電廠輸煤專(zhuān)業(yè)技術(shù)論文(2)
1概述
輸煤系統(tǒng)是火電廠的原料供給系統(tǒng)，是電廠生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一。也是電廠生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備最多、最分散、生產(chǎn)線最長(zhǎng)、環(huán)境最?lèi)毫?、勞?dòng)強(qiáng)度最大的地方。同時(shí)也是設(shè)備、人身安全隱患最多的地方，生產(chǎn)管理和安全運(yùn)行等諸多方面都十分繁忙和困難。因此，輸煤自動(dòng)化的實(shí)際非常迫切。多年以來(lái)，各大科研院、所在輸煤自動(dòng)化方面一直不懈的努力，使輸煤系統(tǒng)的控制管理水平也在不斷在提高和發(fā)展。
2工藝流程及控制對(duì)象
簡(jiǎn)單地說(shuō)輸煤就是用皮帶運(yùn)輸機(jī)把煤從一個(gè)地方運(yùn)送到另外一個(gè)地方，運(yùn)輸距離一般約 2km，規(guī)模大的系統(tǒng)會(huì)更長(zhǎng)。
輸煤系統(tǒng)中的主要設(shè)備是皮帶運(yùn)輸機(jī)，一般規(guī)模的系統(tǒng)有輸煤機(jī)約20 條，大的系統(tǒng)有 30-40 條運(yùn)輸機(jī)，要想順利地完成輸煤任務(wù)，需要的輔助設(shè)備很多，首先要用翻車(chē)機(jī)、葉輪給煤機(jī)、卸船機(jī)、堆取料機(jī)、斗輪機(jī)、吊車(chē)等設(shè)備把煤不停的裝載到首條運(yùn)輸機(jī)上，煤便從一條運(yùn)輸機(jī)傳送到另外一條運(yùn)輸機(jī)上，一直傳送到終點(diǎn)。(對(duì)電廠而言，就是傳送到原煤倉(cāng)中，供鍋爐使用。)煤在傳輸過(guò)程中，沿途要經(jīng)過(guò)落煤管、擋板、振打器、篩煤機(jī)、碎煤機(jī)、電子稱(chēng)、除鐵器、除木器、除塵器、實(shí)物校驗(yàn)等設(shè)備。到達(dá)最后一條運(yùn)輸機(jī)時(shí)，要用犁煤器、卸煤小車(chē)、刮板機(jī)等設(shè)備把煤卸到指定地點(diǎn)或不同倉(cāng)位。為了安全、可靠、自動(dòng)完成這些任務(wù)，還需要有高低煤位信號(hào)、連續(xù)料位信號(hào)、運(yùn)輸機(jī)的速度信號(hào)、打滑信號(hào)、跑偏信號(hào)、煤流、撕裂、堵煤等檢測(cè)信號(hào)，以及各種設(shè)備的運(yùn)行信號(hào)、故障信號(hào)等等。
一般規(guī)模的輸煤系統(tǒng)控制對(duì)象有幾十到上百個(gè)，大的系統(tǒng)要數(shù)百個(gè)，因此對(duì)一個(gè)系統(tǒng)而言，所需的控制指令及返回的各種信號(hào)總和，要有數(shù)百個(gè)甚至數(shù)千個(gè)，輸煤系統(tǒng)就是要把這些控制對(duì)象和信號(hào)，按照工藝流程和聯(lián)鎖要求有規(guī)律的控制起來(lái)，這就是所謂的控制流程。系統(tǒng)規(guī)模不同，控制流程多少也不同，少則幾個(gè)流程，多則數(shù)百上千流程，因此輸煤自動(dòng)化是個(gè)龐大的系統(tǒng)，控制有一定難度的。
3輸煤自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程
我國(guó) 1960 年前后就開(kāi)始輸煤自動(dòng)化方面的研究了，它的發(fā)展是個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，至今，經(jīng)歷了40-50年的發(fā)展歷程,大體分為以下幾個(gè)階段。
第一階段―――繼電器集中控制
繼電器控制，即所謂的強(qiáng)電集中控制系統(tǒng)，它是只有主要設(shè)備的、簡(jiǎn)單聯(lián)鎖的控制系統(tǒng)，明確地說(shuō)就是把就地操作箱的開(kāi)關(guān)、按鈕移到控制室，加上些簡(jiǎn)單的聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)控制室的集中控制。
第二階段―――晶體管、集成電路邏輯控制
晶體管、集成電路控制，即所謂的弱電控制系統(tǒng)，它是用晶體管、集成電路搭起來(lái)的邏輯電路，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸煤系統(tǒng)的控制對(duì)象進(jìn)行聯(lián)鎖自動(dòng)控制，這個(gè)階段的控制水平較強(qiáng)電集中控制有很大提高，功能增加很多，控制范圍大幅擴(kuò)大，但仍要配備龐大的操作臺(tái)、控制柜和模擬顯示屏。第三階段―――PLC 控制
