ovation DCS控制系統(tǒng)在火電廠自動配煤中的應(yīng)用

引言

目前，國內(nèi)新建大型火力發(fā)電廠均采用“主輔一體化”的設(shè)計理念，越來越多的輔助車間采用集散控制系統(tǒng)（DCS）進(jìn)行控制[1-2]O火力發(fā)電廠的輔助車間應(yīng)用DCS取代可編程邏輯控制器（PLC），簡化了備品備件庫，為日常維護(hù)帶來了極大的便利。

隨著電煤價格不斷攀升以及國家節(jié)能減排要求不斷提高[3-4]，配煤摻燒已經(jīng)成為火力發(fā)電廠提高經(jīng)營效益、改善機組環(huán)保性能的重要手段[5-6]O爐前預(yù)混摻燒分為煤場預(yù)混、皮帶預(yù)混和原煤倉預(yù)混[7]，本文提出的自動配煤控制策略主要針對原煤倉預(yù)混摻燒方式進(jìn)行討論。

火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)工況非常復(fù)雜，主要表現(xiàn)為工作線路長、輔助設(shè)備多、工作區(qū)域粉塵多、就地巡檢員和操作員多等[8]O輸煤皮帶機將煤場、翻車機或卸船機等煤源逐級輸送至原煤倉，每個原煤倉落煤管上方安裝有犁煤器，當(dāng)原煤倉料位低時操作員操作犁煤器落下對其上煤O該作業(yè)方式在電廠中應(yīng)用非常普遍，作業(yè)方式原始，浪費人力資源，而且作業(yè)環(huán)境惡劣O

本文應(yīng)用艾默生。vation DCS系統(tǒng)實現(xiàn)了一種適用于火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)原煤倉的自動配煤方案，該方案根據(jù)就地設(shè)備的實際情況，結(jié)合艾默生。vation DCS系統(tǒng)的特點，達(dá)到了縮減操作員、提高自動化水平的目的，實現(xiàn)了原煤倉自動配煤，為原煤倉預(yù)混摻燒提供了就地設(shè)備自動控制的技術(shù)支持。

1自動配煤控制方案

國內(nèi)火力發(fā)電廠輸煤程控系統(tǒng)應(yīng)用DCS系統(tǒng)實現(xiàn)原煤倉自動配煤的案例比較罕見[9]O艾默生。vation DCS系統(tǒng)不僅能夠完成通用的數(shù)據(jù)采集、模擬量控制、順序控制，更能以高精度、高速度、高可靠性完成FSSS、DEH、ETS等高要求控制，而且支持FF、Profibus DP、Device Net、MoDbus等多種總線通信協(xié)議[10]O基于以上優(yōu)勢，越來越多的。vation DCS系統(tǒng)被應(yīng)用于輸煤程控系統(tǒng)O本著節(jié)約人力成本，提高自動化水平，為原煤倉預(yù)混摻燒提供控制方案的目的，本文將原煤倉自動配煤納入輸煤系統(tǒng)邏輯設(shè)計的重點內(nèi)容。

1.1自動配煤控制原則

根據(jù)某電廠輸煤系統(tǒng)的特點和就地設(shè)備實際情況，將原煤倉自動配煤的控制原則和控制要求總結(jié)為以下幾點：

（1）原煤倉料位測量儀表為連續(xù)型料位計，為了提高系統(tǒng)的靈活性，將原煤倉料位狀態(tài)分為低料位、高料位和高高料位三種情況O操作員可根據(jù)實際情況在上位機監(jiān)控畫面設(shè)置低料位、高料位和高高料位的觸發(fā)值，如圖1所示。

（2）根據(jù)原煤倉實際運行情況設(shè)置是否有檢修倉或備用倉，檢修倉或備用倉對應(yīng)的犁煤器不允許落下。

（3）當(dāng)輸煤皮帶機尾部落煤管上方無犁煤器時無須設(shè)置尾倉；當(dāng)輸煤皮帶機尾部落煤管上方有犁煤器時需要設(shè)置尾倉，尾倉對應(yīng)的犁煤器不允許抬起。

（4）當(dāng)犁煤器抬到位或落到位反績信號發(fā)生故障時，自動配煤流程立即報警并自動返回。

（5）當(dāng)下一級犁煤器落到位后，上一級犁煤器才允許抬起。

1.2自動配煤控制方式

將自動配煤控制方式分為優(yōu)先配煤、順序配煤和余煤配煤三種模式。某電廠#7爐和#8爐各有6個原煤倉，按照輸煤皮帶機的運行方向依次命名為F倉至A倉。

（1）優(yōu)先配煤。系統(tǒng)實時監(jiān)測有無低料位的原煤倉，優(yōu)先對低料位的原煤倉上煤，直至低料位信號消失并延時一定時間結(jié)束。如果存在多個原煤倉處于低料位狀態(tài)，則按照輸煤皮帶機運行方向，即F倉至A倉的順序上煤直至尾倉。無論是在順序配煤還是在余煤配煤過程中出現(xiàn)低料位信號，系統(tǒng)立即中斷當(dāng)前流程，優(yōu)先跳轉(zhuǎn)至低料位原煤倉上煤，上煤完成后繼續(xù)順序配煤或余煤配煤流程。

