輸煤程控及工業(yè)電視系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用

王 東

（蘭州西固熱電有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

為了使我國(guó)的電力供電緊張得到有效的緩解，我國(guó)對(duì)火電廠進(jìn)行了加大投入資金力度。同時(shí)又?jǐn)U建了許多火電廠，加上我國(guó)各個(gè)行業(yè)對(duì)煤炭的需求量持續(xù)增加，且對(duì)煤質(zhì)要求也越來(lái)越高的實(shí)際情況，火電廠對(duì)燃煤輸送系統(tǒng)中的要求越來(lái)越高。輸煤程控及工業(yè)電視系統(tǒng)在發(fā)電廠燃料輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，成為保證火力發(fā)電廠安全運(yùn)行的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1 輸煤程控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

輸煤程控系統(tǒng)主要包括可編程控制器（PLC）、上位機(jī)、下位機(jī)、輸煤程控主站及多個(gè)從站和遠(yuǎn)程I/O站。

1.1 輸煤程控系統(tǒng)的特點(diǎn)

整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行操作一般是通過(guò)上位機(jī)運(yùn)行并實(shí)現(xiàn)的。主要是運(yùn)用CRT畫(huà)面，加上科學(xué)操作鍵盤，使用鼠標(biāo)等設(shè)備，對(duì)輸煤程控系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制。并且這個(gè)輸煤程控系統(tǒng)有著良好的聯(lián)鎖保護(hù)作用，尤其是對(duì)于故障的處理比較快，且處理能力出眾，可以將故障的一些主要特點(diǎn)和情況一一說(shuō)明，并進(jìn)行聲光報(bào)警。

1.2 輸煤程控系統(tǒng)的布置

考慮到火電廠的輸煤程控控制對(duì)象比較分散，在輸煤程控樓設(shè)置輸煤系統(tǒng)集中監(jiān)控室，在各皮帶間、原煤倉(cāng)等處設(shè)置遠(yuǎn)程I/O站，集中控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程I/O站間的通訊建議采用光纜。

1.3 輸煤程控的控制對(duì)象

主要包括皮帶機(jī)、給煤機(jī)、電動(dòng)擋板、盤式電磁除鐵器、帶式電磁除鐵器、滾軸篩、環(huán)式碎煤機(jī)、振打器、犁煤器、電子皮帶秤、入爐煤采樣器、循環(huán)鏈碼等設(shè)備。

2 輸煤程控的主要功能

輸煤程控的主要功能就是將火車皮及長(zhǎng)途運(yùn)輸汽車運(yùn)來(lái)的煤炭，通過(guò)輸煤皮帶運(yùn)輸，然后再經(jīng)過(guò)一些特殊工序，將合格的煤炭送往鍋爐原煤倉(cāng)，完成自動(dòng)上煤、自動(dòng)配煤功能和輸煤皮帶跑偏、拉繩、速度、打滑、撕裂等報(bào)警保護(hù)。

2.1 按工藝流程實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)啟停輸煤線路（逆煤流起動(dòng)、順煤流停機(jī)），事故聯(lián)鎖自動(dòng)停機(jī)。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行工況顯示，事故音響報(bào)警，記錄重要?dú)v史數(shù)據(jù)，顯示實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線。

2.3 實(shí)現(xiàn)原煤倉(cāng)的自動(dòng)配煤、手動(dòng)配煤及就地配煤，原煤倉(cāng)上煤量的分爐計(jì)算，上煤系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

2.4 能將煤里的雜物或者其他不相干的東西進(jìn)行辨別，同時(shí)進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警。能夠有效發(fā)現(xiàn)皮帶跑偏，或者是皮帶開(kāi)膠斷裂等的不良事故，完成輸煤設(shè)備電流檢測(cè)及模擬量越限報(bào)警。

2.5 能夠有效的設(shè)置檢修倉(cāng)和尾倉(cāng)，且這種系統(tǒng)有著良好的排查功能，對(duì)一些不良的事件能夠進(jìn)行自動(dòng)排查，如果設(shè)備為檢修狀態(tài)，那么會(huì)禁止設(shè)備運(yùn)行。

3 輸煤程控系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)與實(shí)施

3.1 上位機(jī)系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

（a）上位機(jī)可以有效的利用屏蔽線和有關(guān)以太網(wǎng)加強(qiáng)交換，可以有效實(shí)現(xiàn)主機(jī)的通訊功能?？刂凭W(wǎng)絡(luò)適合于電氣數(shù)據(jù)傳輸，光纜數(shù)據(jù)傳輸及無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，兼容性好，通訊簡(jiǎn)易方便。

（b）通過(guò)對(duì)系統(tǒng)容量的統(tǒng)計(jì)，把系統(tǒng)分成若干遠(yuǎn)程I/O模塊選型相同，有利于資源的合理分配及今后的維護(hù)、備件管理等。集中控制系統(tǒng)與遠(yuǎn)程I/O站間的通訊采用雙纜冗余來(lái)進(jìn)行配置。

