火電廠運(yùn)煤系統(tǒng)的自動(dòng)控制研究

孔繁盛

[摘 ? ?要]運(yùn)煤系統(tǒng)作為火電廠的重要組成部分，具有設(shè)備種類多、數(shù)量多、分布廣以及工藝流程復(fù)雜的特點(diǎn)，這就導(dǎo)致人工控制模式已經(jīng)難以滿足火電廠運(yùn)煤系統(tǒng)的實(shí)際管理需求。因此我國(guó)火電廠還需要在結(jié)合自身運(yùn)行特點(diǎn)基礎(chǔ)上，加強(qiáng)運(yùn)煤系統(tǒng)的自動(dòng)化建設(shè)力度，提高運(yùn)煤自動(dòng)化系統(tǒng)的智能化和信息化水平，這樣才能充分發(fā)揮火電廠運(yùn)行系統(tǒng)的作用，對(duì)火電廠運(yùn)行效益的提升也有著非常重要的意義，本文主要就火電廠運(yùn)煤系統(tǒng)的自動(dòng)控制進(jìn)行探究分析。

[關(guān)鍵詞]火電廠;運(yùn)煤系統(tǒng);自動(dòng)控制

[中圖分類號(hào)]TM621.6 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）06–000–03

[Abstract]As an important part of the thermal power plant， the coal transportation system also has the characteristics of a large variety of equipment， a large number， a wide distribution， and a complex process flow. As a result， the manual control mode has been difficult to meet the actual management needs of the coal transportation system in the thermal power plant. Therefore， my countrys thermal power plants also need to strengthen the automation construction of coal transportation systems based on their own operating characteristics， and promote the intelligentization and informatization of coal transportation automation systems， so that the role of the thermal power plant operating system can be fully realized. It is also of great significance for the improvement of the operating efficiency of thermal power plants. This article mainly explores and analyzes the automatic control of the coal transportation system in thermal power plants.

[Keywords]thermal power plant; coal transportation system; automatic control

運(yùn)煤系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性與靈活性會(huì)直接影響到火電廠的運(yùn)行效果，但是在以往的運(yùn)煤系統(tǒng)中多是采用繼電器控制方式，自動(dòng)化水平不足，難以滿足火電廠的實(shí)際生產(chǎn)需求。近年來，隨著可編程控制器以及計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，基于遠(yuǎn)程I/O以及PLC程序的控制方式也得到了比較迅速地發(fā)展，對(duì)于火電廠運(yùn)煤系統(tǒng)自動(dòng)化控制水平的提升也有著一定的積極意義。因此我國(guó)火電廠還需要加強(qiáng)對(duì)運(yùn)煤系統(tǒng)的不斷優(yōu)化與完善力度，讓運(yùn)煤系統(tǒng)的自動(dòng)化控制水平進(jìn)一步提升，充分發(fā)揮運(yùn)煤系統(tǒng)和火電廠的作用。

1 進(jìn)行運(yùn)煤系統(tǒng)自動(dòng)化控制的必要性

隨著火電廠的迅速發(fā)展，對(duì)運(yùn)煤系統(tǒng)的運(yùn)行效果也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的繼電器控制模式已經(jīng)難以滿足運(yùn)煤系統(tǒng)的實(shí)際管理需求。近年來，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)得到了非常迅速地發(fā)展，在火電廠運(yùn)煤系統(tǒng)中也獲得了良好的應(yīng)用效果。但是目前采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的控制方式多是將開關(guān)柜內(nèi)的智能設(shè)備通過現(xiàn)場(chǎng)總線這一通信方式接入運(yùn)煤自動(dòng)化系統(tǒng)之中，其他很多廠家自帶的控制箱以及控制柜中的運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)備測(cè)點(diǎn)依舊采用硬接線方式，因此在應(yīng)用過程中還要使用大量的電纜以及電纜接線，難以發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。基于現(xiàn)場(chǎng)通信全通信控制技術(shù)的運(yùn)煤自動(dòng)化系統(tǒng)，其能夠通過分布式I/O模塊、電動(dòng)機(jī)智能控制器以及高壓電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置等多種現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備，并能夠在基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備按照區(qū)域的通信連接工作。在這一自動(dòng)化運(yùn)煤控制系統(tǒng)中，可以應(yīng)用全通信方式實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)煤系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的有效監(jiān)控與管理，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)煤系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理，促進(jìn)運(yùn)煤系統(tǒng)的作用得以最大限度地發(fā)揮。

