張 勝

（廣東省粵電集團(tuán)有限公司韶關(guān)發(fā)電廠，廣東 韶關(guān) 512132）

輸煤控制系統(tǒng)的改造與優(yōu)化

張 勝

（廣東省粵電集團(tuán)有限公司韶關(guān)發(fā)電廠，廣東 韶關(guān) 512132）

某電廠早期投運(yùn)的2×300 MW輸煤系統(tǒng)存在設(shè)備配置不足、程控控制級別較低、控制方式落后等問題。在2×600 MW機(jī)組建成后對輸煤系統(tǒng)進(jìn)行了全面升級改造，并把2×300 MW輸煤程控系統(tǒng)遷移至2×600 MW輸煤集控室，對控制系統(tǒng)進(jìn)行了擴(kuò)容和程序優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)集中控制，提高了輸煤系統(tǒng)的自動化水平、安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

輸煤系統(tǒng)；照明控制箱；葉輪給煤機(jī)；皮帶秤

0 引言

某電廠早期投運(yùn)的2×300 MW機(jī)組，其輸煤控制系統(tǒng)主要包括輸煤程控系統(tǒng)與工業(yè)電視監(jiān)視2部分。設(shè)備布置為輸煤集控室與遠(yuǎn)程控制站。原輸煤集控室配置有輸煤程控操作員站、網(wǎng)絡(luò)柜、工業(yè)電視機(jī)、工業(yè)電視畫面切換操作臺、皮帶秤儀表等設(shè)備；遠(yuǎn)程控制站配置有輸煤工業(yè)電視主機(jī)柜、輸煤PLC 01主機(jī)柜、控制室1號電源柜、控制室2（含3，4）號控制柜和控制室5（含6，7）控制柜等設(shè)備。

該廠輸煤程控系統(tǒng)采用莫迪康PLC控制，開關(guān)量輸入、輸出都采用24 VDC模塊，通過合理的PLC配置，實(shí)現(xiàn)對輸煤系統(tǒng)設(shè)備的程序控制。

燃料區(qū)域主要包括6個站、2個干煤棚、1個卸煤棚、1個回水泵房和1個雨水泵房，共11個照明區(qū)域，合計(jì)有21組423盞照明燈和4臺葉輪給煤機(jī)。

1 輸煤控制系統(tǒng)現(xiàn)狀和改造方案

自300 MW機(jī)組輸煤程控系統(tǒng)建成投運(yùn)后，運(yùn)行相對穩(wěn)定，能較好完成輸煤系統(tǒng)全自動控制工作。但隨著時間推移，輸煤程控系統(tǒng)開始出現(xiàn)一系列問題。一方面，設(shè)備逐漸老化，經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)等故障，影響輸煤系統(tǒng)正常運(yùn)行，且缺少控制程序功能，給運(yùn)行工作帶來不便。另一方面，部分設(shè)備控制方式落后，自動化水平低，且現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣，存在安全、環(huán)境和職業(yè)健康隱患。例如，燃料區(qū)域照明燈采用分散就地控制，常因開燈不及時影響現(xiàn)場工作，也常因關(guān)燈不及時而增加能耗。同時，4臺葉輪給煤機(jī)采用就地變頻器控制，設(shè)備運(yùn)行只能依靠現(xiàn)場人工操作完成，增加了運(yùn)行人員工作量。

電廠2×600 MW機(jī)組建成后，為加強(qiáng)機(jī)組安全生產(chǎn)管理，將全廠輸煤程控系統(tǒng)改為集中控制，具體改造方案為：

（1） 將原輸煤集控室遷移改造，變更為新操作員站；

（2） 將原操作畫面移植，增加新設(shè)備操作監(jiān)控畫面；

（3） 提升設(shè)備自動化控制水平；

（4） 優(yōu)化控制程序。

2 輸煤控制系統(tǒng)的遷移改造

根據(jù)300 MW機(jī)組輸煤系統(tǒng)的情況，改造時需要對輸煤集控室進(jìn)行遷移改造。改造后，300 MW輸煤程控設(shè)備與600 MW輸煤集控室的網(wǎng)絡(luò)連接如圖1所示。

