燃煤電廠輸煤程控頻繁故障的應(yīng)對策略及安全分析

白會平

（大唐甘肅發(fā)電有限公司，甘肅 蘭州 730050）

1 引言

火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)承擔(dān)從煤場到主廠房原煤倉的運煤任務(wù)，是發(fā)電環(huán)節(jié)過程中的一個重要組成部分，它的可靠性、穩(wěn)定性及自動化程度直接關(guān)系到機組的穩(wěn)定運行和公司的經(jīng)濟效益。對于大容量、高參數(shù)燃煤鍋爐，由于每天耗煤數(shù)額巨大，供煤的連續(xù)性極為重要，輸煤系統(tǒng)的安全、可靠運行是保證全廠安全、高效運行不可缺少的環(huán)節(jié)，也是保證機組出力和經(jīng)濟運行的有利保障。采用可編程控制器將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)和計算機控制技術(shù)相結(jié)合，具有編程簡單、使用方便、可靠性高和靈活通用等顯著特點，搭建冗余網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，已廣泛應(yīng)用于火電廠的輸煤控制系統(tǒng)。

某電廠輸煤程序控制系統(tǒng)通訊經(jīng)常不定期地中斷，當(dāng)某一分站點受到影響和干擾都將會影響整個系統(tǒng)，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的通訊中斷，運行中的設(shè)備失去監(jiān)控，使部分連鎖信號因通訊中斷而導(dǎo)致運行中的設(shè)備非正常停運，每次處理都需要技術(shù)人員檢查和現(xiàn)場復(fù)位，維護工作量非常大。由于原設(shè)計單一，為單網(wǎng)控制方式，尤其是光纖通訊部分設(shè)備性能不好，不適合在環(huán)境惡劣的輸煤系統(tǒng)使用，本文主要通過對設(shè)備隱患的分析、改造和處理，保證了系統(tǒng)的安全運行。

2 輸煤程控改造前存在的問題和現(xiàn)狀分析

某電廠輸煤程控系統(tǒng)自投產(chǎn)以來，系統(tǒng)可靠性一直不高，不定期且頻繁出現(xiàn)通訊不正常，導(dǎo)致運行中的設(shè)備非正常停運、過程無法監(jiān)視等不安全現(xiàn)象。給運行人員和設(shè)備維護人員帶來很大的被動。在此期間輸煤程控通訊經(jīng)常出故障，維護人員工作量非常大，由于設(shè)備抗干擾能力差、性能減弱，通訊中斷頻率較高，造成經(jīng)濟運行的不安全因素。以下主要分析輸煤程控存在的問題。

2.1 控制網(wǎng)絡(luò)為單網(wǎng)控制、軟件功能欠缺

由于原輸煤程控網(wǎng)絡(luò)采用單網(wǎng)設(shè)計，當(dāng)某一控制設(shè)備（如光纖收發(fā)器）環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題或受到干擾不能正常工作時，將直接影響整個控制網(wǎng)絡(luò)使其通訊異常。通訊中斷頻發(fā)，在冬天幾乎每天都發(fā)生。經(jīng)現(xiàn)場和現(xiàn)象分析，排查了通訊電纜的走向，對于距離除鐵器較近的地方進行了單獨加裝穿線鐵管，起到了排除空間電磁干擾的效果，使通訊中斷次數(shù)有了一定的減少，但還是無法克服某一環(huán)節(jié)甚至是細(xì)小環(huán)節(jié)異常對整個網(wǎng)絡(luò)的影響。同時由于輸煤控制系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)記錄不全、無操作和方式切換的記錄，在異常情況下不能調(diào)用有效的數(shù)據(jù)進行異常現(xiàn)象的分析，給設(shè)備的安全運行帶來很大的不安全隱患。單網(wǎng)、單控制器運行的可靠性很差，系統(tǒng)無備用設(shè)備，由于本身存在設(shè)計缺陷，使得輸煤系統(tǒng)設(shè)備運行的可靠性有很大的降低，嚴(yán)重制約系統(tǒng)的運行。

2.2 控制設(shè)備抗干擾能力差，受溫度和惡劣環(huán)境的制約

一方面輸煤系統(tǒng)中某些遠(yuǎn)程站在冬天時溫度很低，經(jīng)查資料原系統(tǒng)配置的光纖收發(fā)器正常工作溫度范圍為0－50℃，在冬季個別遠(yuǎn)程站的平均溫度為－5℃，從而導(dǎo)致遠(yuǎn)程站通訊故障。尤其是受到溫度、電源和其他因素的干擾影響較大，而該網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備在異常情況下只有通過電源的重新上電才能恢復(fù)正常工作。另一方面由于輸煤系統(tǒng)設(shè)備眾多，很多設(shè)備采用變頻器、可控硅控制，這些變頻器和可控硅產(chǎn)生的低頻諧波造成對輸煤網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)供電電源的污染，某些主干網(wǎng)采用雙絞線網(wǎng)絡(luò)，走線橋架中強電電纜容易對其產(chǎn)生干擾，輸煤程控時有中斷現(xiàn)象。通過給I/O遠(yuǎn)程站加裝隔離變壓器，效果比較明顯，通訊中斷次數(shù)下降明顯。同時有部分遠(yuǎn)程站通過雙絞線連接，走線橋架中強電電纜容易對其產(chǎn)生干擾。

