火電廠輸煤自動化的發(fā)展與實(shí)現(xiàn)分析

王立新

[摘? ? 要]為了全面提升火電廠輸煤工作的質(zhì)量，要積極融合自動化技術(shù)方案，積極推動設(shè)備程控化發(fā)展進(jìn)程，向著可視化方向發(fā)展，并建立基于以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線技術(shù)的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)模式，更好地打造建設(shè)燃料程控生產(chǎn)系統(tǒng)，促進(jìn)自動化發(fā)展模式的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)火電廠經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的和諧統(tǒng)一。

[關(guān)鍵詞]火電廠;輸煤動自動化;發(fā)展

[中圖分類號]TM621 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）12–0–02

Analysis on the Development and Realization of Coal

Handling Automation in Thermal Power Plants

Wang Li-xin

[Abstract]In order to comprehensively improve the quality of coal handling work in thermal power plants， it is necessary to actively integrate automation technology solutions， actively promote the development process of equipment program control， develop towards visualization， and establish a device networking model based on Ethernet and fieldbus technology to better Create and build a fuel program-controlled production system， promote the progress of the automation development model， and realize the harmony and unity of the economic and social benefits of thermal power plants.

[Keywords]thermal power plant; coal transportation automation; development

隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，社會各行業(yè)對電能的需求逐漸增大，這對于電廠日常工作提出了新的挑戰(zhàn)，要想更好地提升火電廠輸煤控制工作的水準(zhǔn)，就要積極落實(shí)更加科學(xué)的自動化應(yīng)用體系，促進(jìn)自動化應(yīng)用控制方案的全面發(fā)展和進(jìn)步。

1 火電廠輸煤自動化發(fā)展的意義

對于火電廠日常工作而言，輸煤系統(tǒng)工作內(nèi)容較為繁重，常規(guī)化的工作模式存在實(shí)時(shí)性效果一般的情況，因此，在火電廠輸煤控制體系中融合自動化發(fā)展方案十分關(guān)鍵。

（1）火電廠輸煤自動化體系能大大提升工作效率，提升燃料生產(chǎn)工作的管理時(shí)效性，并且配合應(yīng)用方案的多元處理，打造更加完整的控制體系，實(shí)現(xiàn)更加便捷化的管理和約束控制。

（2）火電廠輸煤自動化體系的設(shè)定能有效促進(jìn)安全生產(chǎn)工作的落實(shí)，確保輸煤系統(tǒng)能在安全合理的應(yīng)用環(huán)境內(nèi)予以開展，并且維持綜合監(jiān)督的時(shí)效性。

（3）火電廠輸煤自動化運(yùn)行模式的應(yīng)用和控制也能為成本管理提供保障，減少資源浪費(fèi)，維持成本效益，建立健全更加可靠、安全且科學(xué)的發(fā)展平臺。

2 火電廠輸煤自動化的發(fā)展與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)

在火電廠輸煤自動化發(fā)展方案中，建立基于以太網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)模式具有重要價(jià)值。以太網(wǎng)是目前各行業(yè)應(yīng)用較為廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)方案，尤其是在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，以太網(wǎng)逐漸稱為基礎(chǔ)性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，配合TCP/IP協(xié)議就能實(shí)現(xiàn)相關(guān)應(yīng)用目標(biāo)。而對應(yīng)的現(xiàn)場總線應(yīng)用模式，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場智能設(shè)備和自動化控制設(shè)備雙向串行的關(guān)鍵，配合數(shù)字式多節(jié)點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)處理機(jī)制，就能更好地建立分散測量模式和網(wǎng)絡(luò)控制模式，有效地將現(xiàn)場總線作為關(guān)鍵，維持信息溝通交流的實(shí)時(shí)性，也為共同完成控制任務(wù)提供保障，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的價(jià)值優(yōu)勢，打造“信息集中化管理、控制分散式處理”的模式。