（c）上位機(jī)系統(tǒng)主要采用兩臺(tái)機(jī)子進(jìn)行配置，這兩個(gè)上位機(jī)都可以作為操作站進(jìn)行有效的操作。也可以運(yùn)用另一臺(tái)上位機(jī)作為工程師站，使得兩臺(tái)上位機(jī)有效的加以利用。

（d）操作系統(tǒng)用WINDOWS 2000或XP；上位機(jī)軟件采用國(guó)際知名上位機(jī)監(jiān)控組態(tài)軟件、PLC編程軟件根據(jù)所選口PLC選擇，軟件可在線或離線進(jìn)行編程和修改，而不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 控制系統(tǒng)：本系統(tǒng)使用兩臺(tái)型號(hào)相同的CPU，其中對(duì)于這兩臺(tái)型號(hào)的CPU，是可以相互備用的，主要先用上點(diǎn)CPU。還要保證不共同失電，可以再將這兩個(gè)CPU的機(jī)箱加以分配，運(yùn)用兩個(gè)不同的電源，例如可以采用UPS電源以及自廠用電等電源。這兩個(gè)CPU在結(jié)構(gòu)和程序上是沒(méi)有太多的不同的，都是運(yùn)用信息采集的方式，然后進(jìn)行處理和發(fā)出命令，最后由中央處理器進(jìn)行完成。

3.3 遠(yuǎn)程系統(tǒng)：因?yàn)檩斆合到y(tǒng)自身具有分散的功能，且間隔又比較遠(yuǎn)（輸煤程控室間隔最遠(yuǎn)皮帶的間隔大于3km），如果運(yùn)用一些較為普通的電纜，根本就達(dá)不到相應(yīng)的要求，或者運(yùn)用多模光纜也不能有效的完成任務(wù)，但是使用單模光纜就可以完成任務(wù)了。

4 輸煤程控系統(tǒng)的工作過(guò)程

4.1 輸煤程控系統(tǒng)的流程選擇：在上位機(jī)畫(huà)面上有選擇流程的分畫(huà)面，通過(guò)這些畫(huà)面實(shí)現(xiàn)流程和設(shè)備的選用。例如有8種可供選擇，分別是：

（a）1號(hào)翻車機(jī)→煤場(chǎng)；

（b）2號(hào)翻車機(jī)→煤場(chǎng)；

（c）1號(hào)地下煤斗→主廠房煤倉(cāng)間；

（d）2號(hào)地下煤斗→主廠房煤倉(cāng)間；

（e）1號(hào)斗輪機(jī)→主廠房煤倉(cāng)間；

（f）2號(hào)斗輪機(jī)→主廠房煤倉(cāng)間；

（g）1號(hào)翻車機(jī)→主廠房煤倉(cāng)間；

（h）2號(hào)翻車機(jī)→主廠房煤倉(cāng)間。

4.2 輸煤程控系統(tǒng)的控制方式：主要有解鎖手動(dòng)、聯(lián)鎖手動(dòng)、自動(dòng)運(yùn)行三種方式。

（a）解鎖手動(dòng)方式：此種方式設(shè)備間的聯(lián)鎖關(guān)系已經(jīng)被解除了，在上位機(jī)上對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行啟、停的操作，不適合正常帶負(fù)載運(yùn)行。

（b）聯(lián)鎖手動(dòng)方式：此方式在上位機(jī)上通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)操作，對(duì)要啟動(dòng)的流程中的設(shè)備按逆煤流方向一對(duì)一的啟動(dòng)，按順煤流方向一對(duì)一停機(jī)，要求設(shè)備啟動(dòng)前須先將擋板啟動(dòng)到位。

（c）自動(dòng)運(yùn)行方式：為系統(tǒng)的最佳控制方式，在此方式下，操作員的操作步序最少，設(shè)備的空載運(yùn)行時(shí)間最短。運(yùn)行人員只需選擇輸煤線上的主要設(shè)備（如皮帶機(jī)、給煤機(jī)等），而輔助設(shè)備（如皮帶秤、電磁除鐵器、除塵器等）則能通過(guò)邏輯系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)選擇。

4.3 輸煤程控系統(tǒng)的配煤方式：分為自動(dòng)配煤、手動(dòng)配煤和就地配煤三種方式。在自動(dòng)配煤方式下，當(dāng)輸煤系統(tǒng)發(fā)出“程啟”操作后，配煤皮帶即先運(yùn)行。當(dāng)配煤皮帶出現(xiàn)運(yùn)行信號(hào)后，首先按照煤倉(cāng)的順序進(jìn)行檢測(cè)，從第一倉(cāng)開(kāi)始進(jìn)行順序配煤，將所有煤倉(cāng)配至高煤位。此時(shí)假如某些倉(cāng)不使用，則需要把這些倉(cāng)置于停用狀態(tài)，這樣在輪到這個(gè)倉(cāng)配煤的時(shí)候，就會(huì)把它跳過(guò)，繼續(xù)為下一個(gè)倉(cāng)配煤。當(dāng)所有倉(cāng)都處于高煤位時(shí)，自動(dòng)配煤就完成了。