2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

基于現(xiàn)場(chǎng)總線的全通信控制技術(shù)的運(yùn)煤自動(dòng)化系統(tǒng)方案，主要包含監(jiān)控層、控制主站層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層等3部分，系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

2.1 主站層控制系統(tǒng)

在該運(yùn)煤系統(tǒng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，控制主站層主要采用的是可編程控制器（PLC）進(jìn)行總控，針對(duì)部分特殊區(qū)域，還可以采用分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

2.2 監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)形式

在監(jiān)控層以及控制主站層應(yīng)用以太網(wǎng)進(jìn)行連接，其中監(jiān)控層的網(wǎng)絡(luò)可以采用雙網(wǎng)冗余進(jìn)行處理，并能夠通過熱備方式來進(jìn)行合理配置。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)形式

控制主站層以及現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備之間的現(xiàn)場(chǎng)層網(wǎng)絡(luò)中，還可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線以及單網(wǎng)配置等方式來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的有效傳輸。在有條件環(huán)境下也可以采用雙網(wǎng)配置模式。

3 硬件配置

3.1 監(jiān)控層設(shè)備配置

監(jiān)控層作為運(yùn)煤系統(tǒng)自動(dòng)化控制體系的重要組成，在監(jiān)控層設(shè)備匯總包括操作員站、工程師站、打印機(jī)等多種設(shè)備，為了確保監(jiān)控層的運(yùn)行穩(wěn)定性，一般操作員站需要采用雙套冗余配置模式，工程師站則可以進(jìn)行單獨(dú)配置，或者由其中1臺(tái)操作站進(jìn)行兼用配備。

3.2 主站層設(shè)備配置

在運(yùn)煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，要求主機(jī)容量能夠滿足運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)模需求，還要符合多種工況下的主機(jī)負(fù)荷率要求。因此在進(jìn)行主站層設(shè)備的配置過程中，本自動(dòng)化控制系統(tǒng)中還采用了雙主機(jī)，確保主站層的運(yùn)行穩(wěn)定性與可靠性。此外雙主機(jī)熱備的CPU也需要做到無憂切換，借此保障主站層作用的充分發(fā)揮。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)層配置設(shè)備

在現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備中主要包含有運(yùn)煤系統(tǒng)開關(guān)柜配套的低壓電動(dòng)機(jī)智能控制器以及低壓智能測(cè)控裝置等。其中還需要由運(yùn)煤控制系統(tǒng)中的分布式I/O模塊來實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備的有效管理。因?yàn)榉植际絀/O模塊擁有體積小、配置靈活的特點(diǎn)，在設(shè)置過程中還需要進(jìn)行機(jī)架的設(shè)置，并且不需要與電源點(diǎn)進(jìn)行接線，因此能夠在開關(guān)柜、控制箱等運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)備上進(jìn)行分散布置，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有配置設(shè)備的有效監(jiān)控與管理。在基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的運(yùn)煤系統(tǒng)全通信控制系統(tǒng)中，不需要進(jìn)行主站I/O以及遠(yuǎn)程I/O的設(shè)置，其可以直接通過分布式I/O設(shè)備的應(yīng)用，將工藝設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，隨后通過現(xiàn)場(chǎng)總線傳輸?shù)较嚓P(guān)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的自動(dòng)化控制。

