输煤控制系统的改造与优化

张 胜

（广东省粤电集团有限公司韶关发电厂，广东 韶关 512132）

输煤控制系统的改造与优化

张 胜

（广东省粤电集团有限公司韶关发电厂，广东 韶关 512132）

某电厂早期投运的2×300 MW输煤系统存在设备配置不足、程控控制级别较低、控制方式落后等问题。在2×600 MW机组建成后对输煤系统进行了全面升级改造，并把2×300 MW输煤程控系统迁移至2×600 MW输煤集控室，对控制系统进行了扩容和程序优化，实现集中控制，提高了输煤系统的自动化水平、安全性、可靠性和稳定性。

输煤系统；照明控制箱；叶轮给煤机；皮带秤

0 引言

某电厂早期投运的2×300 MW机组，其输煤控制系统主要包括输煤程控系统与工业电视监视2部分。设备布置为输煤集控室与远程控制站。原输煤集控室配置有输煤程控操作员站、网络柜、工业电视机、工业电视画面切换操作台、皮带秤仪表等设备；远程控制站配置有输煤工业电视主机柜、输煤PLC 01主机柜、控制室1号电源柜、控制室2（含3，4）号控制柜和控制室5（含6，7）控制柜等设备。

该厂输煤程控系统采用莫迪康PLC控制，开关量输入、输出都采用24 VDC模块，通过合理的PLC配置，实现对输煤系统设备的程序控制。

燃料区域主要包括6个站、2个干煤棚、1个卸煤棚、1个回水泵房和1个雨水泵房，共11个照明区域，合计有21组423盏照明灯和4台叶轮给煤机。

1 输煤控制系统现状和改造方案

自300 MW机组输煤程控系统建成投运后，运行相对稳定，能较好完成输煤系统全自动控制工作。但随着时间推移，输煤程控系统开始出现一系列问题。一方面，设备逐渐老化，经常出现死机等故障，影响输煤系统正常运行，且缺少控制程序功能，给运行工作带来不便。另一方面，部分设备控制方式落后，自动化水平低，且现场工作环境恶劣，存在安全、环境和职业健康隐患。例如，燃料区域照明灯采用分散就地控制，常因开灯不及时影响现场工作，也常因关灯不及时而增加能耗。同时，4台叶轮给煤机采用就地变频器控制，设备运行只能依靠现场人工操作完成，增加了运行人员工作量。

电厂2×600 MW机组建成后，为加强机组安全生产管理，将全厂输煤程控系统改为集中控制，具体改造方案为：

（1） 将原输煤集控室迁移改造，变更为新操作员站；

（2） 将原操作画面移植，增加新设备操作监控画面；

（3） 提升设备自动化控制水平；

（4） 优化控制程序。

2 输煤控制系统的迁移改造

根据300 MW机组输煤系统的情况，改造时需要对输煤集控室进行迁移改造。改造后，300 MW输煤程控设备与600 MW输煤集控室的网络连接如图1所示。

2.1 集控设备迁移

根据改造方案，需要将300 MW输煤程控室迁移至600 MW输煤控制室。通过布置在600 MW输煤控制室的上位机操作员站，实现与300 MW输煤PLC系统的连接（利用TCP/IP以太网通信），以及输煤工业电视系统的远程监控与操作。

（1） 在600 MW机组输煤控制室增加3节同样的操作台，在操作台上配置2台操作员站和1台电视监控的操作键盘，再配置4台监控电视。

（2） 在300 MW输煤远程站中，更换160路输入、8路输出的视频矩阵切换器，安装4台画面分割器和1台光端机，敷设光缆连接至600 MW输煤控制室。输煤控制室再配置1台交换机和1台光端机，实现网络联通。

（3） 配置操作员站监控软件，并调试完成300 MW输煤程控在600 MW输煤集控室中的运行操作，以及300 MW燃料工业电视监视系统在600 MW输煤集控室中的监视，最终实现机组输煤控制的集中管理。

图1 300 MW新输煤程控设备网络连接

2.2 皮带秤计量设备迁移

把300 MW输煤系统的4套皮带秤计量设备迁移至600 MW输煤综合楼，并把皮带秤仪表计量引入PLC，操作员站新增对应功能画面。

3 输煤控制系统的扩容改造

增加对燃料照明系统和叶轮给煤机进输煤程控系统的监控，并在300 MW输煤程控系统中新增对应的操作画面和报表功能，优化输煤程控程序及其他操作画面等。扩容增加进PLC控制系统的设备，包括现场照明控制系统11个区域全部照明灯、4台叶轮给煤机，还包含配合对就地控制部分设备的改造，以实现远程监控。

3.1 PLC照明控制改造

在300 MW输煤远程站增加1个继电器PLC照明控制柜，用同轴电缆接入新输煤程控系统。根据输煤区域安装的11个照明控制箱所需要的I/O点数和余量，合理配置PLC模块，实现输煤燃料区照明灯的远程控制。

3.2 叶轮给煤机控制改造

叶轮给煤机控制系统由主控部分、就地控制站、载波通信主站、车位定位设备组成。主控部分设在输煤程控系统监控画面中；就地控制站安装在给煤机本体上；载波通信主站安装在卸煤沟101号皮带B侧西边。载波通信主站通过RS485通信与就地控制站组成主从式通信控制网络，与输煤控制室通过TCP/IP以太网通信组成监控网络，实现在主控室内通过操作主机监控叶轮给煤机的运行。

