大型火电厂输煤自动化发展方向与实现方式探讨

1、大型火电厂输煤自动化发展方向与实现方式探讨引言大型火电厂燃料输煤系统设备种类繁多, 有卸船机或翻车机、 斗轮堆取料机、 皮带输送 机、碎煤机、概率筛、犁煤器或行走式卸煤小车、电子皮带秤、各类除尘器、皮带采样机和 除大块机等,分布较为分散,一般都分布在几公里范围内,由于其实时性要求不高,不是 24h 都需要运行,且设计都为双路设备,一路运行,一路备用,所以其在电厂的被重视程度 往往不如主机系统, 导致其生产管理及设备自动化水平相对滞后, 而不得不使用较多的人力 物力, 有的电厂甚至出现燃料运行人员超过主机运行人员现象。 随着机组及发电厂容量增大, 如何提高燃料生产管理水平和生产效率变得越来越迫切

2、, 对安全生产和成本控制意义越来越 重大, 面对这个严肃的课题, 笔者结合多年从事大型火电厂燃料生产管理的经验, 从设备自 动化角度探讨燃料系统输煤自动化的发展方向及实现方式, 希望有助于火电厂燃料设备自动 化水平的提高。一、火电厂输煤系统自动化的发展方向与实现方式1.1 所有设备的程控化输煤系统自动化的基础是首先实现设备的程控化, 根据燃料设备工作环境及其工作特点, 一般其 控制器 都采用 PLC 为主。 PLC 是一种具有很高可靠性的控制装置,它与可编程序调 节器、 DCS 系统 同被列为 “ 不损坏仪表 ” 。这是由于在硬件上它们都采取了诸如隔离、滤波、 屏蔽、 接地等一系列干扰措施,

3、在模块机箱进行了完善的电磁兼容性设计, 对元器件进行了 精心的挑选;而且,更重要的是它们采用了诸如数字滤波、指令复执、程序卷回、差错校验 等一系列软件抗干扰措施及故障诊断技术, 以及在系统一级的冗余配置等。 以广州珠江电厂 (4×300MW 为例,其码头设备有两台德国生产的小车式抓斗卸船机。每台生产效率为 1250t/h, PLC 控制器为 公司 S5-135U , 具有根据船舱形状预先设置自动抓煤的功能。 煤场设备有两台斗轮堆取料机, 一台为德国生产, 出力为堆料 1600t/h, 取料 1200t/h, PLC 控制器为西门子 S5-115U ,并配置有西门子 OP35人机界面

4、,可实现全自动堆料及预先设 置取料出力的半自动取料。另一台为国产斗轮机,自动化程度低,待 PLC 改造。皮带机输 煤及配煤系统主控制器为美国 Modicon 公司 Quntum 系列 PLC ,程控室主站采用双机热备 方式,煤仓间主站采用单机方式,两个系统之间采用以太网连接。另外 37台除尘器全部控 制由皮带机程控系统提供。除大块机采用西门子公司 LOGO 控制,皮带采样机控制器为美 国 AB 公司 PLC , 碎煤机增加了测振、 测温保护, 各落料点安装了美国 DE 公司射频导纳式 防堵装置。所有机电设备均实现了程控化。这是实现系统自动化的基础。1.2 运用以太网技术与 现场总线 技术实现系

5、统联网以太网是目前世界上应用最广的局域网技术,随着 Intenet 的迅速发展,以太网已成为 事实上的工业标准, TCP/IP的简单实用已深人人心,为广大用户所接受。目前不仅在办公 自动化领域内, 而且各个企业的管理网络也都广泛使用以太网。 在工业控制领域, 随着仪器 仪表智能化的提高和工业管理自动化的深入, 系统传输的信息量必将增加, 未来传输的数据 可能已不满足于几十个字节甚至可以是 WEB 网页, 所以网络传输的大容量在工业控制中越 来越重要,而以太网可以满足工业控制的这种要求。现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行,数字式多节点通信网络。 现场总线控制系统把各个分散的测量