4 硬件設(shè)備的安裝與布置

在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的安裝過程中，還需要結(jié)合運(yùn)煤系統(tǒng)的實(shí)際布置特點(diǎn)和所采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)特點(diǎn)基礎(chǔ)上進(jìn)行合理選擇。其中低壓電動(dòng)機(jī)智能控制器以及低壓智能測(cè)控裝置需要就近布置在開關(guān)柜附近，并且需要由開關(guān)柜常見成套進(jìn)行供貨。在耦合器箱的安裝過程中，需要在結(jié)合運(yùn)煤設(shè)備自身數(shù)量基礎(chǔ)上合理配置耦合器箱，該過程中可以采用分布式I/O模塊跟總線耦合器，其中耦合器箱需要緊靠運(yùn)煤設(shè)備控制箱來進(jìn)行布置，在一些情況下還可以直接將分布式I/O模塊安裝在運(yùn)煤設(shè)備的控制箱之中，借此保障耦合器箱作用的充分發(fā)揮。通信箱也是運(yùn)煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，在現(xiàn)場(chǎng)總線中一般采用通線電纜將電信號(hào)網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w網(wǎng)絡(luò)，隨后將通信卡件安裝在通信箱之內(nèi)，在結(jié)合了一定區(qū)域內(nèi)運(yùn)煤設(shè)備數(shù)量以及設(shè)備分散情況基礎(chǔ)上，來進(jìn)行通信卡件數(shù)量的合理選擇，借此滿足運(yùn)煤系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行的實(shí)際需求。

5 應(yīng)用效果分析

5.1 增強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)信息的集成能力

借助于現(xiàn)場(chǎng)總線通信控制技術(shù)下運(yùn)煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，還能夠應(yīng)用數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)取代傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)煤系統(tǒng)的設(shè)備狀態(tài)、故障以及參數(shù)信息的有效傳送，幫助管理人員明確運(yùn)煤系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，除了完成遠(yuǎn)程控制之外，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)化工作。基于現(xiàn)場(chǎng)總線全通信控制技術(shù)的運(yùn)煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)信息的集成能力進(jìn)一步增強(qiáng)，對(duì)于火電廠運(yùn)行管理水平的提升也有著非常重要的意義。

5.2 節(jié)省電纜跟敷設(shè)材料

火電廠的規(guī)模一般都比較大，而且運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)備自身還具備有分布范圍廣、設(shè)備種類繁多以及數(shù)量多的應(yīng)用特征。“通信+硬接線”的現(xiàn)場(chǎng)總線控制模式還能夠通過分布式I/O模塊實(shí)現(xiàn)信息的搜集跟傳輸工作，這樣也能夠有效減少通信系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的電纜鋪設(shè)。運(yùn)煤設(shè)備在進(jìn)行遠(yuǎn)程通信過程中，其可以直接通過分布式I/O模塊以及現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的應(yīng)用，將運(yùn)煤設(shè)備的I/O硬接點(diǎn)信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場(chǎng)智能裝置，并且能夠?qū)⑦\(yùn)煤設(shè)備的I/O硬接點(diǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄐ判盘?hào)，這樣也能夠有效減少信號(hào)傳輸過程中對(duì)控制電纜的需求，大幅度減少運(yùn)煤管理系統(tǒng)中電纜與敷設(shè)材料，在提升了通信可靠性與穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，還能夠獲得良好的成本控制與管理效果。

5.3 簡(jiǎn)化接線流程

通過基于現(xiàn)場(chǎng)中心的運(yùn)煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)，還能夠直接應(yīng)用分布式I/O模塊明確運(yùn)煤系統(tǒng)中各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并能夠直接采用分布式I/O模塊將設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，在經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線連接之后，將這些設(shè)備運(yùn)行信號(hào)直接上傳到上層的PLC控制器之中。在分布式I/O模塊的布置過程中，還需要在遵循就近布置原則的基礎(chǔ)上，將其布置在運(yùn)煤系統(tǒng)設(shè)備的控制箱或者控制柜之中，這樣也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)煤設(shè)備開關(guān)量信號(hào)的采集與輸送工作。此外在該接線流程中，可以采用單根通信電纜就能夠完成對(duì)所有運(yùn)行設(shè)備中信號(hào)的有效采集工作，這樣也能夠促使電氣二次回路的接線起到良好的簡(jiǎn)化效果，進(jìn)一步提升整個(gè)運(yùn)煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性以及可維護(hù)性，為火電廠的正常運(yùn)行奠定良好的基礎(chǔ)。