5 提高輸煤程控系統(tǒng)可靠性的措施：根據(jù)實(shí)際使用來(lái)看，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的故障率要大大高于工控機(jī)及PLC主機(jī)。因此，提高設(shè)備可靠性的重點(diǎn)應(yīng)放在外部設(shè)備上。

5.1 選擇可靠性較高的元件。這是確保系統(tǒng)可靠性的第一步。

5.2 選擇性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾。在PLC控制系統(tǒng)中，電源占有極重要的地位。

5.3 信號(hào)隔離。程控系統(tǒng)所有的輸入、輸出信號(hào)均通過(guò)繼電器隔離，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力并保護(hù)PLC模塊，以避免大電流信號(hào)的進(jìn)入而損毀。

5.4 接地屏蔽。在程控系統(tǒng)中，接地是抑制干擾使系統(tǒng)可靠工作的重要方法。良好接地（采用一點(diǎn)接地）可消除各電路電流經(jīng)公共地線阻抗時(shí)產(chǎn)生的噪聲電壓，避免磁場(chǎng)及電位差的影響，使其形不成對(duì)地環(huán)路。

5.5 軟件容錯(cuò)。由于輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，干擾信號(hào)較多，I/O信號(hào)傳送距離也較長(zhǎng)，常常會(huì)使傳送的信號(hào)有誤。為提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，在程序編制時(shí)可采用軟件容錯(cuò)技術(shù)。

6 工業(yè)電視系統(tǒng)

6.1 工業(yè)電視系統(tǒng)簡(jiǎn)介： 工業(yè)電視也可稱之為閉路電視，隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通訊技術(shù)及與視像技術(shù)的迅速發(fā)展與相互溶合，對(duì)大規(guī)模分布對(duì)象進(jìn)行監(jiān)視、控制與管理的工業(yè)電視網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)在大部分火電廠中獲得普遍的應(yīng)用。

6.2 設(shè)置工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的必要性：輸煤系統(tǒng)設(shè)備較多，整個(gè)系統(tǒng)控制分散，運(yùn)輸線長(zhǎng)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，粉塵、潮濕、振動(dòng)、噪聲、電磁干擾都比較嚴(yán)重，給運(yùn)行巡檢及檢修工作都帶來(lái)不便。只有采用科學(xué)的手段，在燃料輸送現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)，才能隨時(shí)隨地掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，對(duì)輸煤設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、保護(hù)、控制，可保證安全可靠運(yùn)行，有效減小事故范圍，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

6.3 工業(yè)電視系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：作為一種重要的現(xiàn)代化監(jiān)測(cè)、控制、管理手段，系統(tǒng)能夠直觀的監(jiān)視和記錄安全生產(chǎn)的各個(gè)重要環(huán)節(jié)、崗位、場(chǎng)所，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，彌補(bǔ)人員不足、巡檢不到位所造成的安全問(wèn)題，將隱患消滅在萌芽狀態(tài)，還能為事故分析提供有力的依據(jù)，為安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)安全保障。

6.4 工業(yè)電視系統(tǒng)的的主要分配：主要是將工業(yè)電視放置于程控操作臺(tái)前排的工業(yè)電視屏上，并將攝像頭進(jìn)行掉轉(zhuǎn)，把主要的設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行分析，然后將這些情況和分析全部顯示到顯示屏上。然后再運(yùn)用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備，加以儲(chǔ)存。保證日后的檢查和驗(yàn)證，對(duì)事故的情況和經(jīng)過(guò)進(jìn)行完整的分析和了解。

6.5 工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)的組成

（a）攝像機(jī)和鏡頭的選用：為了提高圖像的質(zhì)量，擴(kuò)大其對(duì)照度的動(dòng)態(tài)范圍，圖像數(shù)據(jù)的采集采用一般的傳統(tǒng)工業(yè) CCD攝像機(jī)配標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)鏡頭器件，圖像的分辨率一般應(yīng)不低于420線，大范圍監(jiān)控區(qū)域宜選用帶有轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)和變焦鏡頭的攝像機(jī)。

（b）電源配置方面：應(yīng)該選擇AC220V標(biāo)準(zhǔn)供電方式，這樣可以降低由于多方面原因引起的電源干擾，更加安全。

（c）中心部分控制設(shè)備： 大電視墻單元，電視控制臺(tái)、工業(yè)主機(jī)及監(jiān)視器，可以通過(guò)設(shè)置，使電視墻單元循環(huán)顯示。監(jiān)控中心通過(guò)中心矩陣切換器，能夠控制遠(yuǎn)端攝像機(jī)鏡頭和云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)、PLC硬件及軟件水平的不斷進(jìn)步，輸煤系統(tǒng)的自動(dòng)化水平也在不斷進(jìn)步，輸煤程控及工業(yè)電視系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中將得到更加廣泛的應(yīng)用。

[1]石繼民.淺析電廠輸煤控制系統(tǒng)[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（12）.

[2]國(guó)俊保.火電廠輸煤程控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)海洋大學(xué)，2010.