淺談火力發(fā)電廠輸煤ＰＬＣ控制系統(tǒng)

摘要:文章介紹了火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)特點,火力發(fā)電廠輸煤PLC控制系統(tǒng)的結構、功能和操作方式。PLC在火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)應用的實踐證明:PLC是實現(xiàn)火電廠熱工自動化的理想控制器,PLC不但能完成復雜的繼電器邏輯控制,而且能完成模擬量控制及智能控制,并能實現(xiàn)遠程通訊、聯(lián)網(wǎng)、上位機監(jiān)控等。

關鍵詞:火力發(fā)電廠;輸煤控制系統(tǒng);PLC;熱工自動化

中圖分類號:TK323

文獻標識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)18-0042-02

隨著我國經(jīng)濟迅速發(fā)展,我國電力事業(yè)進入飛速發(fā)展期,火電廠單機容量及生產(chǎn)過程的控制規(guī)模不斷增大,運行參數(shù)越來越高,主輔機及其相應的熱力設備和系統(tǒng)更加復雜。輸煤系統(tǒng)是電廠輔助系統(tǒng)的重要組成部分,是火電廠電力生產(chǎn)燃料供應的有利保證。在火電廠的運行過程中,自燃料進入電廠到送至鍋爐原煤斗的過程中,它的破碎、稱量等都是在皮帶傳輸?shù)倪^程當中進行的一連串的連續(xù)過程,輸料系統(tǒng)工作效率的提高是整個工藝過程的關鍵因素,整個輸料過程的遠程臨控也對自動控制系統(tǒng)的設計提出了更高的要求,傳統(tǒng)方法不能得到滿意的測控效果。因此在輸煤系統(tǒng)中選擇比較有優(yōu)勢的PLC(可編程序控制器)控制系統(tǒng),整個控制過程具有正常運行及事故處理,各種參數(shù)的監(jiān)測、報警信號的發(fā)出、裝置的調節(jié)、控制及設備危險時的保護功能。

一、火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)特點

火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)的任務主要是卸煤、儲煤、上煤和配煤。輸煤控制系統(tǒng)就是對輸煤系統(tǒng)的設備進行控制,使其能按一定的順序運行,以便完成上述任務。主要設備包括翻車機、斗輪堆取料機、帶式輸送機、給煤機、犁煤器、除塵器、除鐵器、滾軸篩和碎煤機等。由于大型火電廠在一定時間內煤量相差很大。用煤量亦相差很大,煤質差別也可能較大,同時為滿足配煤和煤的粗處理的要求,輸煤系統(tǒng)必須具有多種多樣、十分靈活的運行方式,才能滿足機組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)的要求。

火電廠輸煤系統(tǒng)的主要特點如下:

1.系統(tǒng)設備多。設備種類多:給煤機、翻車機、斗輪堆取料機、皮帶輸送機、碎煤機、篩煤機、犁煤器、三通擋板、除塵器、取樣機、煤位檢測裝置、皮帶秤等;設備數(shù)量多:火電廠輸煤系統(tǒng)設備數(shù)量一般均為100多臺。

2.系統(tǒng)分布廣?；痣姀S輸煤系統(tǒng)設備布設分散、作業(yè)線長、運行方式靈活多變,分布一般在幾公里的范圍內,有的大型火電廠甚至更遠。

3.系統(tǒng)故障點多。皮帶的拉繩、跑偏、超載、撕裂;碎煤機的超溫、超振;三通擋板及犁煤器等的卡死或不到位;皮帶、篩煤機的堵煤等。

4.工藝流程復雜。多種煤源設備取煤通過電動三通擋板的切換經(jīng)皮帶輸送機(一般均為雙路)傳送到原煤倉,可以組成幾十種甚至上百種工藝流程。

5.系統(tǒng)運行環(huán)境惡劣。輸煤系統(tǒng)運行環(huán)境粉塵飛揚,水、灰、煤粉比比皆是,特別是夏日煤倉間氣溫高達50℃。

二、火力發(fā)電廠輸煤PLC控制系統(tǒng)結構

根據(jù)火力發(fā)電廠輸煤工藝系統(tǒng)控制的要求,輸煤程控系統(tǒng)的設計方案是由鍋爐的特性與工況所決定的,煤質必須符合鍋爐的設計要求。電廠輸煤控制系統(tǒng)總體結構包括現(xiàn)場PLC控制過程和遠程監(jiān)控兩部分,即采用PLC和上位機兩級控制?，F(xiàn)場控制采用PLC增強了抗干擾能力,使系統(tǒng)可靠性大幅提高且操作簡單。上位機遠程監(jiān)控部分的實現(xiàn)使整個系統(tǒng)有了一個統(tǒng)一的監(jiān)視、管理平臺,從而施以科學有效的控制方法。其系統(tǒng)結構如圖1所示:

