)、電磁干擾，造成監(jiān)控系統(tǒng)失靈、繼電保護(hù)系統(tǒng)誤報(bào)警失靈等現(xiàn)象最為棘手，嚴(yán)重干擾時(shí)直接導(dǎo)致機(jī)組分網(wǎng)、停車，易造成“拉瓦、抱瓦”等設(shè)備故障。加之停車后又需重新開(kāi)啟機(jī)組恢復(fù)生產(chǎn)，造成原班停滯2～3小時(shí),全月停滯60～120小時(shí),因干擾故障造成的機(jī)組分網(wǎng)、停車每年少發(fā)電量約45萬(wàn)度,同時(shí)又給原班生產(chǎn)勞動(dòng)量增大，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)很大的阻礙。

2　原因分析

2.1生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)存在信號(hào)干擾

隨著電子監(jiān)控技術(shù)的推廣和發(fā)展，在燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組上已經(jīng)得到大規(guī)模的應(yīng)用，在發(fā)電機(jī)房?jī)?nèi)除了布置狹長(zhǎng)的進(jìn)氣管路外，還在發(fā)電機(jī)出口布置了三相交流電纜，還有數(shù)據(jù)監(jiān)控儀、調(diào)速控制器等數(shù)據(jù)傳輸連線，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)難免存在信號(hào)干擾，干擾就將影響數(shù)據(jù)監(jiān)控儀、調(diào)速控制器等電子設(shè)備的正常運(yùn)行及數(shù)據(jù)通信，嚴(yán)重影響燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的運(yùn)行生產(chǎn)，因此應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組生產(chǎn)運(yùn)行中干擾的存在，對(duì)受感體進(jìn)行“抗干擾技術(shù)”的改造，“抗干擾技術(shù)”就是將影響到控制系統(tǒng)正常工作的干擾減少到最小的一種方法。

2.2噪聲和干擾

所謂噪聲，是對(duì)所有使用的信號(hào)以外的信號(hào)的統(tǒng)稱。當(dāng)噪聲的電壓、電流、頻率、周波大到一定程度時(shí)，足以在接收中造成騷擾使另一個(gè)電路產(chǎn)生誤差顯示，這就形成一種信號(hào)干擾。噪聲是一種電子信號(hào)，它是不能消除的，而只能在量級(jí)上盡量減小直到不再產(chǎn)生起干擾。而干擾是指某種特殊效應(yīng)，是噪聲對(duì)電路造成的一種不良反應(yīng)。

2.3構(gòu)成噪聲問(wèn)題的三要素

典型的噪聲路徑如圖1所示。由此可見(jiàn)，一個(gè)噪聲問(wèn)題，它包括噪聲源、噪聲的傳播途徑和感受體三個(gè)要素。

2.4抑制噪聲的基本方法

（1）取決于感受體的電磁兼容性電磁兼容性EMC，它包含兩個(gè)方面要求：一方面要求感受體在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生電磁干擾不能超過(guò)一定限值;另一方面要求感受體對(duì)所在環(huán)境中存在電磁干擾具有一定程度抗擾度。

（2）盡可能的減少通過(guò)噪聲的傳播途徑中噪聲量的大小，在噪聲源的強(qiáng)度處進(jìn)行抑制，這是抑制噪音最有效和最簡(jiǎn)便的方法，也是抑制干擾最有效的措施。抑制噪音，降低電磁干擾的最基本的方法就是屏蔽、隔離和接地。

3　干擾現(xiàn)象及解決方案

3.1發(fā)電機(jī)組監(jiān)控儀的干擾

低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組所使用的監(jiān)控儀為江蘇海安恩達(dá)公司生產(chǎn)的J12VT-2A型燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)組監(jiān)控儀，原始設(shè)計(jì)為了發(fā)電機(jī)組美觀、結(jié)構(gòu)緊湊，監(jiān)控儀的安裝位置設(shè)計(jì)在了發(fā)電機(jī)組第十氣缸至第十二氣缸的側(cè)下方，監(jiān)控儀主要是采集發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)速、油壓、水溫、油溫和增壓器油壓等技術(shù)參數(shù)，并通過(guò)RS485通信線與機(jī)組控制屏通信，機(jī)組控制屏通過(guò)監(jiān)控儀采集數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控或是使發(fā)電機(jī)組停機(jī)、分網(wǎng)等動(dòng)作保護(hù)。

