输煤控制系统自动配煤分析

赵林超，许月阳

(1.秦皇岛发电有限责任公司，河北秦皇岛066003;2.国电科学技术研究院(国电环境保护研究院)，江苏南京210023)

输煤控制系统自动配煤分析

赵林超1，许月阳2

(1.秦皇岛发电有限责任公司，河北秦皇岛066003;2.国电科学技术研究院(国电环境保护研究院)，江苏南京210023)

分析了燃煤电厂自动配煤功能难以实现的原因，介绍了手动配煤过程出现的诸多问题。结合秦皇岛电厂输煤程控系统的特点，对自动配煤系统的控制原则、参数设定以及操作实现进行了全方位的研究分析。

控制原则;自动配煤;控制逻辑;实现

0 引言

秦皇岛发电有限责任公司燃煤系统按照1000MW容量设计，共有20个原煤仓，每个仓容积320m3，储煤量300t，日耗煤量1.1万t。配煤系统采用14号皮带抬落犁煤器向原煤仓配煤，其中1、2号炉各设4个原煤仓，3、4号炉各设6个原煤仓，4台机组共计20个原煤仓。输煤程控系统为燃料部唯一的输煤设备集中控制系统，因此它的运行是否稳定可靠，直接影响到卸煤、储煤以及供煤工作。

现输煤控制系统采用PLC技术，通过INTOUCH组态软件二次开发来代替现有输煤程控系统中的模拟屏和操作按钮，采用上位机加PLC的方式来实现对运行设备的监视并实现对设备的启停控制。在程控系统中，上位机对PLC发布命令，由PLC来执行命令，同时上位机实时监视PLC的工作状态，及时作出调整反馈，形成闭环管控。当上位机出现故障时，随时可切换到手动操作状态运行设备，不影响PLC的正常运行。

1 程控系统控制原则

(1)正常运行时，输煤设备应按逆煤流方向顺序启动，避免跑煤。

(2)正常停止时，输煤设备应按顺煤流方向顺序延时停机。

(3)事故停机时，从发生事故设备起逆煤流顺序立即停机(碎煤机除本身事故外，不停机)。

(4)由于紧急情况需立即停止所有设备时，操作台及上位机急停画面上均有急停按钮，一旦动作，PLC将立即使所有设备停止，欲恢复正常状态，点击“系统复归”按钮，即可切除系统急停状态。

(5)单独急停某一设备。在急停画面中，还包含皮带、碎煤机和微振筛等单体设备的急停按钮。当运行人员认为某一设备异常时，可单独急停这一设备。此操作将导致从该设备起到煤源的逆煤流方向上，相关设备全部停止运行。

2 自动配煤制约因素及设备改造

2.1 自动配煤难以实现的原因

电厂现阶段采用的是就地手动配煤，由操作人员根据各仓煤位高低进行人工抬落犁煤器，并通知集控操作人员的一种加仓方式。虽然这种方式较为灵活，可以优先给煤位较低的煤仓加煤，但是由于现场环境恶劣，曾发生因监控不到位而出现的堵煤现象，引起皮带跳停，进而导致整个系统停运。因此，实现系统自动配煤有着重要意义。自动配煤是通过设定程序，按照一定的顺序自动抬落犁煤器的一种控制方式，这种方式替代了就地值班员对犁煤器的频繁操作，降低了人员的劳动强度。

现阶段自动配煤没有得以实现的主要原因是，由于煤仓料位计检测信号不可靠，不能用作开始和终止配煤的可靠控制条件。电厂原安装的料位计对煤块、粉尘以及煤仓的高湿度不适应，料位计测量误差大，信号时有丢波现象、死机数值不变化等故障。运行人员不能将料位计反馈信号作为判断煤位的依据，煤位基本依靠值班员现场用强光手电观察估算。由于输煤集控室人员不能准确了解煤仓煤位，曾发生过烧空仓致使锅炉灭火事故。近几年，由于PLC的应用提升了火电厂自动化水平，同时料位计检测技术飞速发展，出现了适用于工矿环境的产品，使得自动配煤实现成为可能。

2.2 自动配煤系统中的硬件改造

固体料面的形状和表面特性比较复杂，而且随时间不断变化，因此提高料位测量结果的稳定性和可靠性对于系统控制来说至关重要。经调研，德国西门子公司生产的SITRANS LR460型雷达料位计采用四线制的供电方式，较一般的两线制方式，更能有效保证仪表的发射功率。在粉尘大、量程大、料面安息角较大而导致能量散射严重的工况下，其可靠性较高。

