火力发电厂运煤自动化系统设计探讨

2015-06-27王欣刚大连港口设计研究院有限公司辽宁大连116001

山东工业技术 2015年9期

王欣刚（大连港口设计研究院有限公司,辽宁大连116001）

火力发电厂运煤自动化系统设计探讨

王欣刚
（大连港口设计研究院有限公司,辽宁大连116001）

摘要：火力发电厂运煤自动化系统的设计应贯彻国家建设的基本方针，遵照国家经济技术政策，合理控制成本，做到安全稳定、技术先进、经济优化，控制和检测方便，满足火力发电厂运煤系统的经济安全运行。运煤自动化系统应根据运煤工艺系统的特点，采用新产品、新技术，提高运煤系统的自动化水平。本文主要针对火力发电厂运煤自动化系统所采用的通讯方式、控制设备、系统接口等相关设计问题进行初步地探讨。关键词：运煤自动化；PLC；现场总线

0引言

运煤系统作为火力发电厂的重要组成部分，起着血液输送的作用，而运煤自动化系统则是其稳定高效运行的保障。因此要求运煤自动化系统硬件应具有较强的抗干扰能力，同时还应具备操作的可靠性和维护的便利性。

1设计原则

运煤系统自动化方案设计应根据电厂实际运行管理模式确定。应遵循以下原则：1）自动化水平要高，维护方便，达到减员、增效的目的；2）合理规划运煤系统架构配置，与全厂各系统要统一或兼容，可实现系统之间的资源共享；3）合理布置分布式I/O、远程I/O站以及采用现场总线形式，节省控制电缆；4）前段信号检测设备选型应经济合理、安全可靠、性能先进；5）应充分考虑系统的可扩展性，为电厂的改扩建预留空间。

2运煤自动化系统的构成

运煤自动化系统应结合运煤系统的规模、被控对象运行特点及控制设备的技术水平，采用最实用的系统结构。系统一般由监控层、控制主站层、现场层设备以及相互联系的网络设备组成。总体可概括为“三层设备，两层网络”结构。

2.1监控层

包括操作员站、工程师站及其附属打印设备等。

设备应采用先进可靠的工控级产品，具有防辐射、抗干扰能力。设计时应考虑系统的冗余控制要求、项目统一规定及业主方相关要求，至少配置2台以上。配套组态软件、编程软件、应用软件等，应与全厂统一，方便人员培训和后续管理。

设备一般设置在输煤控制室，亦可与全厂辅助车间控制系统统一布置，以便按区域集中控制。

2.2控制主站层

包括控制主机、主站I/O机柜等。

控制主机可采用可编程控制器（PLC）或分散控制系统（DCS）。采用何种方式应进行技术经济比较，尽量与全厂统一。

与监控层网络一般采用以太网通讯，按冗余热备用方式配置。

2.3现场设备层

包括远程I/O站、分布式I/O、现场智能设备。

现场层网络采用冗余双网，协议一般为CAN、Modbus、ProfibusDP、DeviceNet、工业以太网等

设备配置主要考虑运煤工艺系统的设备布置和控制要求情况，在此基础上灵活配置站点形式。该层是运煤自动化系统设计中可变性最大的、争议最多的层面。本文建议对于相对集中的区域采用远程I/O站，如筒仓、煤仓间、转运站、碎煤机室、区域变电所等；对于现场分散设备宜采用分布式I/O子站，子站与现场电控箱并列布置或合并，通过现场总线网络连接，数量根据工艺设备数量或划分区域配置。对布置于现场的总线设备，按一定的原则进行区域划分，将现场总线设备划分为若干个区域，每个区域设置一台现场总线式区域控制器。区域内装置通过冗余现场总线接入区域控制器，并通过区域控制器与布置于输煤程控室的主控单元双向通讯，实现整个输煤总线控制系统的功能。使用现场总线可以大量节省控制电缆，安装方便快捷，能有效应对各种变化，还可通过高效低本的方式获取大量信号，用以满足自动化系统对利用和采集更多数据来优化性能和成本的需求，对于系统改扩建的拓展能力极强。具体采用哪种方式应与业主方充分沟通后确定。̓̓现场信号的采集，对于离散量输入（DI）建议采用“弱电模块+隔离继电器”，为减少长距离电缆分布电容对信号的干扰，建议继电器线圈巡检电压采用DC24V或DC48V。对于离散量输出（DO）直接采用强电模块或继电器隔离输出，触点容量应满足回路对电压和电流的要求。对于模拟量信号应根据信号的不同选择相应电流、电压类型，且测量范围应一致，如信号引自爆炸危险区则应加装安全栅隔离。

2.4网络设备

包括交换机、网络通信介质和通讯接口设备。

系统应设有与厂级监控信息系统（SIS）或全厂辅助车间控制系统的网络通信接口；

系统宜设有与运煤辅助设备相配套控制系统的通信接口；

系统宜设有分布式I/O站点、现场智能设备的通信接口；

系统宜设有运煤工业电视辅助监控系统的通信接口；

系统宜设有运煤调度呼叫广播或通信系统的通信接口；

系统宜设有消防火灾报警系统的通信接口。

设备配置应保证整个系统的冗余性、可靠性及稳定性等要求。通信介质根据相对位置可采用铜缆或光缆。

3运煤自动化系统的功能

系统功能的实现包含硬件架构和软件编程。

（1）硬件架构对于设备来讲，范围包括卸煤、贮煤、上煤、配煤以及相关辅助系统。而根据信号功能的不同可划分为需要监测的设备、需要监控的设备和保护装置，设计时亦应考虑设备与运煤自动化系统运行的联锁控制信号，硬件接口应尽可能完善，为软件编程留有可用空间：1）设计中需要考虑的监测设备有运煤系统的翻车机、卸船机、门式或桥式抓煤机、螺旋卸车机、斗轮堆取料机、翻车机衡、汽车衡、入厂（炉）煤采样装置等；2）设计中需要考虑的监控设备有运煤系统的碎煤机、筛煤机、三块处理机、给煤机、犁式卸料器、犁煤器电动三通挡板、带式输送机、头部伸缩装置、防闭塞振打器、除铁器等；除尘系统的电除尘器、布袋除尘器、喷雾抑尘系统；运煤工业电视监控系统；水冲洗系统和污水处理系统等辅助系统；3）保护装置有跑偏开关、拉绳开关、速度开关、撕裂开关、堵煤检测装置、煤流检测装置、料位检测装置、限位行程开关及警铃等。

（2）系统软件编程应具有流程选择、控制方式选择、程序启动、程序停机、联锁停机及紧急停机功能。

在卸煤、贮煤、上煤、配煤以及相关辅助系统中，流程的组态应充分考虑实际运行所需的预启动、正常启动、正常停机、联锁停机之间的关系。