大型火電廠輸煤自動(dòng)化發(fā)展方向與實(shí)現(xiàn)方式探討

1、大型火電廠輸煤自動(dòng)化發(fā)展方向與實(shí)現(xiàn)方式探討引言大型火電廠燃料輸煤系統(tǒng)設(shè)備種類繁多, 有卸船機(jī)或翻車機(jī)、 斗輪堆取料機(jī)、 皮帶輸送 機(jī)、碎煤機(jī)、概率篩、犁煤器或行走式卸煤小車、電子皮帶秤、各類除塵器、皮帶采樣機(jī)和 除大塊機(jī)等,分布較為分散,一般都分布在幾公里范圍內(nèi),由于其實(shí)時(shí)性要求不高,不是 24h 都需要運(yùn)行,且設(shè)計(jì)都為雙路設(shè)備,一路運(yùn)行,一路備用,所以其在電廠的被重視程度 往往不如主機(jī)系統(tǒng), 導(dǎo)致其生產(chǎn)管理及設(shè)備自動(dòng)化水平相對(duì)滯后, 而不得不使用較多的人力 物力, 有的電廠甚至出現(xiàn)燃料運(yùn)行人員超過(guò)主機(jī)運(yùn)行人員現(xiàn)象。 隨著機(jī)組及發(fā)電廠容量增大, 如何提高燃料生產(chǎn)管理水平和生產(chǎn)效率變得越來(lái)越迫切

2、, 對(duì)安全生產(chǎn)和成本控制意義越來(lái)越 重大, 面對(duì)這個(gè)嚴(yán)肅的課題, 筆者結(jié)合多年從事大型火電廠燃料生產(chǎn)管理的經(jīng)驗(yàn), 從設(shè)備自 動(dòng)化角度探討燃料系統(tǒng)輸煤自動(dòng)化的發(fā)展方向及實(shí)現(xiàn)方式, 希望有助于火電廠燃料設(shè)備自動(dòng) 化水平的提高。一、火電廠輸煤系統(tǒng)自動(dòng)化的發(fā)展方向與實(shí)現(xiàn)方式1.1 所有設(shè)備的程控化輸煤系統(tǒng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)是首先實(shí)現(xiàn)設(shè)備的程控化, 根據(jù)燃料設(shè)備工作環(huán)境及其工作特點(diǎn), 一般其 控制器 都采用 PLC 為主。 PLC 是一種具有很高可靠性的控制裝置,它與可編程序調(diào) 節(jié)器、 DCS 系統(tǒng) 同被列為 “ 不損壞儀表 ” 。這是由于在硬件上它們都采取了諸如隔離、濾波、 屏蔽、 接地等一系列干擾措施,

3、在模塊機(jī)箱進(jìn)行了完善的電磁兼容性設(shè)計(jì), 對(duì)元器件進(jìn)行了 精心的挑選;而且,更重要的是它們采用了諸如數(shù)字濾波、指令復(fù)執(zhí)、程序卷回、差錯(cuò)校驗(yàn) 等一系列軟件抗干擾措施及故障診斷技術(shù), 以及在系統(tǒng)一級(jí)的冗余配置等。 以廣州珠江電廠 (4×300MW 為例,其碼頭設(shè)備有兩臺(tái)德國(guó)生產(chǎn)的小車式抓斗卸船機(jī)。每臺(tái)生產(chǎn)效率為 1250t/h, PLC 控制器為 公司 S5-135U , 具有根據(jù)船艙形狀預(yù)先設(shè)置自動(dòng)抓煤的功能。 煤場(chǎng)設(shè)備有兩臺(tái)斗輪堆取料機(jī), 一臺(tái)為德國(guó)生產(chǎn), 出力為堆料 1600t/h, 取料 1200t/h, PLC 控制器為西門子 S5-115U ,并配置有西門子 OP35人機(jī)界面