分析監(jiān)控儀所受的干擾主要來(lái)自發(fā)電機(jī)組，機(jī)組運(yùn)行時(shí)隨曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)磁電機(jī)產(chǎn)出持續(xù)的高壓電，通過(guò)高壓線圈、火花塞等點(diǎn)火系統(tǒng)使機(jī)組活塞往返運(yùn)動(dòng)，使監(jiān)控儀隨機(jī)組產(chǎn)生輕微震動(dòng)；同時(shí)發(fā)電機(jī)出口產(chǎn)生的三相交流電形成電磁干擾。對(duì)監(jiān)控儀的數(shù)據(jù)傳輸誤碼率增大，降低了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，從而導(dǎo)致與其通信控制屏誤動(dòng)作，機(jī)組分網(wǎng)或停機(jī)。

3.2發(fā)電機(jī)組監(jiān)控儀的干擾解決辦法

基于發(fā)電機(jī)組監(jiān)控儀受干擾的原因分析，鑒于發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)環(huán)境，其解決方法是將監(jiān)控儀與發(fā)電機(jī)組分離，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控儀與發(fā)電機(jī)組安全的隔離距離，減少對(duì)其電磁干擾度。

3.3監(jiān)控儀傳感器連線的屏蔽和接地

監(jiān)控儀通過(guò)傳感器采集機(jī)組的水溫、油溫、油壓及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)等數(shù)據(jù)參數(shù)，由表1監(jiān)控儀指示及保護(hù)動(dòng)作列表可知，造成機(jī)組分網(wǎng)、停機(jī)的主要是油壓和轉(zhuǎn)數(shù)信號(hào)受到干擾誤動(dòng)作。

在對(duì)地溝敷設(shè)電纜的檢查中，發(fā)現(xiàn)油壓和轉(zhuǎn)數(shù)傳感器線纜腐蝕嚴(yán)重，油壓和轉(zhuǎn)數(shù)傳感器線纜的屏蔽線均有不同程度的破損，且屏蔽線不連續(xù)。更換原有油壓和轉(zhuǎn)數(shù)傳感器雙絞線纜，改為雙絞線再加金屬

編織網(wǎng)線纜，克服雙絞線易受靜電感應(yīng)的缺點(diǎn)，使其屏蔽效果更好。且新線纜的屏蔽線一端接監(jiān)控儀的外殼上接地，另一端懸空，只有這樣才能有效地屏蔽掉信號(hào)的干擾。

表1　監(jiān)控儀指示及保護(hù)動(dòng)作列表

4　應(yīng)用情況

通過(guò)對(duì)機(jī)組監(jiān)控儀與發(fā)電組的隔離及轉(zhuǎn)數(shù)傳感器與油壓傳感器線纜的改進(jìn)，徹底地消除了發(fā)電機(jī)組對(duì)監(jiān)控儀的電磁干擾，解決了原來(lái)因監(jiān)控儀受干擾造成機(jī)組分網(wǎng)、停機(jī)的故障，改造后每月每臺(tái)機(jī)組比原來(lái)多運(yùn)行60-120小時(shí)，多發(fā)電25000～50000千瓦時(shí)，每月多創(chuàng)造效益10000-15000元，同時(shí)掃清了生產(chǎn)阻礙，為低濃度發(fā)電機(jī)組的順利運(yùn)行提供了保證。

作者簡(jiǎn)介：王托（1978-），男，遼寧調(diào)兵山人，工程師。

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.260