5.4 施工量少、施工周期短

在運(yùn)煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)之中，還需要在運(yùn)煤系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)來進(jìn)行總線耦合器箱的設(shè)置工作，此外分布式I/O模塊以及無線通信技術(shù)的應(yīng)用，還能夠有效減少控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的電纜敷設(shè)等工作，有效降低運(yùn)煤系統(tǒng)的施工量，對(duì)于施工效率的提升也有著非常重要的意義。

5.5 設(shè)備布置方便

在運(yùn)煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，其能夠通過“通信+硬接線”的方式來構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。在該自動(dòng)化控制系統(tǒng)中國(guó)，還能夠在結(jié)合運(yùn)煤場(chǎng)場(chǎng)地大小以及運(yùn)煤設(shè)備實(shí)際布置情況的基礎(chǔ)上，來進(jìn)行遠(yuǎn)程I/O站的合理設(shè)置跟優(yōu)化，從而滿足運(yùn)煤系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需求。一般情況下遠(yuǎn)程I/O站多是設(shè)置在運(yùn)煤綜合樓、運(yùn)煤層、碎煤機(jī)等區(qū)域。因?yàn)檫h(yuǎn)程I/O站設(shè)備主柜屬于電子設(shè)備，其防護(hù)等級(jí)相對(duì)比較低，因此需要將其放置在一些獨(dú)立的房間之中。在基于現(xiàn)場(chǎng)總線通信控制技術(shù)的運(yùn)煤自動(dòng)化系統(tǒng)中，可以通過現(xiàn)場(chǎng)敞開布置的方式來進(jìn)行總線耦合器以及現(xiàn)場(chǎng)通信箱的布置工作，還可以在結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)煤系統(tǒng)的設(shè)備布置情況來進(jìn)行具體位置的合理選擇，因此還有著設(shè)備布置簡(jiǎn)便以及靈活性強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

5.6 開放性強(qiáng)

在采用運(yùn)煤自動(dòng)化控制系統(tǒng)之后，其在遠(yuǎn)程I/O柜以及主控制柜上面還有一定的擴(kuò)展性能，在運(yùn)煤系統(tǒng)擴(kuò)展過程中，要增強(qiáng)開關(guān)量信號(hào)以及模擬量信號(hào)的方式，從而進(jìn)行設(shè)備的合理增設(shè)以及管理。將總線耦合器安裝在運(yùn)煤設(shè)備的控制箱之內(nèi)，隨后將總線耦合器連接的現(xiàn)場(chǎng)通線箱總線上面，也能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)新增設(shè)備的監(jiān)控與管理工作，從而避免了傳統(tǒng)運(yùn)煤系統(tǒng)的電纜敷設(shè)以及接線工作。因此說運(yùn)煤自動(dòng)化控制還有著開放性強(qiáng)以及擴(kuò)展性好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)束語

綜上所述，運(yùn)煤系統(tǒng)作為火電廠運(yùn)行系統(tǒng)的重要組成部分，運(yùn)煤系統(tǒng)的管理效果在一定程度上影響到火電廠的運(yùn)行可靠性與穩(wěn)定性。近年來我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)得到了非常迅速地發(fā)展，在電力領(lǐng)域也獲得了良好的應(yīng)用效果。因此我國(guó)火電企業(yè)還需要加強(qiáng)運(yùn)煤系統(tǒng)的自動(dòng)化控制與管理效果，在結(jié)合運(yùn)煤系統(tǒng)自身運(yùn)行特點(diǎn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)的合理設(shè)置，借此實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)煤系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，對(duì)于火電廠自身生產(chǎn)能力的提升也有著積極意義。

參考文獻(xiàn)

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