某電廠灰?guī)?、石膏庫控制系統(tǒng)的智能化改進與效能提升

郭偉勝，朱 斌，曲宇凱

（1.國家能源集團永州發(fā)電有限公司，湖南永州 425000；2.大連天邦中科環(huán)?？萍及l(fā)展有限公司，遼寧大連 116600）

某電廠的灰?guī)煸O(shè)計分為原、粗、細灰?guī)欤總€灰?guī)於加懈墒胶蜐袷叫读显O(shè)備。其中干灰出料口5個，濕灰出料口3個，石膏出料口2個，每個出料口配1個就地控制柜，須運行值班員現(xiàn)場卸料，操作繁瑣，又由于灰?guī)?、石膏庫粉塵較大，容易引發(fā)多種職業(yè)病。因此，對電廠石膏庫和灰?guī)爝M行全面改造是非常必要的。本次改造涉及系統(tǒng)升級和優(yōu)化，以提高生產(chǎn)效率，降低運營成本，增強員工的工作環(huán)境與安全，并為電廠的可持續(xù)發(fā)展和優(yōu)質(zhì)運營奠定堅實基礎(chǔ)。近年來，PLC 對工業(yè)裝置下的控制的應(yīng)用越來越廣泛。PLC 已應(yīng)用于試驗儀器、水泵系統(tǒng)、噴涂機器人、調(diào)色工藝、三相感應(yīng)電動機、鍋爐、連續(xù)生產(chǎn)線等。科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，使得PLC 技術(shù)不斷普及，應(yīng)用范圍越來越廣，特別是在工業(yè)機電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，減輕了人工作業(yè)的勞動強度，提高了機械設(shè)備的生產(chǎn)效率。經(jīng)技術(shù)論證，對灰?guī)臁⑹鄮炜刂葡到y(tǒng)進行改造，控制部分采用西門子PLC 控制，上位機組態(tài)軟件采用wincc 組態(tài)軟件，操作系統(tǒng)采用中文版windows10。在卸料口安裝攝像頭與語音對講模塊，實現(xiàn)遠程語音聯(lián)動操控。

1 石膏庫和灰?guī)煜到y(tǒng)原理

脫硫灰?guī)鞂儆诟煞煔饷摿蚣夹g(shù)中尾端的系統(tǒng)，該裝置主要用來儲存脫硫灰，而脫硫灰主要成分為CaSO3·1/2H2O、CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2及未反應(yīng)的Ca（OH）2和雜質(zhì)等，目前這些脫硫灰的主要用途為廢礦井填埋、高速公路路基、吸聲材料、水泥摻合料、制作高速公路護坡等?；?guī)炫c石膏庫的設(shè)備部分工作流程如下。

（1）干灰操作流程：①放下散裝頭；②散裝頭到位聯(lián)鎖打開抽塵風機；③打開下料閥放灰；④放灰完成后，關(guān)閉下料閥，停運抽塵風機；⑤收回散裝頭。

（2）濕灰?guī)觳僮髁鞒蹋孩賳訑嚢铏C；②打開下料閥、給水閥，開始放灰；③放灰完成后，關(guān)閉下料閥和給水閥，最后停運攪拌機。

（3）石膏庫操作流程：①啟動液壓系統(tǒng)、刮刀，將石膏刮落；②卸石膏完成，關(guān)閉液壓系統(tǒng)、刮刀，如圖1所示。

圖1 干灰?guī)旆呕覚C械原理示意

2 控制系統(tǒng)的智能化改造

2.1 改進后系統(tǒng)實施過程

控制系統(tǒng)采用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、PLC 控制技術(shù)，借助網(wǎng)絡(luò)交換機連接PLC 與上位機，實現(xiàn)對就地設(shè)備的遠程監(jiān)測、控制。在現(xiàn)階段工業(yè)電氣自動化領(lǐng)域常用的PLC 控制系統(tǒng)一般涵蓋了中央處理器、I/O 模塊、編程模塊及供電模塊等。所有放灰口均可在一個上位機上遠程操作，上位機操作畫面分為4部分，根據(jù)現(xiàn)場實際情況分別對應(yīng)原灰?guī)?、粗灰?guī)?、細灰?guī)旌褪鄮?。操作上位機操作畫面上的按鈕直接控制現(xiàn)場設(shè)備。這樣的智能化設(shè)計采用了SIMATIC WinCC 軟件作為上位機控制系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，運行人員可以方便地從一個位置進行全面的控制與監(jiān)控，實現(xiàn)了卸料過程的高效遠程管理。SIMATIC WinCC 軟件是一款功能強大的SCADA軟件。對比其他的SCADA 軟件，WinCC 軟件擁有Visual Basic 和ANSI-C 兩種腳本動態(tài)化運行環(huán)境，且腳本系統(tǒng)都是標準通用的語法，而其他的SCADA 軟件有一套專用的腳本系統(tǒng)和語法。在基于傳統(tǒng)智能化系統(tǒng)改造的基礎(chǔ)上，設(shè)計人員加裝了攝像模塊和語音對講模塊?？刂剖胰藛T可以實時觀察現(xiàn)場的工作狀態(tài)，包括原灰?guī)?、粗灰?guī)?、細灰?guī)旌褪鄮?。這為運行人員提供了更加直觀、全面的信息，幫助他們做出準確的決策和控制操作。而語音對講模塊的引入，使得控制室人員能夠隨時與現(xiàn)場人員進行實時溝通。這種雙向交流能夠快速傳遞指令、反饋信息，并及時解決可能出現(xiàn)的問題，提高了操作的高效性和及時性，如圖2所示。

