PLC在給煤機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

潘哲

摘 要：給煤機(jī)輸煤系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。給煤機(jī)控制系統(tǒng)控制精度的高低，邏輯是否準(zhǔn)確，保護(hù)功能是否可靠，直接影響著給煤機(jī)的運(yùn)行，繼而影響整個(gè)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：輸煤系統(tǒng) 控制 影響

中圖分類號(hào)：TP271 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）08（a）-0023-01

當(dāng)今的PLC吸收了微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的成果。在很多領(lǐng)域，PLC已經(jīng)取代了繼電器進(jìn)行控制。可編程序控制器（Programmable Logic Contoroller）簡稱PLC，是以微處理器為核心，用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，由于PLC廣泛采用微機(jī)技術(shù)，使得PLC不僅具有邏輯控制功能，而且還具有了運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳送等功能。

1 給煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

“給煤機(jī)”是火力發(fā)電廠制粉系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，其作用是根據(jù)磨煤機(jī)負(fù)荷的需要調(diào)節(jié)給煤量，并把原煤均勻連續(xù)地送入磨煤機(jī)中。給煤機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)控制精度的高低，邏輯是否準(zhǔn)確，保護(hù)功能是否可靠，報(bào)警系統(tǒng)是否正常，直接影響著給煤機(jī)的運(yùn)行，繼而影響整個(gè)機(jī)組的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，從而影響到全廠的生產(chǎn)情況。

2 控制系統(tǒng)的構(gòu)成及功能

2.1 給煤機(jī)基本知識(shí)

給煤機(jī)的種類很多，有刮板給煤機(jī)，圓盤給煤機(jī)和電磁振動(dòng)給煤機(jī)等，刮板及圓盤給煤機(jī)需有電動(dòng)機(jī)、減速器、變速器這三大件才能工作，其檢修和維護(hù)的工作量較大。另外，對(duì)于圓盤給煤機(jī)，當(dāng)煤太濕時(shí)有堵煤現(xiàn)象，因此，目前國內(nèi)電廠普遍采用的是皮帶式自動(dòng)稱重給煤機(jī)，其在電廠中的位置為：原煤倉→斗輪機(jī)皮帶運(yùn)煤機(jī)→除三塊設(shè)備→破碎機(jī)皮→帶輸送機(jī)煤斗→給煤機(jī)→磨煤機(jī)→粗粉分離器→排粉機(jī)→噴燃器→燃燒室。原煤在給煤機(jī)內(nèi)的流程是：煤倉中原煤→煤流檢測(cè)器→煤斗閘門→落煤管→給煤機(jī)進(jìn)口→給煤機(jī)輸送皮帶→稱重傳感器→斷煤信號(hào)→給煤機(jī)出口→磨煤機(jī)。

2.2 給煤機(jī)主機(jī)構(gòu)成

電子稱重式給煤機(jī)的主機(jī)由煤層厚度調(diào)節(jié)器、計(jì)量輸送裝置、驅(qū)動(dòng)裝置和皮帶清掃鏈機(jī)構(gòu)組成。

3 變頻器容量的選擇

交流電動(dòng)機(jī)在常規(guī)設(shè)計(jì)下都是在額定頻率、額定電壓下工作。軸上的輸出轉(zhuǎn)矩、功率在這種情況下都可能達(dá)到額定值。電機(jī)在額定頻率的情況下工作的轉(zhuǎn)矩輸出相當(dāng)于滿載。電機(jī)常因?yàn)樽冾l器的供電而不在額定頻率電工作，長期工作時(shí)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩按規(guī)律降低。

電機(jī)調(diào)頻轉(zhuǎn)向低端時(shí)，轉(zhuǎn)速也隨之降低，散熱能力變差。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持恒定（保持電壓/頻率為常數(shù)）時(shí)，如果輸出持續(xù)額定，長期運(yùn)行的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)溫升增加。電機(jī)長期在額定頻率以下運(yùn)行的話，要看它的長期工作頻率點(diǎn)是否能滿足拖運(yùn)機(jī)要求的轉(zhuǎn)矩輸出，如果拖拉機(jī)的轉(zhuǎn)矩要求不能被滿足，就要改用容量更大的電機(jī)來支持運(yùn)行。如果把頻率改成20 Hz，輸出轉(zhuǎn)矩將只是額定轉(zhuǎn)矩的80%，如果改成10 Hz時(shí)，輸出轉(zhuǎn)矩要改成額定轉(zhuǎn)速的50%。給煤機(jī)在本系統(tǒng)中是0.75 kW，變頻器工作狀態(tài)的頻率是20～30 Hz間段，將輸出轉(zhuǎn)矩降低額定轉(zhuǎn)矩的20%即可達(dá)到給煤機(jī)功率要求的0.6 kW。

在一臺(tái)變頻器供一臺(tái)電機(jī)的情況下，變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動(dòng)機(jī)的額定電流，或者是變頻器所適配的電動(dòng)機(jī)功率要大于當(dāng)前該電動(dòng)機(jī)的功率。考慮到電機(jī)性能上的差異及機(jī)械負(fù)載的不同，變頻器容量應(yīng)是電機(jī)容量的1～2倍。另外，也可根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需的實(shí)際轉(zhuǎn)矩與穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速，求其乘積，得到所需電機(jī)的軸上功率，據(jù)此確定變頻器容量。本系統(tǒng)中的生產(chǎn)機(jī)械屬有載啟動(dòng)的輸送類機(jī)械所需電機(jī)的軸上功率為0.6 kW，按1.5倍容量應(yīng)選擇21 kW以上變頻器。