（2）順序配煤。在所有原煤倉無低料位信號或所有低料位原煤倉補倉完成的情況下，自動配煤按照輸煤皮帶機運行方向從前向后依次上煤，即按照F倉至A倉的順序依次上煤，直至高料位信號出現(xiàn)。順序配煤過程中出現(xiàn)低料位信號，則中斷當(dāng)前流程，優(yōu)先跳轉(zhuǎn)至該原煤倉上煤，補倉完成后自動返回順序配煤流程中斷處繼續(xù)。

（3）余煤配煤。切斷煤源之前各級輸煤皮帶機上仍然有余煤需要輸送至原煤倉。當(dāng)順序配煤完成后監(jiān)控畫面顯示“切斷煤源”指示，系統(tǒng)開始余煤配煤。與順序配煤相同，余煤配煤也按照F倉至A倉的順序依次對各原煤倉進(jìn)行上煤，至高高料位為止。余煤配煤旨在消除皮帶余煤，并不要求將每個原煤倉都上煤至高高料位。

根據(jù)設(shè)計的自動配煤控制原則和控制方式可以得到如圖2所示的自動配煤流程示意圖，該示意圖展示了啟動時各倉均無低料位，且在順序配煤過程中出現(xiàn)D倉和B倉低料位時各犁煤器的動作狀態(tài)和動作順序。

2自動配煤控制邏輯設(shè)計

控制流程圖是DCS邏輯設(shè)計的指導(dǎo)原則。根據(jù)自動配煤控制原則和控制方式，在編寫DCS控制邏輯之前設(shè)計自動配煤控制流程圖，如圖3所示。在自動配煤模式下，點擊“自動配煤啟動”后，系統(tǒng)根據(jù)各原煤倉實際料位情況進(jìn)行自動配煤。余煤配煤結(jié)束后，操作員按照操作要求將輸煤系統(tǒng)“程停”并將自動配煤切至停止。

根據(jù)犁煤器的設(shè)備特點和控制要求編寫了用于犁煤器控制的宏，犁煤器控制宏封裝完成后如圖4所示。采用控制宏的方式大大縮減了DCS邏輯編寫的工作量，且方便檢修和維護(hù)。

該宏結(jié)合了就地設(shè)備動作特點和信號類型，并充分考慮到了犁煤器容易出現(xiàn)的抬落故障以及對其進(jìn)行的安全保護(hù)。由于設(shè)備動作的相似性，犁煤器控

制宏也可用于分流擋板、頭部伸縮裝置等輸煤系統(tǒng)設(shè)備的控制中。自動配煤過程的控制時序圖如圖5所示，其中，L表示低料位信號，H表示高料位信號，HH表示高高料位信號，上升沿表示信號觸發(fā)。犁煤器上升沿表示犁煤器落下開始上煤，下降沿表示犁煤器抬起，相應(yīng)的煤倉不上煤。

由圖5可以看出，當(dāng)D倉和B倉低料位信號L出現(xiàn)上升沿時，自動配煤流程立即中斷正在執(zhí)行的F倉上煤，轉(zhuǎn)向D倉，待D倉犁煤器落下后F倉的犁煤器才抬起；當(dāng)D倉和B倉的低料位信號消失后，自動配煤流程重新返回F倉進(jìn)行順序配煤；F倉至A倉順序配煤完成后，各倉均出現(xiàn)高料位信號H，自動配煤流程開始余煤配煤，F(xiàn)倉至A倉依次出現(xiàn)高高料位信號HHo根據(jù)輸煤皮帶機輸送的煤種實時設(shè)置低料位、高料位和高高料位的觸發(fā)值即可控制不同的煤種進(jìn)入相應(yīng)的原煤倉，達(dá)到預(yù)混的目的o

3結(jié)束語

原煤倉自動配煤的實現(xiàn)為燃料系統(tǒng)實現(xiàn)原煤倉預(yù)混摻燒提供了技術(shù)支持，其能夠根據(jù)皮帶輸送機上的煤種，結(jié)合原煤倉料位實時控制不同煤種進(jìn)入規(guī)定的原煤倉o本文根據(jù)艾默生。vati0n DCS系統(tǒng)的特點實現(xiàn)了一種基于DCS系統(tǒng)的無須人工干預(yù)的自動配煤控制方法，并根據(jù)犁煤器的設(shè)備特點設(shè)計了一種普遍適用于犁煤器控制的邏輯宏。原煤倉自動配煤的控制方式和控制效果在項目現(xiàn)場得到了驗證，其將配煤方式分為優(yōu)先配煤、順序配煤和余煤配煤，滿足現(xiàn)場的生產(chǎn)需求，達(dá)到了改善操作員工作環(huán)境和降低人力成本的目的，實現(xiàn)了爐外預(yù)混摻燒。原煤倉自動配煤為原煤倉預(yù)混摻燒解決了系統(tǒng)設(shè)備控制層面的技術(shù)問題，同時為實現(xiàn)配煤摻燒全過程自動化奠定了基礎(chǔ)。