圖2 改造后的控制系統(tǒng)

在石膏庫與灰?guī)斓姆呕夜ぷ鬟^程中，采用了PLC（可編程邏輯控制器）作為自動控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)設(shè)備的啟動與停止，這一流程通過定時指令實現(xiàn)，如圖3所示。

圖3 集成控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)中用定時指令實現(xiàn)時間順序控制是較為常用的方法。該自動控制系統(tǒng)涵蓋了多個設(shè)備，包括下料閥、給水閥、抽塵風機、給料機、散裝頭、雙軸攪拌機、刮刀和液壓推桿。整個工作流程通過PLC發(fā)出命令來實現(xiàn)。當需要啟動或停止某個設(shè)備時，PLC 將相應(yīng)的指令發(fā)送給該設(shè)備。同時，設(shè)備在運行到位時會發(fā)送信號反饋給PLC，以確保設(shè)備的準確操作。由于存在多個設(shè)備，系統(tǒng)對不同放灰口的設(shè)備進行整合。通過時間設(shè)定，PLC 能夠自動控制整個放灰流程。這意味著設(shè)定好的時間表將觸發(fā)不同設(shè)備的啟動和停止，使整個放灰過程高度自動化和高效。

2.2 改進后現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析

灰?guī)?、石膏庫控制系統(tǒng)升級改造完成，現(xiàn)場裝車試驗，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，功能齊全，具備故障報警功能，并能及時反饋設(shè)備運行狀態(tài)。此次改造實現(xiàn)了顯著的效益優(yōu)化。首先，通過對系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，現(xiàn)場運行人員數(shù)量由原來的5人精簡至2人，極大地降低了運行成本。其次，平均單車放灰時間也得到了優(yōu)化，由原來的20 min 縮短至現(xiàn)在的15 min，進一步提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)能具體見表1。

表1 系統(tǒng)改造前后對比

這次改造也著重考慮了運行人員的健康與安全。原先運行人員在工作的8 h 幾乎全部處于粉塵環(huán)境下，而改造后，大部分時間他們可以在清潔的控制室內(nèi)工作，大幅減少了暴露在粉塵環(huán)境中的時間，保護了他們的健康。

此外還實現(xiàn)了自動生成灰?guī)炫c石膏庫每日生產(chǎn)數(shù)據(jù)文檔的功能，這為運營管理提供了便利，方便查閱與分析，更好地安排生產(chǎn)任務(wù)和優(yōu)化生產(chǎn)計劃。

綜上所述，通過電廠石膏庫與灰?guī)煜到y(tǒng)的改造，不僅優(yōu)化了生產(chǎn)效率和降低了運營成本，還增強了員工的工作環(huán)境與安全，為電廠的持續(xù)穩(wěn)定運行提供了有力的支持。這些改進為電廠的可持續(xù)發(fā)展和優(yōu)質(zhì)運營奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語

經(jīng)過改造，控制系統(tǒng)邏輯變得清晰簡明，操作流程更加直觀易懂，使得現(xiàn)場運行人員的工作負擔顯著減輕。通過圖像模塊和語音對講模塊，系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程實時監(jiān)控和交流，從而減少了現(xiàn)場運行人員的數(shù)量。每次放灰過程都有詳細的操作記錄，使得整個過程可追溯、有跡可循，有助于問題的排查和質(zhì)量的控制。

經(jīng)過改造，運行人員通過大屏監(jiān)視器可以直觀地了解現(xiàn)場情況，全面了解灰?guī)炫c石膏庫的工作狀態(tài)，有助于及時做出準確的決策和調(diào)整，提高了對現(xiàn)場運行的感知能力。

經(jīng)過改造，運行人員非必要時不必常駐現(xiàn)場。遠程監(jiān)控和操作的功能減少了現(xiàn)場操作人員的暴露時間，顯著降低了職業(yè)病的威脅。這為運行人員提供了更安全的工作環(huán)境，也為企業(yè)節(jié)約了人力資源成本。