燃煤电厂输煤程控频繁故障的应对策略及安全分析

白会平

（大唐甘肃发电有限公司，甘肃 兰州 730050）

1 引言

火力发电厂输煤系统承担从煤场到主厂房原煤仓的运煤任务，是发电环节过程中的一个重要组成部分，它的可靠性、稳定性及自动化程度直接关系到机组的稳定运行和公司的经济效益。对于大容量、高参数燃煤锅炉，由于每天耗煤数额巨大，供煤的连续性极为重要，输煤系统的安全、可靠运行是保证全厂安全、高效运行不可缺少的环节，也是保证机组出力和经济运行的有利保障。采用可编程控制器将传统的继电器控制技术和计算机控制技术相结合，具有编程简单、使用方便、可靠性高和灵活通用等显著特点，搭建冗余网络，实现数据共享，已广泛应用于火电厂的输煤控制系统。

某电厂输煤程序控制系统通讯经常不定期地中断，当某一分站点受到影响和干扰都将会影响整个系统，导致整个系统的通讯中断，运行中的设备失去监控，使部分连锁信号因通讯中断而导致运行中的设备非正常停运，每次处理都需要技术人员检查和现场复位，维护工作量非常大。由于原设计单一，为单网控制方式，尤其是光纤通讯部分设备性能不好，不适合在环境恶劣的输煤系统使用，本文主要通过对设备隐患的分析、改造和处理，保证了系统的安全运行。

2 输煤程控改造前存在的问题和现状分析

某电厂输煤程控系统自投产以来，系统可靠性一直不高，不定期且频繁出现通讯不正常，导致运行中的设备非正常停运、过程无法监视等不安全现象。给运行人员和设备维护人员带来很大的被动。在此期间输煤程控通讯经常出故障，维护人员工作量非常大，由于设备抗干扰能力差、性能减弱，通讯中断频率较高，造成经济运行的不安全因素。以下主要分析输煤程控存在的问题。

2.1 控制网络为单网控制、软件功能欠缺

由于原输煤程控网络采用单网设计，当某一控制设备（如光纤收发器）环节出现问题或受到干扰不能正常工作时，将直接影响整个控制网络使其通讯异常。通讯中断频发，在冬天几乎每天都发生。经现场和现象分析，排查了通讯电缆的走向，对于距离除铁器较近的地方进行了单独加装穿线铁管，起到了排除空间电磁干扰的效果，使通讯中断次数有了一定的减少，但还是无法克服某一环节甚至是细小环节异常对整个网络的影响。同时由于输煤控制系统历史数据记录不全、无操作和方式切换的记录，在异常情况下不能调用有效的数据进行异常现象的分析，给设备的安全运行带来很大的不安全隐患。单网、单控制器运行的可靠性很差，系统无备用设备，由于本身存在设计缺陷，使得输煤系统设备运行的可靠性有很大的降低，严重制约系统的运行。

2.2 控制设备抗干扰能力差，受温度和恶劣环境的制约

一方面输煤系统中某些远程站在冬天时温度很低，经查资料原系统配置的光纤收发器正常工作温度范围为0－50℃，在冬季个别远程站的平均温度为－5℃，从而导致远程站通讯故障。尤其是受到温度、电源和其他因素的干扰影响较大，而该网络通讯设备在异常情况下只有通过电源的重新上电才能恢复正常工作。另一方面由于输煤系统设备众多，很多设备采用变频器、可控硅控制，这些变频器和可控硅产生的低频谐波造成对输煤网络通信系统供电电源的污染，某些主干网采用双绞线网络，走线桥架中强电电缆容易对其产生干扰，输煤程控时有中断现象。通过给I/O远程站加装隔离变压器，效果比较明显，通讯中断次数下降明显。同时有部分远程站通过双绞线连接，走线桥架中强电电缆容易对其产生干扰。

