火電廠運煤系統(tǒng)的自動控制研究

孔繁盛

[摘 ? ?要]運煤系統(tǒng)作為火電廠的重要組成部分，具有設備種類多、數(shù)量多、分布廣以及工藝流程復雜的特點，這就導致人工控制模式已經(jīng)難以滿足火電廠運煤系統(tǒng)的實際管理需求。因此我國火電廠還需要在結合自身運行特點基礎上，加強運煤系統(tǒng)的自動化建設力度，提高運煤自動化系統(tǒng)的智能化和信息化水平，這樣才能充分發(fā)揮火電廠運行系統(tǒng)的作用，對火電廠運行效益的提升也有著非常重要的意義，本文主要就火電廠運煤系統(tǒng)的自動控制進行探究分析。

[關鍵詞]火電廠;運煤系統(tǒng);自動控制

[中圖分類號]TM621.6 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）06–000–03

[Abstract]As an important part of the thermal power plant， the coal transportation system also has the characteristics of a large variety of equipment， a large number， a wide distribution， and a complex process flow. As a result， the manual control mode has been difficult to meet the actual management needs of the coal transportation system in the thermal power plant. Therefore， my countrys thermal power plants also need to strengthen the automation construction of coal transportation systems based on their own operating characteristics， and promote the intelligentization and informatization of coal transportation automation systems， so that the role of the thermal power plant operating system can be fully realized. It is also of great significance for the improvement of the operating efficiency of thermal power plants. This article mainly explores and analyzes the automatic control of the coal transportation system in thermal power plants.

[Keywords]thermal power plant; coal transportation system; automatic control

運煤系統(tǒng)的運行可靠性與靈活性會直接影響到火電廠的運行效果，但是在以往的運煤系統(tǒng)中多是采用繼電器控制方式，自動化水平不足，難以滿足火電廠的實際生產(chǎn)需求。近年來，隨著可編程控制器以及計算機通信技術的不斷發(fā)展，基于遠程I/O以及PLC程序的控制方式也得到了比較迅速地發(fā)展，對于火電廠運煤系統(tǒng)自動化控制水平的提升也有著一定的積極意義。因此我國火電廠還需要加強對運煤系統(tǒng)的不斷優(yōu)化與完善力度，讓運煤系統(tǒng)的自動化控制水平進一步提升，充分發(fā)揮運煤系統(tǒng)和火電廠的作用。

1 進行運煤系統(tǒng)自動化控制的必要性

隨著火電廠的迅速發(fā)展，對運煤系統(tǒng)的運行效果也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的繼電器控制模式已經(jīng)難以滿足運煤系統(tǒng)的實際管理需求。近年來，現(xiàn)場總線技術得到了非常迅速地發(fā)展，在火電廠運煤系統(tǒng)中也獲得了良好的應用效果。但是目前采用現(xiàn)場總線技術的控制方式多是將開關柜內(nèi)的智能設備通過現(xiàn)場總線這一通信方式接入運煤自動化系統(tǒng)之中，其他很多廠家自帶的控制箱以及控制柜中的運煤系統(tǒng)設備測點依舊采用硬接線方式，因此在應用過程中還要使用大量的電纜以及電纜接線，難以發(fā)揮現(xiàn)場總線技術的應用優(yōu)勢?；诂F(xiàn)場通信全通信控制技術的運煤自動化系統(tǒng)，其能夠通過分布式I/O模塊、電動機智能控制器以及高壓電動機綜合保護測控裝置等多種現(xiàn)場智能設備，并能夠在基于現(xiàn)場總線技術基礎上，實現(xiàn)現(xiàn)場智能設備按照區(qū)域的通信連接工作。在這一自動化運煤控制系統(tǒng)中，可以應用全通信方式實現(xiàn)對運煤系統(tǒng)運行狀態(tài)的有效監(jiān)控與管理，并且可以實現(xiàn)對運煤系統(tǒng)的遠程監(jiān)控與管理，促進運煤系統(tǒng)的作用得以最大限度地發(fā)揮。

2 網(wǎng)絡結構

基于現(xiàn)場總線的全通信控制技術的運煤自動化系統(tǒng)方案，主要包含監(jiān)控層、控制主站層、現(xiàn)場設備層等3部分，系統(tǒng)構成如圖1所示。

2.1 主站層控制系統(tǒng)

在該運煤系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)中，控制主站層主要采用的是可編程控制器（PLC）進行總控，針對部分特殊區(qū)域，還可以采用分散控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化管理。

2.2 監(jiān)控層網(wǎng)絡形式

在監(jiān)控層以及控制主站層應用以太網(wǎng)進行連接，其中監(jiān)控層的網(wǎng)絡可以采用雙網(wǎng)冗余進行處理，并能夠通過熱備方式來進行合理配置。