在火電廠輸煤自動化應(yīng)用結(jié)構(gòu)中，使用系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方式，能完成信息的實(shí)時(shí)性收集。并且建立程控上煤和程控配煤的獨(dú)立系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)借助以太網(wǎng)完成雙接口連接控制，匹配雙光纜冗余結(jié)構(gòu)通信，實(shí)際的傳輸速率能滿足10 MB/s的要求。同時(shí)，將上位機(jī)和PLC之間建立雙以太網(wǎng)應(yīng)用模式，配合雙交換機(jī)冗余結(jié)構(gòu)通信方案，不僅能提升整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，還能優(yōu)化數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院涂茖W(xué)性。建立的輸煤系統(tǒng)自動化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)包括：①程控室層面，如工業(yè)電視、主控PC機(jī)、MIS;②以太網(wǎng)完成TCP/IP協(xié)議;③現(xiàn)場層面，其包括皮帶程控PLG、斗輪機(jī)PLG、卸船機(jī)、設(shè)備PLC等，配合現(xiàn)場總線完成傳感器和執(zhí)行器的控制。

在以太網(wǎng)實(shí)數(shù)全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性以及穩(wěn)定性等方面的問題也逐漸被解決，大范圍推廣以太網(wǎng)將成為行業(yè)內(nèi)的重要發(fā)展趨勢。將以太網(wǎng)更好地應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域，確保開放式系統(tǒng)能發(fā)揮其實(shí)際應(yīng)用效能。

2.2 燃料系統(tǒng)自動化

對于火電廠輸煤自動化工作而言，燃料系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的原料供給系統(tǒng)，也是公用輔助系統(tǒng)，只有建立科學(xué)且文明規(guī)范的生產(chǎn)管理方案，才能發(fā)揮其實(shí)際價(jià)值，減少安全隱患。在計(jì)算機(jī)技術(shù)全面發(fā)展的時(shí)代背景下，多數(shù)電廠都對燃料控制系統(tǒng)進(jìn)行了升級，配合程控系統(tǒng)應(yīng)用模式建立實(shí)時(shí)性監(jiān)管機(jī)制，但是卻存在規(guī)范性不足的現(xiàn)象。基于此，要結(jié)合燃料程控生產(chǎn)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，對相關(guān)工作予以重視。

（1）要設(shè)置煤量自動化統(tǒng)計(jì)模塊，對煤場內(nèi)的存煤量、卸煤量以及鍋爐燃燒量予以自動化統(tǒng)計(jì)分析，并且配合皮帶稱重系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煤量的實(shí)時(shí)性檢測分析。配合實(shí)煤在線監(jiān)測系統(tǒng)，完成混配煤參數(shù)與鍋爐燃燒的匹配，保證燃燒穩(wěn)定。例如，近幾年推出的芯片/模塊系列化產(chǎn)品，俗稱煤量控制裝置的“CPU”，利用對應(yīng)的傳感器就能對采煤機(jī)在機(jī)頭、機(jī)尾、中部、斜切等不同割煤區(qū)間的割煤速度、割煤時(shí)間、采高等關(guān)鍵工藝參數(shù)自動進(jìn)行大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

（2）要對電量參數(shù)予以控制，結(jié)合自動化技術(shù)方案對設(shè)備耗電量予以自動統(tǒng)計(jì)分析，并且利用智能電度表實(shí)現(xiàn)電量的檢測。

（3）借助自動化技術(shù)應(yīng)用方案建立針對性管理模塊，并完成檢修工作票自動生成、設(shè)備故障報(bào)警記錄和統(tǒng)計(jì)、設(shè)備檔案管理、設(shè)備啟停時(shí)間次數(shù)記錄、檢修日常管理、運(yùn)行日常管理、設(shè)備定期維護(hù)管理、計(jì)劃檢修管理等。

2.3 設(shè)備程控化

在火電廠輸煤自動化工作中，所有設(shè)備程控化是重要的發(fā)展方向，利用獨(dú)立配置的現(xiàn)場總線就地測控裝置完成綜合管理，并實(shí)現(xiàn)全分布式總線控制。借助程控化對被控設(shè)備對象I/O信號予以數(shù)字化信號的處理，直接傳輸?shù)捷斆嚎刂葡到y(tǒng)，真正意義上實(shí)現(xiàn)更合理、更高效的系統(tǒng)自動化應(yīng)用目標(biāo)。本文以某火電廠輸煤程控系統(tǒng)實(shí)施方案為例，具體方案如下。