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，六十年代末，首先在美國(guó)，相繼在西德、日本等國(guó)家研制出一種新型自動(dòng)化控制設(shè)備，即可編程序控制器(簡(jiǎn)稱(chēng) PLC)，它的出現(xiàn)使自動(dòng)化領(lǐng)域產(chǎn)生了跨越式發(fā)展，徹底解決了晶體管、集成電路性能不穩(wěn)定，硬接線復(fù)雜，以及控制柜、臺(tái)數(shù)量多，占地面積大，抗干擾能力差，調(diào)試維修困難等弊端。1984年前后，PLC 開(kāi)始在火電廠輸煤系統(tǒng)中使用，給工程設(shè)計(jì)人員、使用人員、檢修人員帶來(lái)很大方便，促使輸煤自動(dòng)化產(chǎn)生巨大飛躍，使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造周期由半年、一年，迅速縮到一、兩個(gè)月，臺(tái)、柜變得簡(jiǎn)單、清晰，減少了大量的長(zhǎng)距離的控制電纜和動(dòng)力電纜，控制程序設(shè)計(jì)、修改、調(diào)試及維修都十分方便，但是仍然需要控制臺(tái)、操作按鈕及模擬顯示屏。
第四階段―――PLC+上位機(jī)+工業(yè)電視
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，1994 年前后，計(jì)算機(jī)在輸煤系統(tǒng)中使用，這時(shí)輸煤系統(tǒng)取消了控制臺(tái)上的開(kāi)關(guān)、按鈕的操作歷史，取消了龐大的模擬顯示屏，取而代之的是鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、CRT 和工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)，使輸煤自動(dòng)化水平達(dá)到一個(gè)新的水平，基本上無(wú)人或少人值守。達(dá)到了減員增效的目的。
這個(gè)階段，系統(tǒng)中采用可靠性極高的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，下位機(jī)是可靠性高、抗干擾能力極強(qiáng)的PLC 系統(tǒng)。
4輸煤自動(dòng)化現(xiàn)狀
目前輸煤自動(dòng)化仍處于第四階段，但系統(tǒng)功能在逐步趨于完善，內(nèi)容更加豐富多樣。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，輸煤自動(dòng)化已不局限于本系統(tǒng)，可與其他的輔機(jī)系統(tǒng)以及全廠的中心控制相連接，使輸煤系統(tǒng)成為全廠自動(dòng)化的一個(gè)組成部分，由中心控制室統(tǒng)一指揮和調(diào)度。
4.1 系統(tǒng)構(gòu)成
以太網(wǎng)是目前世界上應(yīng)用最廣的局域網(wǎng)技術(shù)，在工業(yè)控制領(lǐng)域，以太網(wǎng)已成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，TCP/IP 已深入人心,為廣大用戶所接受，實(shí)踐證明,以太網(wǎng)可以滿足工業(yè)控制領(lǐng)域的各種要求。
為保證系統(tǒng)的安全可靠，通常采用兩臺(tái)上位機(jī)，兩臺(tái)上位機(jī)均可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控、系統(tǒng)管理及安全管理，正常情況下，一臺(tái)做為全系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)及控制操作，另一臺(tái)負(fù)責(zé)事故報(bào)表、運(yùn)行報(bào)表及管理和打印，當(dāng)一臺(tái)故障時(shí)，另一臺(tái)自動(dòng)承擔(dān)所有功能，PLC部分也采用雙機(jī)熱備用方式。上位機(jī)與 PLC、PLC與 PLC 之間的通訊采用雙以太網(wǎng)，雙交換機(jī)冗余結(jié)構(gòu)通訊，這就大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。通訊介質(zhì)采用雙接線、同軸電纜或光纖。
4.2系統(tǒng)功能
輸煤程控采用計(jì)算機(jī)、PLC、現(xiàn)場(chǎng)總線等，以PLC為控制中心，將上煤、配煤、卸船機(jī)、翻車(chē)機(jī)、含煤廢水處理系統(tǒng)、燃油泵房控制系統(tǒng)、煤場(chǎng)噴灑水系統(tǒng)、給煤機(jī)、工業(yè)電視等組成一個(gè)龐大的輔控“煤”網(wǎng)，既提高了自動(dòng)化水平，又達(dá)到了企業(yè)減人增效的目的。系統(tǒng)的功能特點(diǎn)如下。
上煤功能：以自動(dòng)、連鎖手動(dòng)、遠(yuǎn)方手動(dòng)(三種方式可互相切換)的運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線上所有的設(shè)備的起動(dòng)和停止。每步操作均有在線提示和說(shuō)明，并可進(jìn)行系統(tǒng)模擬運(yùn)行。