SITRANS LR460是24GHz频率的FMCW(调频连续波)雷达物位变送器，量程高达100m，具有连续自校准的处理功能。被处理的信号与一个表示已知固定距离的内部参照信号进行比较，任何差值会自动得到补偿，这样消除了由温度波动或变送器内部电子部件老化引起的可能的测量漂移。采用FMCW的工作原理的雷达物位计的精度、稳定性和可靠性一般都要优于脉冲方式的雷达物位计。其自身具有自洁能力，可大大提高维护周期，维护周期大约两到三个月一次甚至免维护。硬件改造后，运行结果表明，丢波现象明显下降，设备回传数据稳定，已经到达实现自动配煤的目的。

3 原煤仓自动配煤控制逻辑的设定及实现

在制定自动配煤方式时，要对程序逻辑进行设定。需要考虑由于不能重载落犁，程序无法依照设定的仓位低值来优先加仓，直到高煤位信号出现时才会按照顺煤流方向落下一台犁煤器。这使得在锅炉负荷高或者平均仓位低的情况下很有可能导致后面的煤仓烧空，对锅炉给煤系统造成很大影响。

3.1 流程的总体设计

自动配煤方式分顺序配煤、低煤位优先配煤、余煤配煤3种方式。

以1号炉为例，首先将配煤方式选成自动，系统将按一、二、三、四仓的顺序正常配煤，当前仓出现高煤位信号时，转到下一仓继续配煤，直到尾仓出现高煤位信号。这是正常的顺序配煤方式。但是在实际的工作中，经常出现其他仓出现低煤位信号的问题，此时系统自动选择低煤位优先配煤方式。优先向出现低煤位煤仓配煤。如果有两个以上原煤仓出现低煤位，优先配煤位较低的仓，直到低煤位全部消失后，再顺序配煤。上位机发出程配完毕信号，操作员须操作流程停机。程配完毕后，皮带上的余煤将均匀分配给每个煤仓，目的是使设备下次启动时不致重载。

3.2 实现方法

(1)设定高、低煤位值

每个煤仓都配备一个雷达料位计，将对应煤位的毫安值信号直接送给PLC AI模块，上位机画面采集该信号后还原成煤位显示，操作员合理设定高煤位的限值，PLC程序采集的实际煤位值与设定值比较，当实际值超过设定值时判断该仓已加满，同时发送指令顺配至下一个仓，要求直到下一仓的犁煤器落位后，前一个满仓才抬犁。

(2)顺序配煤方式的实现

顺序配煤是在运行人员启动上煤程序流程的同时，点击自动配煤按钮。程序将按一、二、三、四仓的顺序进行配煤。顺序配煤原则为先将一仓的煤位上到高煤位，然后顺序上二仓到高煤位，这样依次直到4仓高煤位为止。为了防止超过2个以上犁煤器下落时对皮带的磨损，禁止多个犁煤器同时落下，当配煤仓的犁煤器处于落下状态时，其他犁煤器必须处于抬起状态。

当顺序配煤过程中，某一仓出现低煤位信号时，暂时退出顺序配煤流程，启动低煤位优先配煤方式，直到低煤位信号消失，在从新启动顺序配煤流程。

工作原理为:当启动顺序配煤时，一仓配煤启动并自锁，直到一仓配煤完毕也就是一仓高煤位信号为真时切断输出，同时利用一仓高煤位信号启动二仓配煤流程，以此类推，直到四仓高煤位为止。为了避免多个犁煤器的同时落下，每个仓都加入其他仓的“互锁”。

(3)程序配煤优先级计算

低煤位优先配煤的实现是将所有煤仓煤位的数据进行比较，得出最低仓位的数值，优先对该仓进行补煤。其实现原理为:当优先配煤启动信号为真时，将4个煤仓当前煤位模拟量数据传入最小数比较功能块，此块的功能为计算输入量其中的最小值。这样就得到了当前输入的最小模拟量。最小模拟量对应煤位最低的仓。为了得到这个最小模拟量所对应的仓，需要将这个最低煤位值和当前煤位值进行比较，相等的数值即为该仓数。