4、,可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)堆料及預(yù)先設(shè) 置取料出力的半自動(dòng)取料。另一臺(tái)為國(guó)產(chǎn)斗輪機(jī),自動(dòng)化程度低,待 PLC 改造。皮帶機(jī)輸 煤及配煤系統(tǒng)主控制器為美國(guó) Modicon 公司 Quntum 系列 PLC ,程控室主站采用雙機(jī)熱備 方式,煤倉(cāng)間主站采用單機(jī)方式,兩個(gè)系統(tǒng)之間采用以太網(wǎng)連接。另外 37臺(tái)除塵器全部控 制由皮帶機(jī)程控系統(tǒng)提供。除大塊機(jī)采用西門子公司 LOGO 控制,皮帶采樣機(jī)控制器為美 國(guó) AB 公司 PLC , 碎煤機(jī)增加了測(cè)振、 測(cè)溫保護(hù), 各落料點(diǎn)安裝了美國(guó) DE 公司射頻導(dǎo)納式 防堵裝置。所有機(jī)電設(shè)備均實(shí)現(xiàn)了程控化。這是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。1.2 運(yùn)用以太網(wǎng)技術(shù)與 現(xiàn)場(chǎng)總線 技術(shù)實(shí)現(xiàn)系

5、統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)以太網(wǎng)是目前世界上應(yīng)用最廣的局域網(wǎng)技術(shù),隨著 Intenet 的迅速發(fā)展,以太網(wǎng)已成為 事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn), TCP/IP的簡(jiǎn)單實(shí)用已深人人心,為廣大用戶所接受。目前不僅在辦公 自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi), 而且各個(gè)企業(yè)的管理網(wǎng)絡(luò)也都廣泛使用以太網(wǎng)。 在工業(yè)控制領(lǐng)域, 隨著儀器 儀表智能化的提高和工業(yè)管理自動(dòng)化的深入, 系統(tǒng)傳輸?shù)男畔⒘勘貙⒃黾? 未來(lái)傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 可能已不滿足于幾十個(gè)字節(jié)甚至可以是 WEB 網(wǎng)頁(yè), 所以網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)拇笕萘吭诠I(yè)控制中越 來(lái)越重要,而以太網(wǎng)可以滿足工業(yè)控制的這種要求。現(xiàn)場(chǎng)總線是連接現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和自動(dòng)化控制設(shè)備的雙向串行,數(shù)字式多節(jié)點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)。 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)把各個(gè)分散的測(cè)量

6、及控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn), 以現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶, 把它們 聯(lián)接成可以相互溝通信息,共同完成控制任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),真正實(shí)現(xiàn)了 “ 信息集中,控 制分散 ” 的全分布式系統(tǒng),廣州珠江電廠燃料程控系統(tǒng)就同時(shí)運(yùn)用了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和以太網(wǎng) 技術(shù)。其程控室 PLC 和 5個(gè)遠(yuǎn)程站之間采用的是 施耐德 公司的 Modbus 總線, Modbus 是具有超過(guò) 560個(gè)工業(yè)供應(yīng)商支持的事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在線編程或數(shù)據(jù)采集應(yīng)用很容易地 從任何計(jì)算機(jī)的串行端口得到支持。 Modbus 綜合高速、 對(duì)等通訊和易于安裝等特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn) 簡(jiǎn)化應(yīng)用和減少安裝費(fèi)用。 它可使得主機(jī)、 控制器和其它數(shù)據(jù)源通過(guò)使用低成本的雙絞線電 纜或可

7、選的光纜在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上作為同位體進(jìn)行通訊。 德國(guó)產(chǎn)斗輪堆取料機(jī)采用了西門子公司 的 Profibus 總線。珠江電廠輸煤程控整個(gè)系統(tǒng)分為程控上煤和程控配煤兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系 統(tǒng),一個(gè)設(shè)在程控室,一個(gè)設(shè)在煤倉(cāng)間。 兩個(gè)系統(tǒng)分別完成程控上煤和程控配煤, 兩個(gè)控制 系統(tǒng)之間采用以太網(wǎng)進(jìn)行雙接口,雙光纜冗余結(jié)構(gòu)通訊,通訊傳輸速率可達(dá) 100MB/s,上 位機(jī)與 PLC 之間通訊采用雙以太網(wǎng),雙交換機(jī)冗余結(jié)構(gòu)通訊,以提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。 隨著以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性、 穩(wěn)定性和抗干擾性問(wèn)題的逐步解決, 以太網(wǎng)大規(guī)模進(jìn)入控制領(lǐng)域?qū)⒅?日可待。 將以太網(wǎng)應(yīng)用到工業(yè)控制領(lǐng)域, 可以形成真正意義上的開(kāi)放式系統(tǒng), 以太網(wǎng)技術(shù)