最上層由兩臺工業(yè)控制計算機組成,一臺用作主控機,另一臺作為前者的備份機。主控機與備份機均配備大屏幕彩色監(jiān)視器,具備相同的監(jiān)控功能。兩臺計算機通過RS-232串行線與PLC連接。根據(jù)RS-232串行通訊的特點,當一臺主機與PLC進行全雙工通訊時,另一臺主機只能以監(jiān)聽方式連入通訊線。與PLC進行全雙工通訊的主控機能監(jiān)控整個系統(tǒng),而備份機只具有監(jiān)視功能,作輔助或備份用。系統(tǒng)通過雙機切換裝置設定控制主機。工控機內配置聲卡,在流程啟動時輸出語音提示,在全煤場廣播。主控系統(tǒng)建立在中文Windows3.2操作系統(tǒng)上。整個主控軟件具有良好的中文圖形界面,用鼠標與鍵盤配合操作。

(一)PLC集中控制柜

PLC對整個輸煤系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集和控制,實時采集現(xiàn)場各設備的啟停故障等狀態(tài)及料倉料位等信息,進行分析、處理,通過上位機的人機接口對系統(tǒng)設備發(fā)出控制指令;同時,系統(tǒng)中各個設備的運行狀態(tài)信息都能動態(tài)、實時的在上位機的CRT中顯示,實現(xiàn)上位機的實時數(shù)據(jù)采集、畫面顯示,出現(xiàn)故障時,可以保存故障記錄。

(二)上位監(jiān)控終端

主要由監(jiān)控計算機及打印機等外圍設備組成,實現(xiàn)各狀態(tài)信息的顯示及各設備遠程控制、故障報警、報表打印、趨勢圖顯示等。

三、火力發(fā)電廠輸煤PLC控制系統(tǒng)的功能及操作方式

(一)火力發(fā)電廠輸煤PLC控制系統(tǒng)的功能

該部分主要用來接收上位機的操作命令及現(xiàn)場設備的輸入信號,經(jīng)PLC內部處理,輸出控制信號直接參與主控回路的控制或送至上位機進行信號顯示。火力發(fā)電廠輸煤PLC控制系統(tǒng)具有如下功能:

1.順序啟動。給整個模擬系統(tǒng)啟動信號,系統(tǒng)按照一定的順序啟動傳送帶。傳送機啟動的順序為:啟動傳送機3→啟動傳送機2→啟動傳送機1。

不同傳送機之間的延遲時間可在線調節(jié)。由于在調試的過程中,延遲時間過長會造成物料堆積,延遲時間過短,會使皮帶不帶物料空轉,均對系統(tǒng)的總體運行帶來不利影響。因而保證延遲時間的在線可控,會為系統(tǒng)調試帶來很大方便。

2.順序停機。給整個系統(tǒng)停機信號時,系統(tǒng)會按照一定順序停止運行中的皮帶傳送機,停機的順序為:停止傳送機1→停止傳送機2→停止傳送機3。

停機延遲時間也必須滿足在線調節(jié)的要求。

3.煤倉控制。煤倉也就是模擬系統(tǒng)中的可控漏斗,可控漏斗的上口和下口都裝有傳感器,用于反饋可控漏斗中的物料信息。當下口傳感器感測到物料已空時,應當控制可控漏斗關閉下口處的擋板,表示煤倉的煤已經(jīng)耗盡,需要停止煤倉的供煤,同時緊急給煤倉配煤。因此關閉可控漏斗的下口,同時提高傳送機的送煤速度。

當上口傳感器發(fā)出煤倉滿信號時,表示煤倉已滿,應當立刻停止對煤倉上煤。

(二)火力發(fā)電廠輸煤PLC控制系統(tǒng)的操作方式

火力發(fā)電廠輸煤PLC控制系統(tǒng)通過PLC對現(xiàn)場設備進行控制,其控制操作方式有以下三種:

1.微機程控。微機程控是PLC根據(jù)具體生產(chǎn)工藝流程事先編制好各種程序組合,當收到啟、停指令時,所選流程內各設備按聯(lián)鎖要求順序啟停。該控制方式適用于程控設備及現(xiàn)場設備均屬正常的情況。

2.聯(lián)鎖手動。聯(lián)鎖手動是在選定運行、停止流程后按聯(lián)鎖要求的順序對流程內各設備進行一對一的啟和停操作。該控制方式適用于程控失效的情況。

3.試機。試機是在完全解除設備間的聯(lián)鎖關系的情況下,實施的遠程一對一單機控制。該種控制方式僅作為程控及聯(lián)鎖手動均告失效時的一種緊急替補方式。

四、結語

實踐證明,火力發(fā)電廠輸煤控制系統(tǒng)采用以PLC為主機的程控技術,實現(xiàn)自動化控制,可以有效的防止事故擴大,保證設備和人身的安全。PLC在技術上具有控制功能強、編程簡單、可靠性高、實現(xiàn)工藝聯(lián)鎖方便、適應惡劣的工業(yè)環(huán)境能力強、維護方便、可在線修改等特點。PLC不但能完成復雜的繼電器邏輯控制,而且能完成模擬量控制及智能控制,并能實現(xiàn)遠程通訊、聯(lián)網(wǎng)、上位機監(jiān)控等。

參考文獻

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作者簡介:歐陽建友(1973-),女,長沙電力職業(yè)技術學院動力系講師,武漢大學動力與機械學院在職研究生,研究方向:火力發(fā)電廠鍋爐。