(4)设定尾仓、检修仓

设定一个尾仓作为自动配煤的结束仓，设定好后该仓立即落犁，尾仓的犁煤器除了取消尾仓设定及就地操作外，其他任何情况均无法抬起。为防止尾仓加煤时无法抬起而发生意外，顺配到尾仓时程序发出尾仓报警，引起操作员注意空煤，此时也可以重新设定尾仓继续顺配。要注意的是尾仓最多只能设定一个，手动设定检修仓，则顺配至该仓自动跨越不进行加煤。

(5)设定超高煤位报警

自动配煤过程中如果出现雷达料位计测量值与真实值出现偏差时，会导致煤位会不断上升。为了避免这种情况的出现，需设置超高煤位开关作为第二道保护，上位画面发出相应显示，同时程序发出满仓指令，进行计数后顺配至下一个仓。

(6)设定犁煤器或煤仓检修时的处理

当犁煤器或煤仓检修时，程序中需终止该仓的配煤流程，由运行人员手动设定，输煤集控室上位机上检修方式下的设备会出现提醒标记。

(7)设定自动配煤中断条件

自动配煤中断条件有:手动操作“配煤结束”;皮带机运行信号消失;手动操作“配清”;手动操作“手配”;手动抬落任一犁煤器。

4 自动配煤操作实现

4.1 自动配煤上煤流程

程控自动配煤是指在控制室上位机工作站上，点击方式选择按钮，流程选择按钮出现，点击流程选择按钮，出现“全厂流程”画面，在此画面中，根据运行需要选择一条完整的流程，出现流程控制画面。点击选中按钮后，预启、程启、程停按钮出现，然后点击预启按钮，进行启动前的“预启”操作，所选流程的挡板自动翻转到正确位置，当上位机出现预启“成功”提示后，操作程启按钮，所选流程沿线设备自动按逆煤流方向依次启动。

4.2 上煤流程启动后进入配煤程序

(1)首先顺序向出现低煤位的煤仓配一定数量的煤，直至低煤位报警全部消除。

(2)再依次给出现低煤位煤仓顺序配煤，消除煤仓的所有低煤位信号。

(3)所有低煤位信号消失后，再进行顺序配煤，从第一仓开始顺序将所有煤仓配至高煤位。

(4)在进行顺序配煤时，如又出现了低煤位、低煤位报警仓，则立即转到该煤仓优先配媒。在配至超低、低煤位信号消失，再延迟一段时间后，自动返回到刚才顺序配煤的煤仓进行顺序配煤。

(5)如在配煤过程中遇到人为设定的检修仓或高煤位仓，自动跳过。当配煤至尾仓时，自发出“程序完毕”，上煤系统从煤源开始自动延时停机。

(6)在配煤完毕，皮带机延迟停机过程中，煤仓加煤进入余煤配煤程序。即把皮带上的余煤，从前面仓开始，顺序给每一个出现高煤位的会再配一定量的煤。高煤位消失的仓可一直配下去，直到出现高煤位为止，再逐仓转移，直至加仓线路皮带机上的煤能全部走空或煤仓间皮带停机。

5 结语

分析了秦电公司输煤程控系统实现自动配煤的设计方案。由于PLC技术的成熟应用以及料位计探测技术的提升，由上位机组态软件来实现现场监控与操作，使得输煤程控系统自动配煤得以实现。由于能够对运行设备状态数据进行实时采集、动画监控，方便维护及管理，大大地减轻了现场人员巡视工作量，减轻劳动强度，避免了撒煤堵煤现象，提高了工作效率。自动配煤的实现，保证了机组燃煤供应的正常运行，大大提高了机组的经济效益。

［1］宋伯生.PLC编程理论、算法及技巧［M］.北京:机械工业出版社，2006.

［2］王卫兵，高俊山.可编程序控制器原理及应用［M］.北京:机械工业出版社，2002.

Analysis of automatic coal blending of coal conveying control system

It analyzed the reason of coal－fired power plant automatic coal blending function is difficult to achieve，introduced problems of manual coal blending process.Based on the characteristics of coal conveying control system in Qinhuangdao power plant，it finally studied control principle and parameters of the automatic coal blending system setting and operation realization.

control principle;automatic coal blending;controlling logic;implementation

TK223

B

1674－8069(2015)04－055－03

2015-02-24;

2015-05-16

赵林超(1985-)，男，河南武陟人，助理工程师，从事电气检修和输煤程控。E－mail:leo200048@sohu.com