浅谈火力发电厂输煤ＰＬＣ控制系统

摘要:文章介绍了火力发电厂输煤控制系统特点,火力发电厂输煤PLC控制系统的结构、功能和操作方式。PLC在火力发电厂输煤控制系统应用的实践证明:PLC是实现火电厂热工自动化的理想控制器,PLC不但能完成复杂的继电器逻辑控制,而且能完成模拟量控制及智能控制,并能实现远程通讯、联网、上位机监控等。

关键词:火力发电厂;输煤控制系统;PLC;热工自动化

中图分类号:TK323

文献标识码:A

文章编号:1009-2374(2009)18-0042-02

随着我国经济迅速发展,我国电力事业进入飞速发展期,火电厂单机容量及生产过程的控制规模不断增大,运行参数越来越高,主辅机及其相应的热力设备和系统更加复杂。输煤系统是电厂辅助系统的重要组成部分,是火电厂电力生产燃料供应的有利保证。在火电厂的运行过程中,自燃料进入电厂到送至锅炉原煤斗的过程中,它的破碎、称量等都是在皮带传输的过程当中进行的一连串的连续过程,输料系统工作效率的提高是整个工艺过程的关键因素,整个输料过程的远程临控也对自动控制系统的设计提出了更高的要求,传统方法不能得到满意的测控效果。因此在输煤系统中选择比较有优势的PLC(可编程序控制器)控制系统,整个控制过程具有正常运行及事故处理,各种参数的监测、报警信号的发出、装置的调节、控制及设备危险时的保护功能。

一、火力发电厂输煤控制系统特点

火力发电厂输煤系统的任务主要是卸煤、储煤、上煤和配煤。输煤控制系统就是对输煤系统的设备进行控制,使其能按一定的顺序运行,以便完成上述任务。主要设备包括翻车机、斗轮堆取料机、带式输送机、给煤机、犁煤器、除尘器、除铁器、滚轴筛和碎煤机等。由于大型火电厂在一定时间内煤量相差很大。用煤量亦相差很大,煤质差别也可能较大,同时为满足配煤和煤的粗处理的要求,输煤系统必须具有多种多样、十分灵活的运行方式,才能满足机组稳发满发的要求。

火电厂输煤系统的主要特点如下:

1.系统设备多。设备种类多:给煤机、翻车机、斗轮堆取料机、皮带输送机、碎煤机、筛煤机、犁煤器、三通挡板、除尘器、取样机、煤位检测装置、皮带秤等;设备数量多:火电厂输煤系统设备数量一般均为100多台。

2.系统分布广。火电厂输煤系统设备布设分散、作业线长、运行方式灵活多变,分布一般在几公里的范围内,有的大型火电厂甚至更远。

3.系统故障点多。皮带的拉绳、跑偏、超载、撕裂;碎煤机的超温、超振;三通挡板及犁煤器等的卡死或不到位;皮带、筛煤机的堵煤等。

4.工艺流程复杂。多种煤源设备取煤通过电动三通挡板的切换经皮带输送机(一般均为双路)传送到原煤仓,可以组成几十种甚至上百种工艺流程。

5.系统运行环境恶劣。输煤系统运行环境粉尘飞扬,水、灰、煤粉比比皆是,特别是夏日煤仓间气温高达50℃。

二、火力发电厂输煤PLC控制系统结构

根据火力发电厂输煤工艺系统控制的要求,输煤程控系统的设计方案是由锅炉的特性与工况所决定的,煤质必须符合锅炉的设计要求。电厂输煤控制系统总体结构包括现场PLC控制过程和远程监控两部分,即采用PLC和上位机两级控制。现场控制采用PLC增强了抗干扰能力,使系统可靠性大幅提高且操作简单。上位机远程监控部分的实现使整个系统有了一个统一的监视、管理平台,从而施以科学有效的控制方法。其系统结构如图1所示:

最上层由两台工业控制计算机组成,一台用作主控机,另一台作为前者的备份机。主控机与备份机均配备大屏幕彩色监视器,具备相同的监控功能。两台计算机通过RS-232串行线与PLC连接。根据RS-232串行通讯的特点,当一台主机与PLC进行全双工通讯时,另一台主机只能以监听方式连入通讯线。与PLC进行全双工通讯的主控机能监控整个系统,而备份机只具有监视功能,作辅助或备份用。系统通过双机切换装置设定控制主机。工控机内配置声卡,在流程启动时输出语音提示,在全煤场广播。主控系统建立在中文Windows3.2操作系统上。整个主控软件具有良好的中文图形界面,用鼠标与键盘配合操作。