2.1 集控設(shè)備遷移

根據(jù)改造方案，需要將300 MW輸煤程控室遷移至600 MW輸煤控制室。通過布置在600 MW輸煤控制室的上位機(jī)操作員站，實(shí)現(xiàn)與300 MW輸煤PLC系統(tǒng)的連接（利用TCP/IP以太網(wǎng)通信），以及輸煤工業(yè)電視系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作。

（1） 在600 MW機(jī)組輸煤控制室增加3節(jié)同樣的操作臺，在操作臺上配置2臺操作員站和1臺電視監(jiān)控的操作鍵盤，再配置4臺監(jiān)控電視。

（2） 在300 MW輸煤遠(yuǎn)程站中，更換160路輸入、8路輸出的視頻矩陣切換器，安裝4臺畫面分割器和1臺光端機(jī)，敷設(shè)光纜連接至600 MW輸煤控制室。輸煤控制室再配置1臺交換機(jī)和1臺光端機(jī)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通。

（3） 配置操作員站監(jiān)控軟件，并調(diào)試完成300 MW輸煤程控在600 MW輸煤集控室中的運(yùn)行操作，以及300 MW燃料工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)在600 MW輸煤集控室中的監(jiān)視，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)組輸煤控制的集中管理。

圖1 300 MW新輸煤程控設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接

2.2 皮帶秤計(jì)量設(shè)備遷移

把300 MW輸煤系統(tǒng)的4套皮帶秤計(jì)量設(shè)備遷移至600 MW輸煤綜合樓，并把皮帶秤儀表計(jì)量引入PLC，操作員站新增對應(yīng)功能畫面。

3 輸煤控制系統(tǒng)的擴(kuò)容改造

增加對燃料照明系統(tǒng)和葉輪給煤機(jī)進(jìn)輸煤程控系統(tǒng)的監(jiān)控，并在300 MW輸煤程控系統(tǒng)中新增對應(yīng)的操作畫面和報(bào)表功能，優(yōu)化輸煤程控程序及其他操作畫面等。擴(kuò)容增加進(jìn)PLC控制系統(tǒng)的設(shè)備，包括現(xiàn)場照明控制系統(tǒng)11個區(qū)域全部照明燈、4臺葉輪給煤機(jī)，還包含配合對就地控制部分設(shè)備的改造，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.1 PLC照明控制改造

在300 MW輸煤遠(yuǎn)程站增加1個繼電器PLC照明控制柜，用同軸電纜接入新輸煤程控系統(tǒng)。根據(jù)輸煤區(qū)域安裝的11個照明控制箱所需要的I/O點(diǎn)數(shù)和余量，合理配置PLC模塊，實(shí)現(xiàn)輸煤燃料區(qū)照明燈的遠(yuǎn)程控制。

3.2 葉輪給煤機(jī)控制改造

葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)由主控部分、就地控制站、載波通信主站、車位定位設(shè)備組成。主控部分設(shè)在輸煤程控系統(tǒng)監(jiān)控畫面中；就地控制站安裝在給煤機(jī)本體上；載波通信主站安裝在卸煤溝101號皮帶B側(cè)西邊。載波通信主站通過RS485通信與就地控制站組成主從式通信控制網(wǎng)絡(luò)，與輸煤控制室通過TCP/IP以太網(wǎng)通信組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)在主控室內(nèi)通過操作主機(jī)監(jiān)控葉輪給煤機(jī)的運(yùn)行。