8、與 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的結(jié)合, 將使網(wǎng)絡(luò)成為一個(gè)透明的、 覆蓋整個(gè)企業(yè)范圍的應(yīng)用實(shí)體。 輸煤系統(tǒng) 自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖 1所示。1.3 以工業(yè)電視為手段實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的可視化 傳統(tǒng)的工業(yè)電視都是在輸煤系統(tǒng)皮帶機(jī)頭、 尾部安裝固定攝像頭, 國(guó)外大型進(jìn)口散料裝 卸設(shè)備已把帶云臺(tái)變焦距的攝像頭裝到了設(shè)備上。 通過(guò)視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換和無(wú)線傳輸技術(shù), 人們 即使在程控室也可以見(jiàn)到清晰的現(xiàn)場(chǎng)圖像, 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作。 這樣可以極大地減少運(yùn)行人員數(shù) 量和降低運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。1.4 燃料程控生產(chǎn)系統(tǒng)的建設(shè)及與 MIS 系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)燃料系統(tǒng)作為火電廠發(fā)電的原料供給系統(tǒng), 是電廠的主要公用輔助系統(tǒng), 它的科學(xué)管理、 文明生產(chǎn)對(duì)確保電廠

9、發(fā)電及節(jié)能增效都起著重要作用。 近幾年許多電廠都上了燃料程控系統(tǒng), 但其管理內(nèi)容很少, 不太規(guī)范。 從整個(gè)燃料程控系統(tǒng)的發(fā)展來(lái)看, 其程控管理系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng) 包含以下幾方面內(nèi)容:(1煤量統(tǒng)計(jì):實(shí)現(xiàn)貯煤場(chǎng)存煤量、卸煤量、鍋爐燃燒量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。煤量檢測(cè)通過(guò)皮 帶稱重系統(tǒng)實(shí)現(xiàn);(2電量統(tǒng)計(jì):實(shí)現(xiàn)設(shè)備耗電量的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。電量檢測(cè)通過(guò)智能電度表實(shí)現(xiàn);(3設(shè)備故障報(bào)警記錄與統(tǒng)計(jì);(4設(shè)備啟停時(shí)間及次數(shù)、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間自動(dòng)記錄與統(tǒng)計(jì);(5班報(bào)及運(yùn)行日志自動(dòng)生成;(6檢修工作票的自動(dòng)生成及控制管理;(7設(shè)備檔案管理;(8設(shè)備定期維護(hù)、保養(yǎng)、計(jì)劃?rùn)z修管理;(9檢修日常管理;(10運(yùn)行日常管理。電廠管理信息系統(tǒng) MIS

10、 是廠級(jí)自動(dòng)化管理系統(tǒng), 內(nèi)容涉及電廠主要生產(chǎn)和管理子系統(tǒng)。 隨著燃料系統(tǒng)自動(dòng)化程度的不斷提高, 使其與廠級(jí) MIS 的聯(lián)網(wǎng)共享信息成為必然趨勢(shì), 聯(lián) 網(wǎng)可采取以下兩種方式:方式一,在 MIS 服務(wù)器上加一套接口程序,采取定期到燃料系統(tǒng) 采集所需的數(shù)據(jù)信息的方法。此種方法是由 MIS 設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)接口程序,有利于 MIS 系統(tǒng) 的完整性,比較適合燃料程序控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與 MIS 設(shè)計(jì)同步進(jìn)行的電廠。方式二,在燃 料程控上位 工控機(jī) 上加一套數(shù)據(jù)傳輸程序和一個(gè)網(wǎng)卡, 以定時(shí)、 故障兩種方式作為啟動(dòng)傳輸 程序的條件,向 MIS 系統(tǒng)服務(wù)器預(yù)留的地址傳輸必要的數(shù)據(jù)信息,此種方式操作簡(jiǎn)便,具 有很強(qiáng)的實(shí)用性和靈活性。二、結(jié)束語(yǔ)隨著電子技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、 信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展,現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)向著 生產(chǎn)過(guò)程控制高度自動(dòng)化、工藝設(shè)備及測(cè)控設(shè)備高度 智能化、生產(chǎn)管理高度自動(dòng)化等方向 發(fā)展, 作為大型火電廠的燃料輸煤系統(tǒng)也不例外