2.3 就地設(shè)備和方式可靠性差，影響信號采集而導(dǎo)致設(shè)備異常停運

皮帶擋板信號丟失、導(dǎo)致運行中皮帶跳停。皮帶擋板信號丟失，主要原因是三通擋板瞬時受煤塊沖擊，導(dǎo)致行程開關(guān)接點信號瞬時離開擋板后又立即回位，控制系統(tǒng)則認(rèn)為信號消失連鎖動作停皮帶，致使運行中的皮帶被異常跳停。

3 輸煤程控網(wǎng)絡(luò)異常的對策及安全性分析

針對輸煤程控存在的問題，專業(yè)人員通過現(xiàn)象分析、調(diào)研和現(xiàn)場的試驗、測試，對以上的主要問題進行了逐個針對性的分析，并對控制網(wǎng)絡(luò)方式進行改造，同時更換和增加了抗干擾能力較強的設(shè)備等多種技術(shù)措施，徹底解決了輸煤系統(tǒng)通訊異常的不安全現(xiàn)象。

3.1 輸煤系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改造及維護要求

對原輸煤程控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)進行改造，改造后的輸煤程控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)為MB＋總線網(wǎng)絡(luò)，其主干網(wǎng)為光纖。目前輸煤程控系統(tǒng)主控站PLC采用冷備的配置模式，現(xiàn)有的PLC冷備的配置模式不變，將所有的光纖收發(fā)器改成光纖中繼器。將主控站作為一個節(jié)點接入MB＋網(wǎng)。改造后實現(xiàn)雙網(wǎng)控制，主控站的通信模塊和其他遠(yuǎn)程站的通信模塊都是以節(jié)點的形式接入MB＋總線中，任何一個遠(yuǎn)程站出現(xiàn)故障都不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的正常工作，真正實現(xiàn)雙網(wǎng)冗余。各遠(yuǎn)程站現(xiàn)有系統(tǒng)通信模塊和I/O模塊不變，將各遠(yuǎn)程站的光纖收發(fā)器用抗干擾能力較強的光纖中繼器，主控站和所有遠(yuǎn)程站的通信模塊之間用光纖連接。

3.2 解決輸煤系統(tǒng)控制設(shè)備抗干擾問題

由于原設(shè)計電源系統(tǒng)直接且單一，電源系統(tǒng)的干擾也時常存在，此次改造在每個遠(yuǎn)程控制站的電源柜內(nèi)加裝隔離變壓器和在線式UPS電源，從而凈化輸煤網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)供電電源。提高模塊電源質(zhì)量，使電壓波動在±3%，也消除了電源干擾的現(xiàn)象，尤其是在除鐵器等大功率設(shè)備啟停過程中的干擾。同時將輸煤通信網(wǎng)絡(luò)的主干網(wǎng)改成光纖網(wǎng)絡(luò)，用抗干擾能力較強的赫斯曼光纖中繼器替代現(xiàn)有的光纖收發(fā)器，由于設(shè)備本身性能的提高。徹底改變因光纖收發(fā)器引起的通訊故障，將雙絞線通訊全部改為光纖通訊，把電信號轉(zhuǎn)換為光信號，隔離干擾源，從而消除了信號干擾問題。

3.3 輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場傳感信號改造和軟件功能的完善

輸煤現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，對傳感器的防護等級要求很高。如果開關(guān)密封性不良，會影響開關(guān)使用壽命，甚至發(fā)生開關(guān)滲水使保護誤動或控制回路接地，這就需要加裝密封良好的接線盒。傳感器的選型失誤或安裝位置不合理均可造成不能正常工作。此次改造將安裝位置不合理的各類開關(guān)全部進行位置調(diào)整，使其不受環(huán)境的直接影響，誤動現(xiàn)象消失。針對多條皮帶三通擋板信號瞬時丟失的問題，通過在皮帶的跳閘邏輯中對擋板信號的采入加2s的延時，以克服擋板信號的瞬時接點斷開后又立即回位的假丟失現(xiàn)象，在就地控制柜的硬接線連鎖回路中也進行改動，從而徹底消除了此類不安全現(xiàn)象。軟件方面由于增加了測點和狀態(tài)曲線的調(diào)用功能，以及操作員行為記錄功能，為異常事件和設(shè)備故障現(xiàn)象的分析，以及設(shè)備劣化趨向的分析和精密點檢提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)保障。

4 結(jié)束語

綜上所述，輸煤系統(tǒng)作為火電廠的咽喉部位，輸煤程控作為連續(xù)輸送燃料的重要載體，責(zé)任重大。保證輸煤程控系統(tǒng)設(shè)備的安全穩(wěn)定運行是發(fā)電機組可靠運行的關(guān)鍵所在，對于輸煤系統(tǒng)存在的隱患和缺陷要分析透徹，并進行徹底的改造和處理，文中對單網(wǎng)設(shè)備改為雙網(wǎng)絡(luò)總線控制系統(tǒng)，并采用抗干擾能力較強的光纖信號轉(zhuǎn)換器，增加控制系統(tǒng)的軟件功能。徹底消除了控制系統(tǒng)通訊中斷，某一點影響全局的嚴(yán)重不安全現(xiàn)象，有效保證集中控制的監(jiān)控，使輸煤系統(tǒng)設(shè)備安全可靠運行，同時也為企業(yè)輔助控制網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)打好基礎(chǔ)。