火力發(fā)電廠運煤自動化系統(tǒng)設(shè)計探討

王欣剛（大連港口設(shè)計研究院有限公司,遼寧大連116001）

火力發(fā)電廠運煤自動化系統(tǒng)設(shè)計探討

王欣剛
（大連港口設(shè)計研究院有限公司,遼寧大連116001）

摘要：火力發(fā)電廠運煤自動化系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)貫徹國家建設(shè)的基本方針，遵照國家經(jīng)濟技術(shù)政策，合理控制成本，做到安全穩(wěn)定、技術(shù)先進、經(jīng)濟優(yōu)化，控制和檢測方便，滿足火力發(fā)電廠運煤系統(tǒng)的經(jīng)濟安全運行。運煤自動化系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)運煤工藝系統(tǒng)的特點，采用新產(chǎn)品、新技術(shù)，提高運煤系統(tǒng)的自動化水平。本文主要針對火力發(fā)電廠運煤自動化系統(tǒng)所采用的通訊方式、控制設(shè)備、系統(tǒng)接口等相關(guān)設(shè)計問題進行初步地探討。關(guān)鍵詞：運煤自動化；PLC；現(xiàn)場總線

0引言

運煤系統(tǒng)作為火力發(fā)電廠的重要組成部分，起著血液輸送的作用，而運煤自動化系統(tǒng)則是其穩(wěn)定高效運行的保障。因此要求運煤自動化系統(tǒng)硬件應(yīng)具有較強的抗干擾能力，同時還應(yīng)具備操作的可靠性和維護的便利性。

1設(shè)計原則

運煤系統(tǒng)自動化方案設(shè)計應(yīng)根據(jù)電廠實際運行管理模式確定。應(yīng)遵循以下原則：1）自動化水平要高，維護方便，達到減員、增效的目的；2）合理規(guī)劃運煤系統(tǒng)架構(gòu)配置，與全廠各系統(tǒng)要統(tǒng)一或兼容，可實現(xiàn)系統(tǒng)之間的資源共享；3）合理布置分布式I/O、遠程I/O站以及采用現(xiàn)場總線形式，節(jié)省控制電纜；4）前段信號檢測設(shè)備選型應(yīng)經(jīng)濟合理、安全可靠、性能先進；5）應(yīng)充分考慮系統(tǒng)的可擴展性，為電廠的改擴建預(yù)留空間。

2運煤自動化系統(tǒng)的構(gòu)成

運煤自動化系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合運煤系統(tǒng)的規(guī)模、被控對象運行特點及控制設(shè)備的技術(shù)水平，采用最實用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)一般由監(jiān)控層、控制主站層、現(xiàn)場層設(shè)備以及相互聯(lián)系的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成?？傮w可概括為“三層設(shè)備，兩層網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)。

2.1監(jiān)控層

包括操作員站、工程師站及其附屬打印設(shè)備等。

設(shè)備應(yīng)采用先進可靠的工控級產(chǎn)品，具有防輻射、抗干擾能力。設(shè)計時應(yīng)考慮系統(tǒng)的冗余控制要求、項目統(tǒng)一規(guī)定及業(yè)主方相關(guān)要求，至少配置2臺以上。配套組態(tài)軟件、編程軟件、應(yīng)用軟件等，應(yīng)與全廠統(tǒng)一，方便人員培訓和后續(xù)管理。

設(shè)備一般設(shè)置在輸煤控制室，亦可與全廠輔助車間控制系統(tǒng)統(tǒng)一布置，以便按區(qū)域集中控制。

2.2控制主站層

包括控制主機、主站I/O機柜等。

控制主機可采用可編程控制器（PLC）或分散控制系統(tǒng)（DCS）。采用何種方式應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較，盡量與全廠統(tǒng)一。

與監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)一般采用以太網(wǎng)通訊，按冗余熱備用方式配置。

2.3現(xiàn)場設(shè)備層

包括遠程I/O站、分布式I/O、現(xiàn)場智能設(shè)備。

現(xiàn)場層網(wǎng)絡(luò)采用冗余雙網(wǎng)，協(xié)議一般為CAN、Modbus、ProfibusDP、DeviceNet、工業(yè)以太網(wǎng)等