2.3 現(xiàn)場層網(wǎng)絡形式

控制主站層以及現(xiàn)場層設備之間的現(xiàn)場層網(wǎng)絡中，還可以通過現(xiàn)場總線以及單網(wǎng)配置等方式來實現(xiàn)網(wǎng)絡的有效傳輸。在有條件環(huán)境下也可以采用雙網(wǎng)配置模式。

3 硬件配置

3.1 監(jiān)控層設備配置

監(jiān)控層作為運煤系統(tǒng)自動化控制體系的重要組成，在監(jiān)控層設備匯總包括操作員站、工程師站、打印機等多種設備，為了確保監(jiān)控層的運行穩(wěn)定性，一般操作員站需要采用雙套冗余配置模式，工程師站則可以進行單獨配置，或者由其中1臺操作站進行兼用配備。

3.2 主站層設備配置

在運煤自動化控制系統(tǒng)中，要求主機容量能夠滿足運行系統(tǒng)的運行規(guī)模需求，還要符合多種工況下的主機負荷率要求。因此在進行主站層設備的配置過程中，本自動化控制系統(tǒng)中還采用了雙主機，確保主站層的運行穩(wěn)定性與可靠性。此外雙主機熱備的CPU也需要做到無憂切換，借此保障主站層作用的充分發(fā)揮。

3.3 現(xiàn)場層配置設備

在現(xiàn)場層設備中主要包含有運煤系統(tǒng)開關柜配套的低壓電動機智能控制器以及低壓智能測控裝置等。其中還需要由運煤控制系統(tǒng)中的分布式I/O模塊來實現(xiàn)對現(xiàn)場層設備的有效管理。因為分布式I/O模塊擁有體積小、配置靈活的特點，在設置過程中還需要進行機架的設置，并且不需要與電源點進行接線，因此能夠在開關柜、控制箱等運煤系統(tǒng)設備上進行分散布置，實現(xiàn)對所有配置設備的有效監(jiān)控與管理。在基于現(xiàn)場總線技術的運煤系統(tǒng)全通信控制系統(tǒng)中，不需要進行主站I/O以及遠程I/O的設置，其可以直接通過分布式I/O設備的應用，將工藝設備的運行信號直接轉換為數(shù)字信號，隨后通過現(xiàn)場總線傳輸?shù)较嚓P自動化控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)對所有設備的自動化控制。

4 硬件設備的安裝與布置

在進行現(xiàn)場層設備以及網(wǎng)絡通信設備的安裝過程中，還需要結合運煤系統(tǒng)的實際布置特點和所采用現(xiàn)場總線技術特點基礎上進行合理選擇。其中低壓電動機智能控制器以及低壓智能測控裝置需要就近布置在開關柜附近，并且需要由開關柜常見成套進行供貨。在耦合器箱的安裝過程中，需要在結合運煤設備自身數(shù)量基礎上合理配置耦合器箱，該過程中可以采用分布式I/O模塊跟總線耦合器，其中耦合器箱需要緊靠運煤設備控制箱來進行布置，在一些情況下還可以直接將分布式I/O模塊安裝在運煤設備的控制箱之中，借此保障耦合器箱作用的充分發(fā)揮。通信箱也是運煤自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分，在現(xiàn)場總線中一般采用通線電纜將電信號網(wǎng)絡之間轉變?yōu)楣饫w網(wǎng)絡，隨后將通信卡件安裝在通信箱之內(nèi)，在結合了一定區(qū)域內(nèi)運煤設備數(shù)量以及設備分散情況基礎上，來進行通信卡件數(shù)量的合理選擇，借此滿足運煤系統(tǒng)自動化運行的實際需求。

5 應用效果分析

5.1 增強現(xiàn)場信息的集成能力

借助于現(xiàn)場總線通信控制技術下運煤自動化控制系統(tǒng)的應用，還能夠應用數(shù)字化通信網(wǎng)絡取代傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡，并且能夠實現(xiàn)運煤系統(tǒng)的設備狀態(tài)、故障以及參數(shù)信息的有效傳送，幫助管理人員明確運煤系統(tǒng)的實際運行情況，除了完成遠程控制之外，還能夠實現(xiàn)遠程參數(shù)化工作?；诂F(xiàn)場總線全通信控制技術的運煤自動化控制系統(tǒng)的應用，能夠實現(xiàn)對現(xiàn)場設備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控與管理，促進現(xiàn)場信息的集成能力進一步增強，對于火電廠運行管理水平的提升也有著非常重要的意義。