2.3.1 系統(tǒng)控制方案

較為常見的輸煤程控操作方式分為3種：①手動方式，主要是指操作人員在檢修調(diào)試的過程中使用的方式，各個(gè)設(shè)備之間沒有任何聯(lián)鎖處理，且皮帶只有拉繩保護(hù)起作用，其他保護(hù)不起作用，能任意啟停設(shè)備，一般在正常運(yùn)行時(shí)不會選取這種方式。②聯(lián)鎖方式，指的是各種保護(hù)機(jī)制均存在并且實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的聯(lián)鎖處理，按照下列順序啟動設(shè)備：原煤倉配煤皮帶—XX號皮帶—碎煤機(jī)—滾軸篩—XX皮帶—振動給煤機(jī)（逆煤流啟動）;停止時(shí)為順煤流停止，當(dāng)系統(tǒng)中某設(shè)備出現(xiàn)故障自動停機(jī)時(shí)。其后級設(shè)備自動緊急停止，上級設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。③程控方式，能實(shí)現(xiàn)多樣化保護(hù)機(jī)制且設(shè)備聯(lián)鎖完整，若是啟動允許條件充足，也就是說相關(guān)設(shè)備均在遠(yuǎn)程控制方式范圍內(nèi)，點(diǎn)擊自動啟動確定后，各個(gè)設(shè)備就會按照設(shè)定的程序完成自動啟停。最關(guān)鍵的是一旦出現(xiàn)異常情況，即可點(diǎn)擊緊急停車就能完成急停。

2.3.2 系統(tǒng)控制方式

在火電廠輸煤工作落實(shí)的過程中，要結(jié)合實(shí)際情況選取對應(yīng)的控制方式，從就地手動控制、遠(yuǎn)程手動控制和程序自動控制中選取相應(yīng)的工作。以“上煤控制”為例，在輸煤過程中皮帶機(jī)都是單向運(yùn)行，且需要按照運(yùn)動順序完成啟停。

（1）就地手動控制模式。一般是在設(shè)備的檢修過程和調(diào)試過程出現(xiàn)緊急狀態(tài)下才會選取的控制模式，在運(yùn)行人員收到試運(yùn)通知后或遇緊急情況需要現(xiàn)場手動啟動設(shè)備時(shí)，上位機(jī)只需要簡單地發(fā)出一個(gè)就地允許信號即可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場手動操作。此種機(jī)制一般為非正常模式。正常運(yùn)行時(shí)一般不予采用。

（2）遠(yuǎn)程手動控制模式。若是在上位機(jī)上完成操作，會按照解鎖手動和聯(lián)鎖手動兩種方式予以控制。前者是操作人員對任何獨(dú)立的設(shè)備能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)啟停，但是這種處理機(jī)制要求整個(gè)系統(tǒng)在無負(fù)載的狀態(tài)下開展，所以主要應(yīng)用在設(shè)備調(diào)試過程中。后者則是操作人員能結(jié)合逆煤流方向完成設(shè)備的一對一啟停處理，這就需要事先設(shè)定聯(lián)鎖要求，在上位機(jī)上利用鼠標(biāo)即可操作。

（3）程序自動控制模塊，操作人員需要在上位機(jī)上完成合理的路徑選取，結(jié)合系統(tǒng)自動檢查工序匹配實(shí)效性路徑分析方案，預(yù)定時(shí)間內(nèi)表示成功，即可完成現(xiàn)場設(shè)備順序啟動。