卸煤功能：關(guān)鍵在于能否使卸船機(jī)在船艙內(nèi)精確定位,并設(shè)計(jì)卸船機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的工藝程序,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸煤，目前世界上尚無(wú)成功的案例，設(shè)備廠家和電廠正在研究當(dāng)中。
配煤功能：可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方手動(dòng)或自動(dòng)配煤。自動(dòng)時(shí)煤倉(cāng)間順序配煤且低煤位優(yōu)先,待所有倉(cāng)滿時(shí),自動(dòng)延時(shí)停機(jī)并將余煤撒入各倉(cāng)?？扇我膺x擇尾倉(cāng)、頭倉(cāng)、檢修倉(cāng)。高低煤位及犁煤器位置等傳感器的選型及安裝，是配煤程控能否成功投運(yùn)的關(guān)鍵。
事故處理：超載事故處理、大設(shè)備的起停處理、事故再起、自動(dòng)及手動(dòng)緊急停機(jī)、事故追憶、輔助設(shè)備的解聯(lián)鎖設(shè)備、設(shè)備檢修掛牌、語(yǔ)音報(bào)警。
管理功能：分爐分倉(cāng)計(jì)量、各種參數(shù)的計(jì)量與顯示、報(bào)表的查詢及打印、為 MIS 提供數(shù)據(jù)服務(wù)。
安全措施：雙機(jī)熱備、交直流電源熱備、通訊電纜冗余、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與 PLC 隔離、防誤操作軟開(kāi)關(guān)、檢修設(shè)備掛牌、設(shè)備的解鎖設(shè)置、防感應(yīng)設(shè)施、在線診斷、遠(yuǎn)方診斷及維護(hù)、自動(dòng)及手動(dòng)緊急停機(jī)、給煤量及負(fù)載的閉環(huán)控制。
輔助功能：以無(wú)線或電力載波方式將葉輪給煤機(jī)納入程控;以現(xiàn)場(chǎng)總線形式將煤場(chǎng)噴灑水納入程控;用工業(yè)電視實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)視并進(jìn)行事故自動(dòng)跟蹤及報(bào)警。
5影響輸煤自動(dòng)化的因素
伴隨電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，輸煤自動(dòng)化的控制水已經(jīng)達(dá)到或超過(guò)了國(guó)外水平，就程控裝置而言，已經(jīng)達(dá)到比較完美的水平，無(wú)可挑剔。但程控裝置僅是輸煤自動(dòng)化中的一部分，其它影響輸煤自動(dòng)化的因素還很多。
5.1人為因素
輸煤系統(tǒng)環(huán)境惡劣，日常的衛(wèi)生清掃是必須的，對(duì)系統(tǒng)中的所有設(shè)備還必須做到定期的維修保養(yǎng)，易損件要定期更換，要提高維修人員的技術(shù)水平，做到能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并能很快處理解決問(wèn)題。使管理水平達(dá)到一定高度。
5.2 設(shè)備缺陷
一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)程控裝置廠家，有經(jīng)驗(yàn)的工程設(shè)計(jì)人員，可以利用程序軟件解決許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及傳感器的缺陷問(wèn)題，但不能做到完全徹底，因此要想自動(dòng)化，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及傳感器必須具備程控的起碼條件，即：納入自動(dòng)控制的所有設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、故障率低、傳感器性能穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。
目前國(guó)內(nèi)各大電廠輸煤系統(tǒng)，自動(dòng)上煤部分運(yùn)行良好，自動(dòng)卸煤也正在積極研究當(dāng)中，自動(dòng)配煤只有少數(shù)電廠能堅(jiān)持使用。新上的系統(tǒng)自動(dòng)配煤可以運(yùn)行數(shù)月，時(shí)間一長(zhǎng)，由于缺少維護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障率提高，傳感器不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定，也就無(wú)法再自動(dòng)配煤。
6結(jié)束語(yǔ)
輸煤自動(dòng)化水平的評(píng)定，絕不單純是程控裝置本身，還需要外圍相關(guān)設(shè)備及傳感器的很好配合，才能順利完成輸煤自動(dòng)化任務(wù)。
因此輸煤自動(dòng)化的進(jìn)一步完善和提高，需要各方面很好的配合協(xié)作、共同努力，才會(huì)有更大的提高和發(fā)展。
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