6、及控制设备变成网络节点, 以现场总线为纽带, 把它们 联接成可以相互沟通信息,共同完成控制任务的网络控制系统,真正实现了 “ 信息集中,控 制分散 ” 的全分布式系统,广州珠江电厂燃料程控系统就同时运用了现场总线技术和以太网 技术。其程控室 PLC 和 5个远程站之间采用的是 施耐德 公司的 Modbus 总线, Modbus 是具有超过 560个工业供应商支持的事实上的工业标准。在线编程或数据采集应用很容易地 从任何计算机的串行端口得到支持。 Modbus 综合高速、 对等通讯和易于安装等特点来实现 简化应用和减少安装费用。 它可使得主机、 控制器和其它数据源通过使用低成本的双绞线电 缆或可

7、选的光缆在整个网络上作为同位体进行通讯。 德国产斗轮堆取料机采用了西门子公司 的 Profibus 总线。珠江电厂输煤程控整个系统分为程控上煤和程控配煤两个相对独立的系 统,一个设在程控室,一个设在煤仓间。 两个系统分别完成程控上煤和程控配煤, 两个控制 系统之间采用以太网进行双接口,双光缆冗余结构通讯,通讯传输速率可达 100MB/s,上 位机与 PLC 之间通讯采用双以太网,双交换机冗余结构通讯,以提高整个系统的可靠性。 随着以太网的实时性、 稳定性和抗干扰性问题的逐步解决, 以太网大规模进入控制领域将指 日可待。 将以太网应用到工业控制领域, 可以形成真正意义上的开放式系统, 以太网技术

8、与 现场总线技术的结合, 将使网络成为一个透明的、 覆盖整个企业范围的应用实体。 输煤系统 自动化网络见图 1所示。1.3 以工业电视为手段实现现场设备的可视化 传统的工业电视都是在输煤系统皮带机头、 尾部安装固定摄像头, 国外大型进口散料装 卸设备已把带云台变焦距的摄像头装到了设备上。 通过视频信号转换和无线传输技术, 人们 即使在程控室也可以见到清晰的现场图像, 实现远方操作。 这样可以极大地减少运行人员数 量和降低运行人员的劳动强度。1.4 燃料程控生产系统的建设及与 MIS 系统的联网燃料系统作为火电厂发电的原料供给系统, 是电厂的主要公用辅助系统, 它的科学管理、 文明生产对确保电厂

9、发电及节能增效都起着重要作用。 近几年许多电厂都上了燃料程控系统, 但其管理内容很少, 不太规范。 从整个燃料程控系统的发展来看, 其程控管理系统的建设应 包含以下几方面内容:(1煤量统计:实现贮煤场存煤量、卸煤量、锅炉燃烧量的自动统计。煤量检测通过皮 带称重系统实现;(2电量统计:实现设备耗电量的自动统计。电量检测通过智能电度表实现;(3设备故障报警记录与统计;(4设备启停时间及次数、设备运行时间自动记录与统计;(5班报及运行日志自动生成;(6检修工作票的自动生成及控制管理;(7设备档案管理;(8设备定期维护、保养、计划检修管理;(9检修日常管理;(10运行日常管理。电厂管理信息系统 MIS

10、 是厂级自动化管理系统, 内容涉及电厂主要生产和管理子系统。 随着燃料系统自动化程度的不断提高, 使其与厂级 MIS 的联网共享信息成为必然趋势, 联 网可采取以下两种方式:方式一,在 MIS 服务器上加一套接口程序,采取定期到燃料系统 采集所需的数据信息的方法。此种方法是由 MIS 设计单位设计接口程序,有利于 MIS 系统 的完整性,比较适合燃料程序控制系统的设计与 MIS 设计同步进行的电厂。方式二,在燃 料程控上位 工控机 上加一套数据传输程序和一个网卡, 以定时、 故障两种方式作为启动传输 程序的条件,向 MIS 系统服务器预留的地址传输必要的数据信息,此种方式操作简便,具 有很强的实用性和灵活性。二、结束语随着电子技术、 计算机技术、控制技术、 信息网络技术的迅速发展,现代工业生产向着 生产过程控制高度自动化、工艺设备及测控设备高度 智能化、生产管理高度自动化等方向 发展, 作为大型火电厂的燃料输煤系统也不例外