葉輪給煤機(jī)屬于大范圍移動工作的重要設(shè)備，位置傳感系統(tǒng)對其遠(yuǎn)程控制有重要作用。如果位置傳感器提供的信號不準(zhǔn)確，將造成撞車等嚴(yán)重設(shè)備故障或人身事故。因此，在101號皮帶A，B兩側(cè)各安裝85個位置傳感器，每個位置傳感器中有供通信主站識別的唯一編號。該傳感器具有耐腐蝕、耐高溫、抗干擾性強(qiáng)、三位置感應(yīng)點(diǎn)唯一性等優(yōu)良性能，且有掉電時數(shù)據(jù)自動保存功能。其中有30個傳感器與現(xiàn)場兩側(cè)30個柱子相對應(yīng)，在監(jiān)控畫面皮帶下部標(biāo)注的是位置傳感器的號碼，皮帶上部標(biāo)注的是現(xiàn)場墻柱的號碼。根據(jù)從站反饋給通信主站的位置傳感器編號可以判斷給煤機(jī)當(dāng)前所處位置及所處墻柱處。該套車位定位系統(tǒng)確保了葉輪給煤機(jī)穩(wěn)定、安全、可靠地運(yùn)行。

針對4臺葉輪給煤機(jī)，增加就地控制I/O通道且備用足夠余量，同時留有擴(kuò)充I/O卡15 %的插槽余地，采用電力載波通信方式接入300 MW輸煤程控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。具體改造內(nèi)容包括：

（1） 在300 MW輸煤程控系統(tǒng)監(jiān)控畫面中增加4臺葉輪給煤機(jī)控制畫面；

（2） 在300 MW輸煤程控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能；

（3） 載波通信系統(tǒng)與輸煤程控系統(tǒng)的通信采用Ethernet TCP協(xié)議。

每臺葉輪給煤機(jī)控制改造后具備以下功能。

（1） 就地操作功能。就地操作葉輪撥煤電機(jī)的啟動/停止、升速/降速、前行/后行/停止、皮帶聯(lián)鎖/聯(lián)鎖解除。

（2） 就地顯示功能。就地顯示葉輪給煤機(jī)的電源指示、葉輪旋轉(zhuǎn)故障、行走狀態(tài)、葉輪撥煤電機(jī)轉(zhuǎn)速等信息。

（3） 遠(yuǎn)程操作功能。遠(yuǎn)程操作葉輪撥煤電機(jī)的各項(xiàng)動作。

（4） 遠(yuǎn)程顯示功能。遠(yuǎn)程顯示葉輪給煤機(jī)的各項(xiàng)狀態(tài)信息。

（5） 遠(yuǎn)程報(bào)警功能。當(dāng)葉輪給煤機(jī)發(fā)生故障，如行走故障、葉輪旋轉(zhuǎn)故障、位置傳感故障、通訊故障、撞車等故障時，遠(yuǎn)程發(fā)出報(bào)警信號。

（6） 每臺就地控制箱均應(yīng)具有位置變送功能。

（7） 聯(lián)鎖保護(hù)功能。實(shí)現(xiàn)不同的運(yùn)行模式：多機(jī)運(yùn)行，即一段皮帶上的4臺葉輪給煤機(jī)可同時運(yùn)行，系統(tǒng)根據(jù)其行走位置，自動調(diào)整葉輪給煤機(jī)的行走過程；區(qū)間運(yùn)行，即每臺葉輪給煤機(jī)均可在各自的有效運(yùn)行范圍內(nèi)設(shè)置區(qū)間運(yùn)行；皮帶聯(lián)鎖，即當(dāng)皮帶不運(yùn)行時，葉輪給煤機(jī)不能啟動，當(dāng)葉輪給煤機(jī)正在運(yùn)行時皮帶停轉(zhuǎn)，葉輪給煤機(jī)隨即停機(jī)。

（8） 故障數(shù)據(jù)庫。按故障發(fā)生時間、順序記錄故障信息。

4 輸煤程控程序優(yōu)化

優(yōu)化原有輸煤控制程序，實(shí)現(xiàn)以下功能。

（1） 101-106號共12條皮帶機(jī)控制的各類保護(hù)可以單獨(dú)投退，同時設(shè)置操作員可以強(qiáng)制屏蔽保護(hù)信號，以應(yīng)對堵煤、跑偏、速度和振打等信號。