(一)PLC集中控制柜

PLC对整个输煤系统进行数据采集和控制,实时采集现场各设备的启停故障等状态及料仓料位等信息,进行分析、处理,通过上位机的人机接口对系统设备发出控制指令;同时,系统中各个设备的运行状态信息都能动态、实时的在上位机的CRT中显示,实现上位机的实时数据采集、画面显示,出现故障时,可以保存故障记录。

(二)上位监控终端

主要由监控计算机及打印机等外围设备组成,实现各状态信息的显示及各设备远程控制、故障报警、报表打印、趋势图显示等。

三、火力发电厂输煤PLC控制系统的功能及操作方式

(一)火力发电厂输煤PLC控制系统的功能

该部分主要用来接收上位机的操作命令及现场设备的输入信号,经PLC内部处理,输出控制信号直接参与主控回路的控制或送至上位机进行信号显示。火力发电厂输煤PLC控制系统具有如下功能:

1.顺序启动。给整个模拟系统启动信号,系统按照一定的顺序启动传送带。传送机启动的顺序为:启动传送机3→启动传送机2→启动传送机1。

不同传送机之间的延迟时间可在线调节。由于在调试的过程中,延迟时间过长会造成物料堆积,延迟时间过短,会使皮带不带物料空转,均对系统的总体运行带来不利影响。因而保证延迟时间的在线可控,会为系统调试带来很大方便。

2.顺序停机。给整个系统停机信号时,系统会按照一定顺序停止运行中的皮带传送机,停机的顺序为:停止传送机1→停止传送机2→停止传送机3。

停机延迟时间也必须满足在线调节的要求。

3.煤仓控制。煤仓也就是模拟系统中的可控漏斗,可控漏斗的上口和下口都装有传感器,用于反馈可控漏斗中的物料信息。当下口传感器感测到物料已空时,应当控制可控漏斗关闭下口处的挡板,表示煤仓的煤已经耗尽,需要停止煤仓的供煤,同时紧急给煤仓配煤。因此关闭可控漏斗的下口,同时提高传送机的送煤速度。

当上口传感器发出煤仓满信号时,表示煤仓已满,应当立刻停止对煤仓上煤。

(二)火力发电厂输煤PLC控制系统的操作方式

火力发电厂输煤PLC控制系统通过PLC对现场设备进行控制,其控制操作方式有以下三种:

1.微机程控。微机程控是PLC根据具体生产工艺流程事先编制好各种程序组合,当收到启、停指令时,所选流程内各设备按联锁要求顺序启停。该控制方式适用于程控设备及现场设备均属正常的情况。

2.联锁手动。联锁手动是在选定运行、停止流程后按联锁要求的顺序对流程内各设备进行一对一的启和停操作。该控制方式适用于程控失效的情况。

3.试机。试机是在完全解除设备间的联锁关系的情况下,实施的远程一对一单机控制。该种控制方式仅作为程控及联锁手动均告失效时的一种紧急替补方式。

四、结语

实践证明,火力发电厂输煤控制系统采用以PLC为主机的程控技术,实现自动化控制,可以有效的防止事故扩大,保证设备和人身的安全。PLC在技术上具有控制功能强、编程简单、可靠性高、实现工艺联锁方便、适应恶劣的工业环境能力强、维护方便、可在线修改等特点。PLC不但能完成复杂的继电器逻辑控制,而且能完成模拟量控制及智能控制,并能实现远程通讯、联网、上位机监控等。

参考文献

[1]陈金华.可编程序控制器(PC)应用技术[M].北京:电子工业出版社,1995.

[2]郭江,李朝晖.PLC与上位机串行通信程序设计[J].华中理工大学学报,2000,(11).

[3]王永华.现代电气及可编程控制技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,1994.

作者简介:欧阳建友(1973-),女,长沙电力职业技术学院动力系讲师,武汉大学动力与机械学院在职研究生,研究方向:火力发电厂锅炉。