燃煤電廠輸煤程控頻繁故障的應對策略及安全分析

白會平

（大唐甘肅發電有限公司，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

火力發電廠輸煤系統承擔從煤場到主廠房原煤倉的運煤任務，是發電環節過程中的一個重要組成部分，它的可靠性、穩定性及自動化程度直接關系到機組的穩定運行和公司的經濟效益。對于大容量、高參數燃煤鍋爐，由于每天耗煤數額巨大，供煤的連續性極為重要，輸煤系統的安全、可靠運行是保證全廠安全、高效運行不可缺少的環節，也是保證機組出力和經濟運行的有利保障。采用可編程控制器將傳統的繼電器控制技術和計算機控制技術相結合，具有編程簡單、使用方便、可靠性高和靈活通用等顯著特點，搭建冗余網絡，實現數據共享，已廣泛應用于火電廠的輸煤控制系統。

某電廠輸煤程序控制系統通訊經常不定期地中斷，當某一分站點受到影響和干擾都將會影響整個系統，導致整個系統的通訊中斷，運行中的設備失去監控，使部分連鎖信號因通訊中斷而導致運行中的設備非正常停運，每次處理都需要技術人員檢查和現場復位，維護工作量非常大。由于原設計單一，為單網控制方式，尤其是光纖通訊部分設備性能不好，不適合在環境惡劣的輸煤系統使用，本文主要通過對設備隱患的分析、改造和處理，保證了系統的安全運行。

2 輸煤程控改造前存在的問題和現狀分析

某電廠輸煤程控系統自投產以來，系統可靠性一直不高，不定期且頻繁出現通訊不正常，導致運行中的設備非正常停運、過程無法監視等不安全現象。給運行人員和設備維護人員帶來很大的被動。在此期間輸煤程控通訊經常出故障，維護人員工作量非常大，由于設備抗干擾能力差、性能減弱，通訊中斷頻率較高，造成經濟運行的不安全因素。以下主要分析輸煤程控存在的問題。

2.1 控制網絡為單網控制、軟件功能欠缺

由于原輸煤程控網絡采用單網設計，當某一控制設備（如光纖收發器）環節出現問題或受到干擾不能正常工作時，將直接影響整個控制網絡使其通訊異常。通訊中斷頻發，在冬天幾乎每天都發生。經現場和現象分析，排查了通訊電纜的走向，對于距離除鐵器較近的地方進行了單獨加裝穿線鐵管，起到了排除空間電磁干擾的效果，使通訊中斷次數有了一定的減少，但還是無法克服某一環節甚至是細小環節異常對整個網絡的影響。同時由于輸煤控制系統歷史數據記錄不全、無操作和方式切換的記錄，在異常情況下不能調用有效的數據進行異常現象的分析，給設備的安全運行帶來很大的不安全隱患。單網、單控制器運行的可靠性很差，系統無備用設備，由于本身存在設計缺陷，使得輸煤系統設備運行的可靠性有很大的降低，嚴重制約系統的運行。

2.2 控制設備抗干擾能力差，受溫度和惡劣環境的制約

一方面輸煤系統中某些遠程站在冬天時溫度很低，經查資料原系統配置的光纖收發器正常工作溫度范圍為0－50℃，在冬季個別遠程站的平均溫度為－5℃，從而導致遠程站通訊故障。尤其是受到溫度、電源和其他因素的干擾影響較大，而該網絡通訊設備在異常情況下只有通過電源的重新上電才能恢復正常工作。另一方面由于輸煤系統設備眾多，很多設備采用變頻器、可控硅控制，這些變頻器和可控硅產生的低頻諧波造成對輸煤網絡通信系統供電電源的污染，某些主干網采用雙絞線網絡，走線橋架中強電電纜容易對其產生干擾，輸煤程控時有中斷現象。通過給I/O遠程站加裝隔離變壓器，效果比較明顯，通訊中斷次數下降明顯。同時有部分遠程站通過雙絞線連接，走線橋架中強電電纜容易對其產生干擾。

