電廠入爐煤分爐取樣改造的信號與控制

祝 明，楊 斌，孫雯雯

（華能國際電力股份有限公司南通電廠，江蘇南通 226003）

0 引言

華能南通電廠入爐煤取樣機原為不分爐綜合取樣方式，原裝置由取樣頭從C5A/B 皮帶進倉流程采樣，共有6 個子收集樣罐，每罐能承載30 kg 計，按每300 s 取1 個子樣、縮分器5 s，子樣裝滿1 罐后、再繼續裝入下一罐的方式對入爐煤進倉進行采樣。若采取雙側雙臺設備全套更新方案，不僅投入成本較大，而且費工、費時，會在較長時間里影響電廠燃煤的正常進倉和機組的運行。在對原有單套入廠煤取樣裝置分析研究的基礎上，制定切實可行的改造技術方案，實現入廠煤單套取樣裝置雙側輸煤按爐號分爐精確采集煤樣。

1 影響分爐取樣的因素

為了實現按爐號分爐精確采集煤樣的目的，電氣控制部分增加硬件、修改軟件，對機械部分局部改造。在入爐煤取樣機原有主要技術參數和性能不作重大或不利改變的前提下，細化運行作業時16×2 個倉位或4 個爐位的信號，考慮采樣周期、多煤種、皮帶速度、采樣與爐位之間的遠距離等因素，要求進倉進爐運行作業時間達一定時間后再切換到其他爐號，方能使分爐取樣結果滿足正確性和精度的要求。

1.1 進倉切換

（1）進倉流程段C5～C7 皮帶機參數（表1）。

表1 C5～C7 皮帶機參數

C5 取樣處至1#爐首倉的運行時間。

Tmin=（154+145）/3.2+70/2.67=119.66 s

C5 取樣處至4#爐末倉的運行時間。

Tmax=（154+145）/3.2+250/2.67=187.07 s

（2）由于取樣間設在C5 前端，進倉時煤從取樣處至爐位的最短時間約Tmin、最長時間約Tmax，即：被取樣過的煤輸送到爐位的時間必須達到Tmax，才能確保進4#爐；否則，如果＜這個時間，進倉的煤不是對應取樣的煤、而是前面留存在皮帶上的煤。例如，在過短時間（如＜150 s 時）內，進倉作業中如果頻繁切換進倉位置，就可能使采樣的子樣煤落入的罐號與爐號不同，而造成分爐采樣的誤差。

（3）由于該廠煤種較多，要求精細配煤以降低成本，底層倉、次層倉、上層倉需分開進煤，接近滿倉時有時還存在要求短時補倉的作業情況，這樣就需要不同爐的進倉在各倉之間頻繁切換作業。為盡量避開適時加倉幾十噸的情況，應設法改變運行作業方式，使進爐進煤時間盡量控制在＞188 s，或適當設定（減小）取樣時間參數。這樣，從技術上盡可能保證樣罐號與爐號的一致，保證入爐煤采樣當前罐中的煤種輸送到對應的爐位，也才能避免可能導致個別取樣收集罐溢出或空罐。

1.2 雙側進倉

（1）樣罐頻繁切換轉動，對定位的準確性提高了要求，增加了設備磨損及影響收集樣料過程中的穩定性。

（2）同樣條件下，比單臺爐的取樣量下降50%，雙側進倉運行時應及時調整參數。

（3）取樣回流煤只能進入其中1 側皮帶，存在固定的誤差，盡管占比較小。

（4）雙側進倉時，取樣人員應將取樣設置周期適當減小，但不得低于188 s，以適應大多數情況下的加補倉和取樣量的要求。

1.3 定位裝置不夠穩定

由于進倉倉位定位裝置有時不夠穩定，存在需要由運行人員操作定位的情況，這樣可能有時取不到需要的爐號信號，會造成取樣機不工作。

1.4 小車的擋板限位等問題

小車的擋板限位在切換時，會因堵煤使切換不到位、擋板卡死的情況，或因推桿易發生機械故障，造成不穩定、失去信號，也會引起取樣機不工作。對各類不影響安全運行的故障狀態，做更加細致的預想、預防，以便予以糾正，提高設備的可靠性。

1.5 取樣機切換罐位不及時

小車或擋板在移動過程中，目標爐號處于動態時，取樣機切換罐位要視合理性相應切換，還應避免取樣機在轉罐過程中子樣落入罐外。

2 設計方案

通過系統的分析，改進改造設計方案必須有針對性地克服前述不利因素，細化取樣對象，滿足多樣化流程和采制化規范管理的要求，并適應單側進倉運行流程為主，兼顧雙側進倉（雙爐）運行流程，使入爐煤取樣機根據進煤的爐號對應罐號精準完成取樣。

