輸煤控制系統的改造與優化

張 勝

（廣東省粵電集團有限公司韶關發電廠，廣東 韶關 512132）

輸煤控制系統的改造與優化

張 勝

（廣東省粵電集團有限公司韶關發電廠，廣東 韶關 512132）

某電廠早期投運的2×300 MW輸煤系統存在設備配置不足、程控控制級別較低、控制方式落后等問題。在2×600 MW機組建成后對輸煤系統進行了全面升級改造，并把2×300 MW輸煤程控系統遷移至2×600 MW輸煤集控室，對控制系統進行了擴容和程序優化，實現集中控制，提高了輸煤系統的自動化水平、安全性、可靠性和穩定性。

輸煤系統；照明控制箱；葉輪給煤機；皮帶秤

0 引言

某電廠早期投運的2×300 MW機組，其輸煤控制系統主要包括輸煤程控系統與工業電視監視2部分。設備布置為輸煤集控室與遠程控制站。原輸煤集控室配置有輸煤程控操作員站、網絡柜、工業電視機、工業電視畫面切換操作臺、皮帶秤儀表等設備；遠程控制站配置有輸煤工業電視主機柜、輸煤PLC 01主機柜、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）控制柜等設備。

該廠輸煤程控系統采用莫迪康PLC控制，開關量輸入、輸出都采用24 VDC模塊，通過合理的PLC配置，實現對輸煤系統設備的程序控制。

燃料區域主要包括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個照明區域，合計有21組423盞照明燈和4臺葉輪給煤機。

1 輸煤控制系統現狀和改造方案

自300 MW機組輸煤程控系統建成投運后，運行相對穩定，能較好完成輸煤系統全自動控制工作。但隨著時間推移，輸煤程控系統開始出現一系列問題。一方面，設備逐漸老化，經常出現死機等故障，影響輸煤系統正常運行，且缺少控制程序功能，給運行工作帶來不便。另一方面，部分設備控制方式落后，自動化水平低，且現場工作環境惡劣，存在安全、環境和職業健康隱患。例如，燃料區域照明燈采用分散就地控制，常因開燈不及時影響現場工作，也常因關燈不及時而增加能耗。同時，4臺葉輪給煤機采用就地變頻器控制，設備運行只能依靠現場人工操作完成，增加了運行人員工作量。

電廠2×600 MW機組建成后，為加強機組安全生產管理，將全廠輸煤程控系統改為集中控制，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，增加新設備操作監控畫面；

（3） 提升設備自動化控制水平；

（4） 優化控制程序。

2 輸煤控制系統的遷移改造

根據300 MW機組輸煤系統的情況，改造時需要對輸煤集控室進行遷移改造。改造后，300 MW輸煤程控設備與600 MW輸煤集控室的網絡連接如圖1所示。

2.1 集控設備遷移

根據改造方案，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操作員站，實現與300 MW輸煤PLC系統的連接（利用TCP/IP以太網通信），以及輸煤工業電視系統的遠程監控與操作。

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

（2） 在300 MW輸煤遠程站中，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，敷設光纜連接至600 MW輸煤控制室。輸煤控制室再配置1臺交換機和1臺光端機，實現網絡聯通。

（3） 配置操作員站監控軟件，并調試完成300 MW輸煤程控在600 MW輸煤集控室中的運行操作，以及300 MW燃料工業電視監視系統在600 MW輸煤集控室中的監視，最終實現機組輸煤控制的集中管理。

圖1 300 MW新輸煤程控設備網絡連接

2.2 皮帶秤計量設備遷移

把300 MW輸煤系統的4套皮帶秤計量設備遷移至600 MW輸煤綜合樓，并把皮帶秤儀表計量引入PLC，操作員站新增對應功能畫面。

3 輸煤控制系統的擴容改造

增加對燃料照明系統和葉輪給煤機進輸煤程控系統的監控，并在300 MW輸煤程控系統中新增對應的操作畫面和報表功能，優化輸煤程控程序及其他操作畫面等。擴容增加進PLC控制系統的設備，包括現場照明控制系統11個區域全部照明燈、4臺葉輪給煤機，還包含配合對就地控制部分設備的改造，以實現遠程監控。

3.1 PLC照明控制改造

在300 MW輸煤遠程站增加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。根據輸煤區域安裝的11個照明控制箱所需要的I/O點數和余量，合理配置PLC模塊，實現輸煤燃料區照明燈的遠程控制。

3.2 葉輪給煤機控制改造

葉輪給煤機控制系統由主控部分、就地控制站、載波通信主站、車位定位設備組成。主控部分設在輸煤程控系統監控畫面中；就地控制站安裝在給煤機本體上；載波通信主站安裝在卸煤溝101號皮帶B側西邊。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絡，與輸煤控制室通過TCP/IP以太網通信組成監控網絡，實現在主控室內通過操作主機監控葉輪給煤機的運行。