（2） 上煤時，2個煤源點(diǎn)設(shè)備單側(cè)皮帶運(yùn)行期間全部都可以進(jìn)行聯(lián)鎖，啟停一致；兩側(cè)皮帶同時上煤也能夠聯(lián)鎖，任意一側(cè)皮帶可以隨時聯(lián)鎖啟停。

（3） 歷史數(shù)據(jù)查詢方便，填寫日期就可以查看歷史數(shù)據(jù)。

（4） 恢復(fù)設(shè)備報(bào)警記錄，同時能夠按篩選條件分類統(tǒng)計(jì)設(shè)備進(jìn)行過哪些報(bào)警，報(bào)表能夠拆離。

（5） 101號站皮帶秤進(jìn)入程控畫面，能夠顯示煤流量。

（6） 卸料器控制進(jìn)入程控主畫面，能夠在該畫面上直接進(jìn)行配煤操作（也可在配煤畫面操作）。

（7） 運(yùn)行報(bào)表必需保存3個月以上并隨時可以查看，同時能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)拆離。

（8） 每個煤倉煤位需有歷史記錄。

（9） 101號站水浴除塵器控制可單獨(dú)啟停，在聯(lián)鎖等狀態(tài)下應(yīng)不隨皮帶停止而停止，而由操作員手動停止，其解開聯(lián)鎖時能發(fā)出警告提示停止除塵器使用。

（10） 各皮帶不能以電機(jī)最大電流值進(jìn)行停機(jī)，應(yīng)以額定煤流量（1 000 t）下實(shí)際電流值作為報(bào)警、停機(jī)定值。當(dāng)皮帶電機(jī)電流連續(xù)22 min超過定值時則停運(yùn)皮帶并報(bào)警。

（11） 因兩側(cè)皮帶進(jìn)行摻配，可設(shè)定各側(cè)皮帶流量臨時報(bào)警值，由運(yùn)行人員設(shè)定皮帶運(yùn)行時所需要的流量報(bào)警和停機(jī)，未設(shè)定時按上位機(jī)報(bào)警停機(jī)數(shù)值進(jìn)行報(bào)警停機(jī)。

5 結(jié)束語

輸煤控制系統(tǒng)的集成化、智能化升級改造，從整體上提高了輸煤程控系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性、可靠性。輸煤控制系統(tǒng)升級改進(jìn)效果如下：

（1） 通過對300 MW輸煤控制系統(tǒng)升級改造，優(yōu)化了PLC控制邏輯，實(shí)現(xiàn)了PLC程序控制監(jiān)控照明系統(tǒng)、葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)、皮帶秤計(jì)量設(shè)備；

（2） 通過對照明系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制功能，在集控室CRT畫面可直觀的看到每個站照明燈的狀態(tài)，可在對應(yīng)控制畫面上遠(yuǎn)程控制或定時控制照明燈的亮滅，大大提高了工作效率；

（3） 通過集控室CRT畫面遠(yuǎn)程監(jiān)控葉輪給煤機(jī)的啟停，提高了葉輪給煤機(jī)的自動化水平；

（4） 通過對輸煤程控程序的優(yōu)化，進(jìn)一步優(yōu)化完善了輸煤程控的各項(xiàng)功能，使得控制界面更加符合工作實(shí)際需要。

1 謝曉艷.輸煤系統(tǒng)除塵設(shè)備改造［J］.一重技術(shù)，2008，55（2）：85-86.

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5 張 峰，梁 燕.PLC程控系統(tǒng)的冗余通信和雙機(jī)熱備［J］.電氣傳動自動化，2007，29（4）：54-56.

2016-03-03。

張 勝（1972-），高級工程師，主要從事電力設(shè)備檢修與維修技術(shù)管理和DCS控制技術(shù)、PLC控制技術(shù)管理等工作，email：kongkongkongkong1@126.com。