火電廠輸煤程控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

湛年遠(yuǎn)，謝祥強(qiáng)，梁建智，隆丹寧，羅慶柏

（1.廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530007；2.南寧能迪科技有限公，廣西南寧530007）

火電廠輸煤程控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

湛年遠(yuǎn)1，謝祥強(qiáng)1，梁建智1，隆丹寧1，羅慶柏2

（1.廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530007；2.南寧能迪科技有限公，廣西南寧530007）

本文通過模擬火電廠輸煤程控系統(tǒng)的工藝流程和控制要求，設(shè)計(jì)出一套火電廠輸煤程控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置，用于火電廠程控系統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，大大提高了教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量。

火電廠；輸煤程控系統(tǒng)；實(shí)訓(xùn)裝置

煤是我國(guó)火力發(fā)電廠的主要能量來源，裝機(jī)容量為百萬(wàn)千瓦級(jí)的火電廠，每晝夜耗煤量就達(dá)10 000 t.因此，在火力發(fā)電廠的生產(chǎn)系統(tǒng)中，輸煤程控系統(tǒng)是非常重要的組成部分。輸煤程控系統(tǒng)布置在整個(gè)火電廠生產(chǎn)系統(tǒng)的前端，即從卸煤開始到將標(biāo)準(zhǔn)煤送入煤倉(cāng)的工藝系統(tǒng)，主要包括卸煤、堆煤、上煤和配煤系統(tǒng)。輸煤系統(tǒng)因環(huán)境惡劣，潮濕、粉塵多、噪聲大，并且設(shè)備比較分散，故障多發(fā)，技術(shù)難度大、維護(hù)維修工作量大。開發(fā)和研制火電廠輸煤程控系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置，對(duì)于培養(yǎng)符合火電廠輸煤程控系統(tǒng)維護(hù)維修崗位需要的技術(shù)技能型人才，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 實(shí)訓(xùn)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

火電廠輸煤程控系統(tǒng)包括卸煤、堆煤、上煤與配煤四個(gè)部分，其中卸煤、堆煤部分相對(duì)獨(dú)立，大多未實(shí)現(xiàn)程序控制[1]。因此，本實(shí)訓(xùn)裝置的重點(diǎn)放在上煤站、碎煤站與配煤站的設(shè)計(jì)上，整體機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示。采用1#，2#，3#三條皮帶作為模擬火電廠輸煤系統(tǒng)的上煤與配煤部分。

圖1 火電廠輸煤控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

為了真實(shí)反映火電廠輸煤控制系統(tǒng)的就地設(shè)備和相關(guān)的機(jī)械、控制部件，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通過典型輸煤工藝系統(tǒng)分析，將振動(dòng)活化給煤機(jī)、輸煤皮帶機(jī)、碎煤機(jī)、滾軸篩、除鐵器、除塵器、犁煤器、跑偏開關(guān)、拉繩開關(guān)、防堵開關(guān)、液壓推動(dòng)器、煤位傳感器、皮帶秤、空氣炮等全部納入進(jìn)來，并布置在相關(guān)的工藝環(huán)節(jié)，形成一個(gè)完整的輸煤程控系統(tǒng)。

2 實(shí)訓(xùn)裝置的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為模擬火力發(fā)電廠輔助系統(tǒng)的真實(shí)控制方式，在控制上方式上采用了集中控制、本地程序控制與本地手動(dòng)控制三種控制方式。集中控制的上位機(jī)采用WINCC進(jìn)行組態(tài)監(jiān)控，整個(gè)控制系統(tǒng)采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。為了整個(gè)實(shí)訓(xùn)裝置安全可靠地運(yùn)行，控制系統(tǒng)的主站采用S7－300系列PLC，上煤站、碎煤站和配煤站采用S7－200系列PLC加通信模塊EM277N，構(gòu)成整個(gè)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。實(shí)訓(xùn)裝置的電氣控制的結(jié)構(gòu)拓樸如圖2所示。