2.3 就地設備和方式可靠性差，影響信號采集而導致設備異常停運

皮帶擋板信號丟失、導致運行中皮帶跳停。皮帶擋板信號丟失，主要原因是三通擋板瞬時受煤塊沖擊，導致行程開關接點信號瞬時離開擋板后又立即回位，控制系統則認為信號消失連鎖動作停皮帶，致使運行中的皮帶被異常跳停。

3 輸煤程控網絡異常的對策及安全性分析

針對輸煤程控存在的問題，專業人員通過現象分析、調研和現場的試驗、測試，對以上的主要問題進行了逐個針對性的分析，并對控制網絡方式進行改造，同時更換和增加了抗干擾能力較強的設備等多種技術措施，徹底解決了輸煤系統通訊異常的不安全現象。

3.1 輸煤系統網絡結構的改造及維護要求

對原輸煤程控系統通信網絡進行改造，改造后的輸煤程控系統通信網絡為MB＋總線網絡，其主干網為光纖。目前輸煤程控系統主控站PLC采用冷備的配置模式，現有的PLC冷備的配置模式不變，將所有的光纖收發器改成光纖中繼器。將主控站作為一個節點接入MB＋網。改造后實現雙網控制，主控站的通信模塊和其他遠程站的通信模塊都是以節點的形式接入MB＋總線中，任何一個遠程站出現故障都不會影響整個網絡的正常工作，真正實現雙網冗余。各遠程站現有系統通信模塊和I/O模塊不變，將各遠程站的光纖收發器用抗干擾能力較強的光纖中繼器，主控站和所有遠程站的通信模塊之間用光纖連接。

3.2 解決輸煤系統控制設備抗干擾問題

由于原設計電源系統直接且單一，電源系統的干擾也時常存在，此次改造在每個遠程控制站的電源柜內加裝隔離變壓器和在線式UPS電源，從而凈化輸煤網絡通信系統供電電源。提高模塊電源質量，使電壓波動在±3%，也消除了電源干擾的現象，尤其是在除鐵器等大功率設備啟停過程中的干擾。同時將輸煤通信網絡的主干網改成光纖網絡，用抗干擾能力較強的赫斯曼光纖中繼器替代現有的光纖收發器，由于設備本身性能的提高。徹底改變因光纖收發器引起的通訊故障，將雙絞線通訊全部改為光纖通訊，把電信號轉換為光信號，隔離干擾源，從而消除了信號干擾問題。

3.3 輸煤系統現場傳感信號改造和軟件功能的完善

輸煤現場環境比較惡劣，對傳感器的防護等級要求很高。如果開關密封性不良，會影響開關使用壽命，甚至發生開關滲水使保護誤動或控制回路接地，這就需要加裝密封良好的接線盒。傳感器的選型失誤或安裝位置不合理均可造成不能正常工作。此次改造將安裝位置不合理的各類開關全部進行位置調整，使其不受環境的直接影響，誤動現象消失。針對多條皮帶三通擋板信號瞬時丟失的問題，通過在皮帶的跳閘邏輯中對擋板信號的采入加2s的延時，以克服擋板信號的瞬時接點斷開后又立即回位的假丟失現象，在就地控制柜的硬接線連鎖回路中也進行改動，從而徹底消除了此類不安全現象。軟件方面由于增加了測點和狀態曲線的調用功能，以及操作員行為記錄功能，為異常事件和設備故障現象的分析，以及設備劣化趨向的分析和精密點檢提供了基礎數據保障。

4 結束語

綜上所述，輸煤系統作為火電廠的咽喉部位，輸煤程控作為連續輸送燃料的重要載體，責任重大。保證輸煤程控系統設備的安全穩定運行是發電機組可靠運行的關鍵所在，對于輸煤系統存在的隱患和缺陷要分析透徹，并進行徹底的改造和處理，文中對單網設備改為雙網絡總線控制系統，并采用抗干擾能力較強的光纖信號轉換器，增加控制系統的軟件功能。徹底消除了控制系統通訊中斷，某一點影響全局的嚴重不安全現象，有效保證集中控制的監控，使輸煤系統設備安全可靠運行，同時也為企業輔助控制網絡的建設打好基礎。