（1）煤控室4#程控柜PLC 增加8 個輸出點（DO）及8 組繼電器觸點，增加DO 模塊。

（2）煤控PLC 與入爐煤采樣PLC 的協議不同，無法直接建立通信，采用帶屏蔽層的多芯通信電纜為PLC 之間提供通信通道。敷設一根由煤控PLC 柜至入爐煤采樣控制箱的控制通信電纜（長度200 m 以內）硬接線，用于傳送A、B 側運行的爐位信號。

（3）入爐煤取樣PLC 增加8 個輸入空點（DI），用于獲得4臺爐的A、B 側進倉倉位信號。入爐煤取樣控制箱PLC 增加DI模塊，其電路板重新布置、安裝。

（4）收集樣罐由原來6 個改為4 個，罐的容量適當加大，機械裝置相應修改。

（5）目標收集樣罐的位置號，通過讀入相應接近限位開關的開關動作來計數確定。樣罐的轉速不變，增加接近限位開關3組，并作罐號故障判別，以保證樣罐的定位號準確無誤。

（6）校核單罐煤樣應能滿足單日單臺爐最大采樣煤量的需要，并有足夠的裕量（超過30%）。當運行中超過定值取樣數量時，停止釋放子樣給該樣罐。

（7）爐位號（進倉位置）根據流程和進倉狀態確定，輸煤監控系統中采集、處理、輸出的該組信號狀態，入爐煤采樣機PLC 讀取后，應在入爐煤采樣控制箱觸摸屏工控機上模擬畫面中顯示。

3 爐位信號的邏輯

（1）1#爐-A 側：C5A 皮帶瞬時煤量·C5A 采樣啟動·A 小車加倉·1#至4#倉位。

1.4.2 炎癥因子 采用羅氏e_601化學發光免疫分析儀檢測患者炎癥因子白介素‐6（IL‐6）、白介素‐10（IL‐10）、CRP、高遷移率族蛋白 B1（HMGB1）水平。

（2）1#爐-B 側：C5B 皮帶瞬時煤量·C5B 采樣啟動·B 小車加倉·1#至4#倉位。

（3）2#爐-A 側：C5A 皮帶瞬時煤量·C5A 采樣啟動·A 小車加倉·5#至8#倉位。

（4）2#爐-B 側：C5B 皮帶瞬時煤量·C5B 采樣啟動·B 小車加倉·5#至8#倉位。

（5）3#爐-A 側：C5A 皮帶瞬時煤量·C5A 采樣啟動·A 小車旁路·C 小車加倉·9#至12#倉位。

（6）3#爐-B 側：C5B 皮帶瞬時煤量·C5B 采樣啟動·A 小車旁路·C 小車加倉·9#至12#倉位。

（7）4#爐-A 側：（C5A 皮帶瞬時煤量·C5A 采樣啟動·A 小車旁路·C 小車加倉·13#至15#倉位）+（C5A 皮帶瞬時煤量·C5A采樣啟動·A 小車旁路·C 小車旁路）。

（8）4#爐-B 側：（C5B 皮帶瞬時煤量·C5B 采樣啟動·B 小車旁路·D 小車加倉·13#至15#倉位）+（C5B 皮帶瞬時煤量·C5B采樣啟動·B 小車旁路·D 小車旁路）。

4 實現按爐號分爐取樣

（1）增加入爐煤煤倉層倉位PLC 遠程站。

（2）網絡結構（圖1）。

圖1 網絡結構

（3）系統連接。

（4）入爐煤程序分兩部分：一是煤控上位機部分，負責發送爐位等信號；一是采樣裝置部分，負責啟動、停止（定位）采樣等流程。

煤控上位機：程序負責發送爐位信號，該信號主要依據現場小車位置來確定。但在實際生產中存在空開皮帶等較特殊情況，程序最終要滿足以下條件：采樣裝置啟動、C5A/C5B 皮帶有瞬時煤量（該煤量必須＞100 t/h）以及小車相應加倉/旁路信號。

取樣間采樣裝置：程序主要修改定罐號和采樣部分。收到煤控發來的爐位信號進行相應的轉罐和采樣，不論如何采樣，只有1 個罐在用，識別當前爐位信號的對應罐即可。針對樣罐的位置隨進倉的位置頻繁的切換，當采樣時間、樣罐的變動時間與分爐進倉動作時間沖突時，優先服從采樣動作，在采樣動作結束后，再轉動樣罐到相應的位置。對應爐號進倉時間＜188 s 時，不取樣，跨過限制時間后取樣。

5 結束語

前述入爐煤取樣改分爐取樣改造方案切實可行，在短時間內實現了分爐精準取樣，并已投入正常運行。既節約了設備投資，還避免了施工給電廠燃料進倉帶來的運行風險。