5.2 節(jié)省電纜跟敷設材料

火電廠的規(guī)模一般都比較大，而且運煤系統(tǒng)設備自身還具備有分布范圍廣、設備種類繁多以及數(shù)量多的應用特征。“通信+硬接線”的現(xiàn)場總線控制模式還能夠通過分布式I/O模塊實現(xiàn)信息的搜集跟傳輸工作，這樣也能夠有效減少通信系統(tǒng)在運行過程中的電纜鋪設。運煤設備在進行遠程通信過程中，其可以直接通過分布式I/O模塊以及現(xiàn)場智能設備的應用，將運煤設備的I/O硬接點信號直接轉換為現(xiàn)場智能裝置，并且能夠將運煤設備的I/O硬接點信號轉變?yōu)橥ㄐ判盘?，這樣也能夠有效減少信號傳輸過程中對控制電纜的需求，大幅度減少運煤管理系統(tǒng)中電纜與敷設材料，在提升了通信可靠性與穩(wěn)定性基礎上，還能夠獲得良好的成本控制與管理效果。

5.3 簡化接線流程

通過基于現(xiàn)場中心的運煤自動化控制系統(tǒng)，還能夠直接應用分布式I/O模塊明確運煤系統(tǒng)中各設備的運行狀態(tài)，并能夠直接采用分布式I/O模塊將設備運行數(shù)據(jù)轉換為數(shù)字量信號，在經(jīng)過現(xiàn)場總線連接之后，將這些設備運行信號直接上傳到上層的PLC控制器之中。在分布式I/O模塊的布置過程中，還需要在遵循就近布置原則的基礎上，將其布置在運煤系統(tǒng)設備的控制箱或者控制柜之中，這樣也能夠實現(xiàn)對運煤設備開關量信號的采集與輸送工作。此外在該接線流程中，可以采用單根通信電纜就能夠完成對所有運行設備中信號的有效采集工作，這樣也能夠促使電氣二次回路的接線起到良好的簡化效果，進一步提升整個運煤自動化控制系統(tǒng)的運行可靠性以及可維護性，為火電廠的正常運行奠定良好的基礎。

5.4 施工量少、施工周期短

在運煤自動化控制系統(tǒng)之中，還需要在運煤系統(tǒng)運行現(xiàn)場來進行總線耦合器箱的設置工作，此外分布式I/O模塊以及無線通信技術的應用，還能夠有效減少控制系統(tǒng)在運行過程中的電纜敷設等工作，有效降低運煤系統(tǒng)的施工量，對于施工效率的提升也有著非常重要的意義。

5.5 設備布置方便

在運煤自動化控制系統(tǒng)中，其能夠通過“通信+硬接線”的方式來構建現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。在該自動化控制系統(tǒng)中國，還能夠在結合運煤場場地大小以及運煤設備實際布置情況的基礎上，來進行遠程I/O站的合理設置跟優(yōu)化，從而滿足運煤系統(tǒng)的實際運行需求。一般情況下遠程I/O站多是設置在運煤綜合樓、運煤層、碎煤機等區(qū)域。因為遠程I/O站設備主柜屬于電子設備，其防護等級相對比較低，因此需要將其放置在一些獨立的房間之中。在基于現(xiàn)場總線通信控制技術的運煤自動化系統(tǒng)中，可以通過現(xiàn)場敞開布置的方式來進行總線耦合器以及現(xiàn)場通信箱的布置工作，還可以在結合現(xiàn)場運煤系統(tǒng)的設備布置情況來進行具體位置的合理選擇，因此還有著設備布置簡便以及靈活性強的應用優(yōu)勢。

5.6 開放性強

在采用運煤自動化控制系統(tǒng)之后，其在遠程I/O柜以及主控制柜上面還有一定的擴展性能，在運煤系統(tǒng)擴展過程中，要增強開關量信號以及模擬量信號的方式，從而進行設備的合理增設以及管理。將總線耦合器安裝在運煤設備的控制箱之內(nèi)，隨后將總線耦合器連接的現(xiàn)場通線箱總線上面，也能夠實現(xiàn)對新增設備的監(jiān)控與管理工作，從而避免了傳統(tǒng)運煤系統(tǒng)的電纜敷設以及接線工作。因此說運煤自動化控制還有著開放性強以及擴展性好的應用優(yōu)勢。

6 結束語

綜上所述，運煤系統(tǒng)作為火電廠運行系統(tǒng)的重要組成部分，運煤系統(tǒng)的管理效果在一定程度上影響到火電廠的運行可靠性與穩(wěn)定性。近年來我國自動化技術得到了非常迅速地發(fā)展，在電力領域也獲得了良好的應用效果。因此我國火電企業(yè)還需要加強運煤系統(tǒng)的自動化控制與管理效果，在結合運煤系統(tǒng)自身運行特點基礎上，進行自動化控制系統(tǒng)的合理設置，借此實現(xiàn)對運煤系統(tǒng)的遠程監(jiān)控，對于火電廠自身生產(chǎn)能力的提升也有著積極意義。

參考文獻

[1] 朱占強.火電廠運煤系統(tǒng)設計過程中堵煤防治與優(yōu)化研究[J].中國化工貿(mào)易，2016，8（7）：31.