2.3.3 PLC控制系統(tǒng)

依舊以上煤控制流程為例，具體設(shè)計(jì)方案如下：①開始，初始化處理。主要是指PLC在加電的狀態(tài)下，要對設(shè)備及各種保護(hù)裝置的狀態(tài)位置進(jìn)行標(biāo)志位的分析。②流程選擇，若是有設(shè)備故障重新初始化，若是無設(shè)備故障則流程預(yù)啟動。③預(yù)啟動完畢。④流程啟動指令的下發(fā)。⑤延時(shí)判定，若是正常則選擇“按照逆煤流方向啟動主設(shè)備”或者是“按照情況啟動輔助設(shè)備”，若是延時(shí)不正常，則重新進(jìn)行流程的預(yù)啟。在整個(gè)啟動過程中，PLC輸出信號通過設(shè)備的二次回路來控制電機(jī)的啟動和停止，在啟動過程中輸送高電平、停止過程中輸送低電平，因碎煤機(jī)及較長皮帶機(jī)的功率較大，一般采用高壓電機(jī)，所以要配合高壓開關(guān)的保護(hù)回路進(jìn)行控制。⑥評估主設(shè)備情況，完成設(shè)備啟動工作。除此之外，PLC系統(tǒng)支持組態(tài)軟件的應(yīng)用，本文選取的是西門子公司生產(chǎn)的SIMATIC可編程控制器的編程和組態(tài)標(biāo)準(zhǔn)軟件包，能實(shí)現(xiàn)硬件組態(tài)處理和項(xiàng)目管理器應(yīng)用等。一方面，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和PLC的通信處理，實(shí)現(xiàn)多個(gè)PLC之間和上位機(jī)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性交換通信，采集全部的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，配合工藝設(shè)備聯(lián)鎖管理和調(diào)度功能模塊，就能及時(shí)完成信息交互。另一方面，借助工控計(jì)算機(jī)完成過程監(jiān)視和管理，配合工程師站和操作員站，就能及時(shí)完成上位機(jī)技術(shù)指標(biāo)的管理。

2.4 設(shè)備可視化

在火電廠常規(guī)化工作中，電能生產(chǎn)量較大。這就導(dǎo)致多數(shù)輸煤系統(tǒng)設(shè)備長期處于高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，故障率必然會增大，為了減少系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行故障問題，提升其運(yùn)行實(shí)效性和安全性，要選取優(yōu)質(zhì)監(jiān)控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)火電廠輸煤系統(tǒng)設(shè)備可視化處理，最大程度上發(fā)揮自動化技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，維持良好的生產(chǎn)過程。

（1）確定攝像頭安裝位置，確保攝像頭攝錄的范圍和角度能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過程跟蹤拍攝，配合無線傳輸技術(shù)，就能及時(shí)將視頻信號傳送到控制中心，以便于控制中心的工作人員能及時(shí)了解現(xiàn)場設(shè)備的基礎(chǔ)狀態(tài)，從而落實(shí)更加合理有效的控制處理。

（2）結(jié)合攝像裝置和程控單元，就能及時(shí)讀取告警信號，以便于能完善工作流程，確保系統(tǒng)控制功能和監(jiān)督管理效果符合預(yù)期，提升設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和實(shí)時(shí)性事故報(bào)警工作的監(jiān)管效果，真正實(shí)現(xiàn)安全可靠的自動化管理目標(biāo)。

2.5 MIS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)模式

MIS本身屬于廠級自動化管理系統(tǒng)，涉及電廠生產(chǎn)和管理子系統(tǒng)內(nèi)容，在燃料系統(tǒng)自動化全面升級的基礎(chǔ)上，廠級MIS聯(lián)網(wǎng)配合信息共享將逐漸被推廣。一方面，在MIS服務(wù)器上設(shè)置接口程序，就能利用定期燃料系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息采集的方式，實(shí)現(xiàn)自動化控制，不僅能提升MIS系統(tǒng)完整性，還能維持燃料程序控制和MIS設(shè)計(jì)的同步。另一方面，在工控機(jī)上配套設(shè)置傳輸程序和網(wǎng)卡，就能完成MIS支持下的定時(shí)啟動傳輸，并向預(yù)留地址傳輸信息，使得全網(wǎng)人員均可以掌控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

3 結(jié)束語

在計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，火電廠輸煤自動化模式的發(fā)展進(jìn)程也在加快，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程高度自動化和設(shè)備測控高度智能化將成為主要方向，能在提升工作效率的基礎(chǔ)上，提高工作可靠性，為實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)化管理、可視化管理提供保障，真正打造移動工業(yè)控制模式，為火電廠可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王雷.大型火電廠輸煤自動化發(fā)展方向與實(shí)現(xiàn)方式探討分析[J].商品與質(zhì)量，2019（17）：87.

[2] 王雷.大型火電廠輸煤自動化發(fā)展方向與實(shí)現(xiàn)方式探討分析[J].探索科學(xué)，2018（5）：113-114.

[3] 湯洋，王建楠，紀(jì)林.火電廠輸煤系統(tǒng)P&ID設(shè)計(jì)與電氣自動化功能實(shí)現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（31）：118.