2.3 就地设备和方式可靠性差，影响信号采集而导致设备异常停运

皮带挡板信号丢失、导致运行中皮带跳停。皮带挡板信号丢失，主要原因是三通挡板瞬时受煤块冲击，导致行程开关接点信号瞬时离开挡板后又立即回位，控制系统则认为信号消失连锁动作停皮带，致使运行中的皮带被异常跳停。

3 输煤程控网络异常的对策及安全性分析

针对输煤程控存在的问题，专业人员通过现象分析、调研和现场的试验、测试，对以上的主要问题进行了逐个针对性的分析，并对控制网络方式进行改造，同时更换和增加了抗干扰能力较强的设备等多种技术措施，彻底解决了输煤系统通讯异常的不安全现象。

3.1 输煤系统网络结构的改造及维护要求

对原输煤程控系统通信网络进行改造，改造后的输煤程控系统通信网络为MB＋总线网络，其主干网为光纤。目前输煤程控系统主控站PLC采用冷备的配置模式，现有的PLC冷备的配置模式不变，将所有的光纤收发器改成光纤中继器。将主控站作为一个节点接入MB＋网。改造后实现双网控制，主控站的通信模块和其他远程站的通信模块都是以节点的形式接入MB＋总线中，任何一个远程站出现故障都不会影响整个网络的正常工作，真正实现双网冗余。各远程站现有系统通信模块和I/O模块不变，将各远程站的光纤收发器用抗干扰能力较强的光纤中继器，主控站和所有远程站的通信模块之间用光纤连接。

3.2 解决输煤系统控制设备抗干扰问题

由于原设计电源系统直接且单一，电源系统的干扰也时常存在，此次改造在每个远程控制站的电源柜内加装隔离变压器和在线式UPS电源，从而净化输煤网络通信系统供电电源。提高模块电源质量，使电压波动在±3%，也消除了电源干扰的现象，尤其是在除铁器等大功率设备启停过程中的干扰。同时将输煤通信网络的主干网改成光纤网络，用抗干扰能力较强的赫斯曼光纤中继器替代现有的光纤收发器，由于设备本身性能的提高。彻底改变因光纤收发器引起的通讯故障，将双绞线通讯全部改为光纤通讯，把电信号转换为光信号，隔离干扰源，从而消除了信号干扰问题。

3.3 输煤系统现场传感信号改造和软件功能的完善

输煤现场环境比较恶劣，对传感器的防护等级要求很高。如果开关密封性不良，会影响开关使用寿命，甚至发生开关渗水使保护误动或控制回路接地，这就需要加装密封良好的接线盒。传感器的选型失误或安装位置不合理均可造成不能正常工作。此次改造将安装位置不合理的各类开关全部进行位置调整，使其不受环境的直接影响，误动现象消失。针对多条皮带三通挡板信号瞬时丢失的问题，通过在皮带的跳闸逻辑中对挡板信号的采入加2s的延时，以克服挡板信号的瞬时接点断开后又立即回位的假丢失现象，在就地控制柜的硬接线连锁回路中也进行改动，从而彻底消除了此类不安全现象。软件方面由于增加了测点和状态曲线的调用功能，以及操作员行为记录功能，为异常事件和设备故障现象的分析，以及设备劣化趋向的分析和精密点检提供了基础数据保障。

4 结束语

综上所述，输煤系统作为火电厂的咽喉部位，输煤程控作为连续输送燃料的重要载体，责任重大。保证输煤程控系统设备的安全稳定运行是发电机组可靠运行的关键所在，对于输煤系统存在的隐患和缺陷要分析透彻，并进行彻底的改造和处理，文中对单网设备改为双网络总线控制系统，并采用抗干扰能力较强的光纤信号转换器，增加控制系统的软件功能。彻底消除了控制系统通讯中断，某一点影响全局的严重不安全现象，有效保证集中控制的监控，使输煤系统设备安全可靠运行，同时也为企业辅助控制网络的建设打好基础。