叶轮给煤机属于大范围移动工作的重要设备，位置传感系统对其远程控制有重要作用。如果位置传感器提供的信号不准确，将造成撞车等严重设备故障或人身事故。因此，在101号皮带A，B两侧各安装85个位置传感器，每个位置传感器中有供通信主站识别的唯一编号。该传感器具有耐腐蚀、耐高温、抗干扰性强、三位置感应点唯一性等优良性能，且有掉电时数据自动保存功能。其中有30个传感器与现场两侧30个柱子相对应，在监控画面皮带下部标注的是位置传感器的号码，皮带上部标注的是现场墙柱的号码。根据从站反馈给通信主站的位置传感器编号可以判断给煤机当前所处位置及所处墙柱处。该套车位定位系统确保了叶轮给煤机稳定、安全、可靠地运行。

针对4台叶轮给煤机，增加就地控制I/O通道且备用足够余量，同时留有扩充I/O卡15 %的插槽余地，采用电力载波通信方式接入300 MW输煤程控系统，实现远程监控。具体改造内容包括：

（1） 在300 MW输煤程控系统监控画面中增加4台叶轮给煤机控制画面；

（2） 在300 MW输煤程控系统中实现联锁功能；

（3） 载波通信系统与输煤程控系统的通信采用Ethernet TCP协议。

每台叶轮给煤机控制改造后具备以下功能。

（1） 就地操作功能。就地操作叶轮拨煤电机的启动/停止、升速/降速、前行/后行/停止、皮带联锁/联锁解除。

（2） 就地显示功能。就地显示叶轮给煤机的电源指示、叶轮旋转故障、行走状态、叶轮拨煤电机转速等信息。

（3） 远程操作功能。远程操作叶轮拨煤电机的各项动作。

（4） 远程显示功能。远程显示叶轮给煤机的各项状态信息。

（5） 远程报警功能。当叶轮给煤机发生故障，如行走故障、叶轮旋转故障、位置传感故障、通讯故障、撞车等故障时，远程发出报警信号。

（6） 每台就地控制箱均应具有位置变送功能。

（7） 联锁保护功能。实现不同的运行模式：多机运行，即一段皮带上的4台叶轮给煤机可同时运行，系统根据其行走位置，自动调整叶轮给煤机的行走过程；区间运行，即每台叶轮给煤机均可在各自的有效运行范围内设置区间运行；皮带联锁，即当皮带不运行时，叶轮给煤机不能启动，当叶轮给煤机正在运行时皮带停转，叶轮给煤机随即停机。

（8） 故障数据库。按故障发生时间、顺序记录故障信息。

4 输煤程控程序优化

优化原有输煤控制程序，实现以下功能。

（1） 101-106号共12条皮带机控制的各类保护可以单独投退，同时设置操作员可以强制屏蔽保护信号，以应对堵煤、跑偏、速度和振打等信号。

（2） 上煤时，2个煤源点设备单侧皮带运行期间全部都可以进行联锁，启停一致；两侧皮带同时上煤也能够联锁，任意一侧皮带可以随时联锁启停。

（3） 历史数据查询方便，填写日期就可以查看历史数据。

（4） 恢复设备报警记录，同时能够按筛选条件分类统计设备进行过哪些报警，报表能够拆离。

（5） 101号站皮带秤进入程控画面，能够显示煤流量。

（6） 卸料器控制进入程控主画面，能够在该画面上直接进行配煤操作（也可在配煤画面操作）。

（7） 运行报表必需保存3个月以上并随时可以查看，同时能够进行数据拆离。

（8） 每个煤仓煤位需有历史记录。

（9） 101号站水浴除尘器控制可单独启停，在联锁等状态下应不随皮带停止而停止，而由操作员手动停止，其解开联锁时能发出警告提示停止除尘器使用。

（10） 各皮带不能以电机最大电流值进行停机，应以额定煤流量（1 000 t）下实际电流值作为报警、停机定值。当皮带电机电流连续22 min超过定值时则停运皮带并报警。

（11） 因两侧皮带进行掺配，可设定各侧皮带流量临时报警值，由运行人员设定皮带运行时所需要的流量报警和停机，未设定时按上位机报警停机数值进行报警停机。

5 结束语

输煤控制系统的集成化、智能化升级改造，从整体上提高了输煤程控系统的安全性、稳定性、可靠性。输煤控制系统升级改进效果如下：

（1） 通过对300 MW输煤控制系统升级改造，优化了PLC控制逻辑，实现了PLC程序控制监控照明系统、叶轮给煤机控制系统、皮带秤计量设备；

（2） 通过对照明系统的远程监视和控制功能，在集控室CRT画面可直观的看到每个站照明灯的状态，可在对应控制画面上远程控制或定时控制照明灯的亮灭，大大提高了工作效率；

（3） 通过集控室CRT画面远程监控叶轮给煤机的启停，提高了叶轮给煤机的自动化水平；

（4） 通过对输煤程控程序的优化，进一步优化完善了输煤程控的各项功能，使得控制界面更加符合工作实际需要。

1 谢晓艳.输煤系统除尘设备改造［J］.一重技术，2008，55（2）：85-86.

2 吴华明，刘亚敏，谭建城.2×600 MW机组输煤程控系统改造［J］.华东电力，2003，31（3）：31-32.

3 罗永鑫.火电厂输煤程控系统技术研究［M］.上海：上海交通大学，2007.

4 杨开国.电厂输煤系统的程控技术改造研究［M］.武汉：武汉大学，2003.

5 张 峰，梁 燕.PLC程控系统的冗余通信和双机热备［J］.电气传动自动化，2007，29（4）：54-56.

2016-03-03。

张 胜（1972-），高级工程师，主要从事电力设备检修与维修技术管理和DCS控制技术、PLC控制技术管理等工作，email：kongkongkongkong1@126.com。