葉輪給煤機屬于大范圍移動工作的重要設備，位置傳感系統對其遠程控制有重要作用。如果位置傳感器提供的信號不準確，將造成撞車等嚴重設備故障或人身事故。因此，在101號皮帶A，B兩側各安裝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、三位置感應點唯一性等優良性能，且有掉電時數據自動保存功能。其中有30個傳感器與現場兩側30個柱子相對應，在監控畫面皮帶下部標注的是位置傳感器的號碼，皮帶上部標注的是現場墻柱的號碼。根據從站反饋給通信主站的位置傳感器編號可以判斷給煤機當前所處位置及所處墻柱處。該套車位定位系統確保了葉輪給煤機穩定、安全、可靠地運行。

針對4臺葉輪給煤機，增加就地控制I/O通道且備用足夠余量，同時留有擴充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，實現遠程監控。具體改造內容包括：

（1） 在300 MW輸煤程控系統監控畫面中增加4臺葉輪給煤機控制畫面；

（2） 在300 MW輸煤程控系統中實現聯鎖功能；

（3） 載波通信系統與輸煤程控系統的通信采用Ethernet TCP協議。

每臺葉輪給煤機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的啟動/停止、升速/降速、前行/后行/停止、皮帶聯鎖/聯鎖解除。

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

（3） 遠程操作功能。遠程操作葉輪撥煤電機的各項動作。

（4） 遠程顯示功能。遠程顯示葉輪給煤機的各項狀態信息。

（5） 遠程報警功能。當葉輪給煤機發生故障，如行走故障、葉輪旋轉故障、位置傳感故障、通訊故障、撞車等故障時，遠程發出報警信號。

（6） 每臺就地控制箱均應具有位置變送功能。

（7） 聯鎖保護功能。實現不同的運行模式：多機運行，即一段皮帶上的4臺葉輪給煤機可同時運行，系統根據其行走位置，自動調整葉輪給煤機的行走過程；區間運行，即每臺葉輪給煤機均可在各自的有效運行范圍內設置區間運行；皮帶聯鎖，即當皮帶不運行時，葉輪給煤機不能啟動，當葉輪給煤機正在運行時皮帶停轉，葉輪給煤機隨即停機。

（8） 故障數據庫。按故障發生時間、順序記錄故障信息。

4 輸煤程控程序優化

優化原有輸煤控制程序，實現以下功能。

（1） 101-106號共12條皮帶機控制的各類保護可以單獨投退，同時設置操作員可以強制屏蔽保護信號，以應對堵煤、跑偏、速度和振打等信號。

（2） 上煤時，2個煤源點設備單側皮帶運行期間全部都可以進行聯鎖，啟停一致；兩側皮帶同時上煤也能夠聯鎖，任意一側皮帶可以隨時聯鎖啟停。

（3） 歷史數據查詢方便，填寫日期就可以查看歷史數據。

（4） 恢復設備報警記錄，同時能夠按篩選條件分類統計設備進行過哪些報警，報表能夠拆離。

（5） 101號站皮帶秤進入程控畫面，能夠顯示煤流量。

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

（7） 運行報表必需保存3個月以上并隨時可以查看，同時能夠進行數據拆離。

（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啟停，在聯鎖等狀態下應不隨皮帶停止而停止，而由操作員手動停止，其解開聯鎖時能發出警告提示停止除塵器使用。

（10） 各皮帶不能以電機最大電流值進行停機，應以額定煤流量（1 000 t）下實際電流值作為報警、停機定值。當皮帶電機電流連續22 min超過定值時則停運皮帶并報警。

（11） 因兩側皮帶進行摻配，可設定各側皮帶流量臨時報警值，由運行人員設定皮帶運行時所需要的流量報警和停機，未設定時按上位機報警停機數值進行報警停機。

5 結束語

輸煤控制系統的集成化、智能化升級改造，從整體上提高了輸煤程控系統的安全性、穩定性、可靠性。輸煤控制系統升級改進效果如下：

（1） 通過對300 MW輸煤控制系統升級改造，優化了PLC控制邏輯，實現了PLC程序控制監控照明系統、葉輪給煤機控制系統、皮帶秤計量設備；

（2） 通過對照明系統的遠程監視和控制功能，在集控室CRT畫面可直觀的看到每個站照明燈的狀態，可在對應控制畫面上遠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畫面遠程監控葉輪給煤機的啟停，提高了葉輪給煤機的自動化水平；

（4） 通過對輸煤程控程序的優化，進一步優化完善了輸煤程控的各項功能，使得控制界面更加符合工作實際需要。

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

2 吳華明，劉亞敏，譚建城.2×600 MW機組輸煤程控系統改造［J］.華東電力，2003，31（3）：31-32.

3 羅永鑫.火電廠輸煤程控系統技術研究［M］.上海：上海交通大學，2007.

4 楊開國.電廠輸煤系統的程控技術改造研究［M］.武漢：武漢大學，2003.

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

2016-03-03。

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