4 控制回路分析

控制回路選用的CPU224模塊，該模塊可配接多個(gè)擴(kuò)展模塊，具有較強(qiáng)的控制功能，擴(kuò)展選用EMS223型的16點(diǎn)數(shù)字量輸入/輸出模塊。

5 程序分析

當(dāng)工作方式開關(guān)置于就地啟停方式時(shí)，PLC輸入接點(diǎn)I0.1為ON。由于與輸入接點(diǎn)I0.3相連的接點(diǎn)I1.3為常閉，所以I0.3為ON。與輸入接點(diǎn)I0.2相連的啟動(dòng)按鈕為常開，當(dāng)操作人員按下給煤機(jī)啟動(dòng)按鈕時(shí)，I0.2為ON，中間M0.0帶電，并由其接點(diǎn)M0.0自保持。中間繼電器M0.0的常開觸點(diǎn)為ON，輸出線圈Q0.3帶電，變頻器啟動(dòng)，從而給煤機(jī)啟動(dòng)。M0.0閉合的同時(shí)輸出Q1.0、Q2.0和Q1.6也帶電。其中Q1.0帶電使給煤機(jī)就地操作面板上的運(yùn)行指示燈亮（表示給煤機(jī)正在運(yùn)行）；Q2.0帶電使主控室的給煤機(jī)正在運(yùn)行指示燈亮；Q1.6帶電使煤流監(jiān)視器投入運(yùn)行。由于中間繼電器輸出M0.0帶電，其常閉觸點(diǎn)為OFF，中間繼電器M0.1失電，其相應(yīng)的常閉觸點(diǎn)M0.1斷開，線圈Q0.0、Q0.4、Q0.1及Q2.1失電，使變頻器停止指示燈、給煤機(jī)停止指示燈、CFC-100停止指示燈和煤流監(jiān)視器停止指示燈滅。當(dāng)操作人員按下給煤機(jī)停止按鈕I0.3時(shí)，中間繼電器M0.0失電，其常閉觸點(diǎn)為ON，輸出線圈Q0.0、Q0.4、Q1.1及Q2.1帶電，停止CFC-100控制器、變頻器、煤流監(jiān)視器，進(jìn)而給煤機(jī)停轉(zhuǎn)，并伴有停止指示燈點(diǎn)亮。

當(dāng)工作方式開關(guān)置于遠(yuǎn)方啟停方式時(shí)， PLC輸入接點(diǎn)I0.0為ON。由于與輸入接點(diǎn)I1.6相連的接點(diǎn)I1.3為常閉，所以I1.6為ON。與輸入接點(diǎn)I1.5相連的啟動(dòng)按鈕為常開，當(dāng)操作人員按下給煤機(jī)啟動(dòng)按鈕時(shí)，I1.5為ON，中間M0.1帶電，并由其接點(diǎn)M0.1自保持。中間繼電器M0.1的常開觸點(diǎn)為ON，輸出線圈Q0.3帶電，變頻器啟動(dòng)，從而給煤機(jī)啟動(dòng)。M0.1閉合的同時(shí)輸出Q1.0、Q2.0和Q1.6也帶電。其中Q1.0帶電使給煤機(jī)就地操作面板上的運(yùn)行指示燈亮（表示給煤機(jī)正在運(yùn)行）；Q2.0帶電使主控室的給煤機(jī)正在運(yùn)行指示燈亮；Q1.6帶電使煤流監(jiān)視器投入運(yùn)行。由于中間繼電器輸出M0.1帶電，其常閉觸點(diǎn)為OFF，中間繼電器M0.0失電，其相應(yīng)的常閉觸點(diǎn)M0.0斷開，線圈Q0.0、Q0.4、Q0.1及Q2.1失電，使變頻器停止指示燈、給煤機(jī)停止指示燈、CFC-100停止指示燈和煤流監(jiān)視器停止指示燈滅。

本文全面地分析了給煤系統(tǒng)的基本知識(shí)，及其重要意義。并詳細(xì)地研究了給煤系統(tǒng)順序控制的過程及方法，PLC在給煤系統(tǒng)中的應(yīng)用。詳細(xì)介紹了給煤系統(tǒng)的構(gòu)成，及其主要設(shè)備。同時(shí)通過PLC的監(jiān)控進(jìn)行給煤操作，尤其在給煤控制系統(tǒng)的控制中，結(jié)合機(jī)械、電氣、熱工等各專業(yè)知識(shí)，應(yīng)用可編程序控制器（S7-200）實(shí)現(xiàn)給煤機(jī)控制。設(shè)計(jì)的給煤機(jī)控制系統(tǒng)，控制精度高，控制邏輯準(zhǔn)確，保護(hù)功能可靠，報(bào)警系統(tǒng)正常，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作大為減少，大大提高了給煤系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)指標(biāo)，不僅能夠保證鍋爐的工作安全性，也能保證電廠的安全運(yùn)行，對(duì)發(fā)電廠整體的經(jīng)濟(jì)效益起著積極的作用。

參考文獻(xiàn)

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