設(shè)備配置主要考慮運煤工藝系統(tǒng)的設(shè)備布置和控制要求情況，在此基礎(chǔ)上靈活配置站點形式。該層是運煤自動化系統(tǒng)設(shè)計中可變性最大的、爭議最多的層面。本文建議對于相對集中的區(qū)域采用遠程I/O站，如筒倉、煤倉間、轉(zhuǎn)運站、碎煤機室、區(qū)域變電所等；對于現(xiàn)場分散設(shè)備宜采用分布式I/O子站，子站與現(xiàn)場電控箱并列布置或合并，通過現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連接，數(shù)量根據(jù)工藝設(shè)備數(shù)量或劃分區(qū)域配置。對布置于現(xiàn)場的總線設(shè)備，按一定的原則進行區(qū)域劃分，將現(xiàn)場總線設(shè)備劃分為若干個區(qū)域，每個區(qū)域設(shè)置一臺現(xiàn)場總線式區(qū)域控制器。區(qū)域內(nèi)裝置通過冗余現(xiàn)場總線接入?yún)^(qū)域控制器，并通過區(qū)域控制器與布置于輸煤程控室的主控單元雙向通訊，實現(xiàn)整個輸煤總線控制系統(tǒng)的功能。使用現(xiàn)場總線可以大量節(jié)省控制電纜，安裝方便快捷，能有效應(yīng)對各種變化，還可通過高效低本的方式獲取大量信號，用以滿足自動化系統(tǒng)對利用和采集更多數(shù)據(jù)來優(yōu)化性能和成本的需求，對于系統(tǒng)改擴建的拓展能力極強。具體采用哪種方式應(yīng)與業(yè)主方充分溝通后確定。??現(xiàn)場信號的采集，對于離散量輸入（DI）建議采用“弱電模塊+隔離繼電器”，為減少長距離電纜分布電容對信號的干擾，建議繼電器線圈巡檢電壓采用DC24V或DC48V。對于離散量輸出（DO）直接采用強電模塊或繼電器隔離輸出，觸點容量應(yīng)滿足回路對電壓和電流的要求。對于模擬量信號應(yīng)根據(jù)信號的不同選擇相應(yīng)電流、電壓類型，且測量范圍應(yīng)一致，如信號引自爆炸危險區(qū)則應(yīng)加裝安全柵隔離。

2.4網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

包括交換機、網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)和通訊接口設(shè)備。

系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有與廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）或全廠輔助車間控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信接口；

系統(tǒng)宜設(shè)有與運煤輔助設(shè)備相配套控制系統(tǒng)的通信接口；

系統(tǒng)宜設(shè)有分布式I/O站點、現(xiàn)場智能設(shè)備的通信接口；

系統(tǒng)宜設(shè)有運煤工業(yè)電視輔助監(jiān)控系統(tǒng)的通信接口；

系統(tǒng)宜設(shè)有運煤調(diào)度呼叫廣播或通信系統(tǒng)的通信接口；

系統(tǒng)宜設(shè)有消防火災(zāi)報警系統(tǒng)的通信接口。

設(shè)備配置應(yīng)保證整個系統(tǒng)的冗余性、可靠性及穩(wěn)定性等要求。通信介質(zhì)根據(jù)相對位置可采用銅纜或光纜。

3運煤自動化系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)功能的實現(xiàn)包含硬件架構(gòu)和軟件編程。

（1）硬件架構(gòu)對于設(shè)備來講，范圍包括卸煤、貯煤、上煤、配煤以及相關(guān)輔助系統(tǒng)。而根據(jù)信號功能的不同可劃分為需要監(jiān)測的設(shè)備、需要監(jiān)控的設(shè)備和保護裝置，設(shè)計時亦應(yīng)考慮設(shè)備與運煤自動化系統(tǒng)運行的聯(lián)鎖控制信號，硬件接口應(yīng)盡可能完善，為軟件編程留有可用空間：1）設(shè)計中需要考慮的監(jiān)測設(shè)備有運煤系統(tǒng)的翻車機、卸船機、門式或橋式抓煤機、螺旋卸車機、斗輪堆取料機、翻車機衡、汽車衡、入廠（爐）煤采樣裝置等；2）設(shè)計中需要考慮的監(jiān)控設(shè)備有運煤系統(tǒng)的碎煤機、篩煤機、三塊處理機、給煤機、犁式卸料器、犁煤器電動三通擋板、帶式輸送機、頭部伸縮裝置、防閉塞振打器、除鐵器等；除塵系統(tǒng)的電除塵器、布袋除塵器、噴霧抑塵系統(tǒng)；運煤工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)；水沖洗系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)；3）保護裝置有跑偏開關(guān)、拉繩開關(guān)、速度開關(guān)、撕裂開關(guān)、堵煤檢測裝置、煤流檢測裝置、料位檢測裝置、限位行程開關(guān)及警鈴等。

（2）系統(tǒng)軟件編程應(yīng)具有流程選擇、控制方式選擇、程序啟動、程序停機、聯(lián)鎖停機及緊急停機功能。

在卸煤、貯煤、上煤、配煤以及相關(guān)輔助系統(tǒng)中，流程的組態(tài)應(yīng)充分考慮實際運行所需的預(yù)啟動、正常啟動、正常停機、聯(lián)鎖停機之間的關(guān)系。

4結(jié)束語

隨著科學技術(shù)的不斷進步，自動化水平也在不斷完善提高，在系統(tǒng)設(shè)計過程中，我們更要充分了解不同控制方式下市場主流產(chǎn)品性能，最終的目的是實現(xiàn)運煤工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和安全可靠。

參考文獻：

[1]傅宇.PLC在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用研究[J].機電信息,2012(03).

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