圖2 火電廠輸煤控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置電氣結(jié)構(gòu)拓樸圖

3 火電廠輸煤系統(tǒng)PLC控制要求

火電廠輸煤系統(tǒng)控制的要求是安全可靠地將儲(chǔ)煤站的煤用皮帶送到原煤倉(cāng)，整個(gè)過程由上位機(jī)、主站、上煤站、碎煤站、配煤站共同進(jìn)行。具體的控制要求有：

3.1 上煤控制要求

在上煤的流程方向，按流程順序檢測(cè)將要運(yùn)行的輸煤設(shè)備，在檢測(cè)設(shè)備完全正確后允許啟動(dòng)測(cè)試，測(cè)試完成后就可以進(jìn)行正常的輸煤?jiǎn)?dòng)，系統(tǒng)會(huì)顯示正常，輸送皮帶按逆煤流方向排序延時(shí)啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行。在正常運(yùn)行下，當(dāng)收到輸煤完成信號(hào)時(shí)，將會(huì)發(fā)出系統(tǒng)順序停止命令，皮帶按順煤流方向順序延時(shí)停機(jī)。

為了防止關(guān)鍵設(shè)備發(fā)生故障時(shí)在皮帶上大面積堆積煤的事故，當(dāng)發(fā)生事故時(shí)要求立即關(guān)閉該事故點(diǎn)上游的主要輸煤設(shè)備，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)通知維修人員進(jìn)行檢修，重新調(diào)整輸煤路線。當(dāng)收到皮帶跑偏、犁煤器的犁頭卡死、落煤管重度堵塞等信號(hào)時(shí)，輸煤控制系統(tǒng)也要作連鎖反應(yīng)，同時(shí)要有文字與聲光報(bào)警。

3.2 配煤控制要求

（1）按順序配煤控制要求

在所有原煤倉(cāng)的煤位處在高煤位報(bào)警與低煤位報(bào)警之間的位置時(shí)，控制系統(tǒng)要設(shè)定頭倉(cāng)與尾倉(cāng)，并預(yù)設(shè)一個(gè)配煤時(shí)間，從頭倉(cāng)開始將犁煤器落下進(jìn)行一次配煤，按同等的配煤時(shí)間將所有煤倉(cāng)依次配煤達(dá)到設(shè)定的煤料位[2]。在這個(gè)過程中，若有煤倉(cāng)出現(xiàn)高煤位報(bào)警信號(hào)時(shí)，則跳過該煤倉(cāng)，依次對(duì)下一個(gè)煤倉(cāng)進(jìn)行配煤，直到所有煤倉(cāng)都發(fā)出高煤位報(bào)警信號(hào)以后，控制系統(tǒng)要發(fā)出停止配煤信號(hào)，順序配煤完成。

（2）優(yōu)先配煤控制要求

因火電廠的各個(gè)煤倉(cāng)在使用過程中消耗的煤量不同，可能會(huì)出現(xiàn)有的煤倉(cāng)處于高煤位時(shí)，有的煤倉(cāng)出現(xiàn)低煤位的現(xiàn)象。這時(shí)候不能按順序配煤，要優(yōu)先對(duì)低煤位的煤倉(cāng)進(jìn)行配煤，直到低煤位的煤倉(cāng)的低煤位報(bào)警消失后還要多配煤一定時(shí)間，然后再按順序配煤的要求進(jìn)行控制。如果在配煤過程中出現(xiàn)不止一個(gè)煤倉(cāng)處在低煤位報(bào)警位置，這時(shí)候要對(duì)處在低煤位報(bào)警位所有煤倉(cāng)從首倉(cāng)到尾倉(cāng)按順序控制要求進(jìn)行配煤，直到所有低煤位報(bào)警的煤倉(cāng)的低煤信號(hào)消失。

（3）余煤配煤控制要求

在配煤過程中，當(dāng)出現(xiàn)所有煤倉(cāng)都處在高煤位報(bào)警的位置時(shí)，控制系統(tǒng)將要發(fā)出停機(jī)信號(hào)，這時(shí)候輸煤皮帶上還有部分的余煤還沒有配到煤倉(cāng)里，為了預(yù)防煤倉(cāng)過量配煤，這時(shí)可將這部分余煤配到尾倉(cāng)，延時(shí)一定時(shí)間后，輸煤皮帶上沒有余煤時(shí)，發(fā)出輸煤控制系統(tǒng)整體停機(jī)信號(hào)。

4 WINCC組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)

WINCC組態(tài)監(jiān)控設(shè)計(jì)，主要解決是將上煤站、碎煤站、配煤站的輸入檢測(cè)信號(hào)與輸出狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控[3]。在上位機(jī)上通過工業(yè)以太網(wǎng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)上煤站、碎煤站、配煤站的單站啟動(dòng)運(yùn)行與監(jiān)控，也能實(shí)現(xiàn)輸煤控制系統(tǒng)整機(jī)運(yùn)行與監(jiān)控，在運(yùn)行過程中能產(chǎn)生故障連鎖停止與報(bào)警提示。上煤站、碎煤站、配煤站的本地站點(diǎn)也設(shè)計(jì)有WINCC組態(tài)監(jiān)控，本地站點(diǎn)只能實(shí)單個(gè)站點(diǎn)的監(jiān)控，不能控制除本地站之外的站。其中，上煤站的WINCC組態(tài)畫面如圖3所示。

圖3 火電廠輸煤控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置上煤站W(wǎng)INCC組態(tài)畫面

5 實(shí)踐總結(jié)

本套實(shí)訓(xùn)裝置較好地模擬了火力發(fā)電廠典型輸煤程控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、輸煤工藝和控制要求，較好地支撐了《火電廠輸煤程控系統(tǒng)》課程的實(shí)踐教學(xué)訓(xùn)練，已在兩屆學(xué)生的課程教學(xué)中應(yīng)用，學(xué)生畢業(yè)后能快速勝任火電廠輸煤程控系統(tǒng)的相關(guān)崗位工作。實(shí)踐證明，研制對(duì)接企業(yè)現(xiàn)役技術(shù)裝備的實(shí)訓(xùn)裝置，對(duì)于保障人才培養(yǎng)質(zhì)量，具有良好的支撐作用。

[1]苗麗華.充州礦區(qū)煤炭開采主要裝備配套技術(shù)[J].山東煤炭科技，2012（4）：32-34.

[2]葉國(guó)印.火電廠輸煤電氣控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].西安：西安工業(yè)大學(xué)，2015.

[3]范桂齡.輸煤綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安科技大學(xué)，2013.

Design and Implementation for Practical Training Device of Coal Conveying Control System in Thermal Power Plants

ZHAN Nian－yuan1，XIE Xiang－qiang1，LIANG Jian－zhi1，LOGN Dan-ning1，LUO Qing-bo2
（1.Guangxi Electrical Polytechnic Institute，Nanning Guangxi 530007，China；2.Guangxi Nengdi Technology Ltd.，Nanning Guangxi 530007，China）

By stimulating technological process and control requirements，this paper presents a set of practical training device of coal conveying control system in thermal power plants which has greatly promoted teaching efficiency and quality by applying in training teaching of control system in thermal power plants.

thermal power plants；coal conveying control system；practical training device

TM621.2

A < class="emphasis_bold">文章編號(hào)：1

1672-545X（2017）05-0044-03

2017-02-27

2015年度廣西高校科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：KY2015YB449）

湛年遠(yuǎn)（1972-），男，廣西桂林人，碩士研究生，副教授，主要研究方向?yàn)闄C(jī)電一體化技術(shù)與高等職業(yè)教育。