对火电厂输煤自动化的发展分析

对火电厂输煤自动化的发展分析

摘要：随着电子技术、计算机技术、信息网络技术的发展，国内输煤自动化技术水平快速发展，目前已达到国际先进水平，为工矿企业提高劳动生产率提供了条件。

关键词：火电厂;输煤自动化;前景

1概述

输煤系统是火电厂的原料供给系统，是电厂生产的重要环节之一。也是电厂生产过程中，设备最多、最分散、生产线最长、环境最恶劣、劳动强度最大的地方。同时也是设备、人身安全隐患最多的地方，生产管理和安全运行等诸多方面都十分繁忙和困难。因此，输煤自动化的实际非常迫切。多年以来，各大科研院、所在输煤自动化方面一直不懈的努力，使输煤系统的控制管理水平也在不断在提高和发展。

2工艺流程及控制对象

简单地说输煤就是用皮带运输机把煤从一个地方运送到另外一个地方，运输距离一般约2km，规模大的系统会更长。

输煤系统中的主要设备是皮带运输机，一般规模的系统有输煤机约20 条，大的系统有30-40 条运输机，要想顺利地完成输煤任务，需要的辅助设备很多，首先要用翻车机、叶轮给煤机、卸船机、堆取料机、斗轮机、吊车等设备把煤不停的装载到首条运输机上，煤便从一条运输机传送到另外一条运输机上，一直传送到终点。（对电厂而言，就是传送到原煤仓中，供锅炉使用。）煤在传输过程中，沿途要经过落煤管、挡板、振打器、筛煤机、碎煤机、电子称、除铁器、除木器、除尘器、实物校验等设备。到达最后一条运输机时，要用犁煤器、卸煤小车、刮板机等设备把煤卸到指定地点或不同仓位。为了安全、可靠、自动完成这些任务，还需要有高低煤位信号、连续料位信号、运输机的速度信号、打滑信号、跑偏信号、煤流、撕裂、堵煤等检测信号，以及各种设备的运行信号、故障信号等等。

一般规模的输煤系统控制对象有几十到上百个，大的系统要数百个，因此对一个系统而言，所需的控制指令及返回的各种信号总和，要有数百个甚至数千个，输煤系统就是要把这些控制对象和信号，按照工艺流程和联锁要求有规律的控制起来，这就是所谓的控制流程。系统规模不同，控制流程多少也不同，少则几个流程，多则数百上千流程，因此输煤自动化是个庞大的系统，控制有一定难度的。

3输煤自动化的发展过程

我国1960 年前后就开始输煤自动化方面的研究了，它的发展是个循序渐进的过程，至今，经历了40-50年的发展历程,大体分为以下几个阶段。

第一阶段———继电器集中控制

继电器控制，即所谓的强电集中控制系统，它是只有主要设备的、简单联锁的控制系统，明确地说就是把就地操作箱的开关、按钮移到控制室，加上些简单的联锁，实现控制室的集中控制。

第二阶段———晶体管、集成电路逻辑控制

晶体管、集成电路控制，即所谓的弱电控制系统，它是用晶体管、集成电路搭起来的逻辑电路，实现对输煤系统的控制对象进行联锁自动控制，这个阶段的控制水平较强电集中控制有很大提高，功能增加很多，控制范围大幅扩大，但仍要配备庞大的操作台、控制柜和模拟显示屏。第三阶段———PLC 控制

随着微电子技术的发展，六十年代末，首先在美国，相继在西德、日本等国家研制出一种新型自动化控制设备，即可编程序控制器（简称PLC），它的出现使自动化领域产生了跨越式发展，彻底解决了晶体管、集成电路性能不稳定，硬接线复杂，以及控制柜、台数量多，占地面积大，抗干扰能力差，调试维修困难等弊端。1984年前后，PLC 开始在火电厂输煤系统中使用，给工程设计人员、使用人员、检修人员带来很大方便，促使输煤自动化产生巨大飞跃，使控制系统的设计制造周期由半年、一年，迅速缩到一、两个月，台、柜变得简单、清晰，减少了大量的长距离的控制电缆和动力电缆，控制程序设计、修改、调试及维修都十分方便，但是仍然需要控制台、操作按钮及模拟显示屏。

第四阶段———PLC+上位机+工业电视

随着计算机技术及其应用的突飞猛进的发展，1994 年前后，计算机在输煤系统中使用，这时输煤系统取消了控制台上的开关、按钮的操作历史，取消了庞大的模拟显示屏，取而代之的是鼠标、键盘、CRT 和工业电视监视系统，使输煤自动化水平达到一个新的水平，基本上无人或少人值守。达到了减员增效的目的。

这个阶段，系统中采用可靠性极高的工业控制计算机作为上位机，下位机是可靠性高、抗干扰能力极强的PLC 系统。

4输煤自动化现状

目前输煤自动化仍处于第四阶段，但系统功能在逐步趋于完善，内容更加丰富多样。随着网络技术的发展，输煤自动化已不局限于本系统，可与其他的辅机系统以及全厂的中心控制相连接，使输煤系统成为全厂自动化的一个组成部分，由中心控制室统一指挥和调度。

4.1 系统构成

以太网是目前世界上应用最广的局域网技术，在工业控制领域，以太网已成为事实上的工业标准，TCP/IP 已深入人心,为广大用户所接受，实践证明,以太网可以满足工业控制领域的各种要求。

为保证系统的安全可靠，通常采用两台上位机，两台上位机均可实现系统的监控、系统管理及安全管理，正常情况下，一台做为全系统的监测及控制操作，另一台负责事故报表、运行报表及管理和打印，当一台故障时，另一台自动承担所有功能，PLC部分也采用双机热备用方式。上位机与PLC、PLC与PLC 之间的通讯采用双以太网，双交换机冗余结构通讯，这就大大提高了整个系统的可靠性和稳定性。通讯介质采用双接线、同轴电缆或光纤。

4.2系统功能

输煤程控采用计算机、PLC、现场总线等，以PLC为控制中心，将上煤、配煤、卸船机、翻车机、含煤废水处理系统、燃油泵房控制系统、煤场喷洒水系统、给煤机、工业电视等组成一个庞大的辅控“煤”网，既提高了自动化水平，又达到了企业减人增效的目的。系统的功能特点如下。

上煤功能：以自动、连锁手动、远方手动（三种方式可互相切换）的运行方式实现生产线上所有的设备的起动和停止。每步操作均有在线提示和说明，并可进行系统模拟运行。

卸煤功能：关键在于能否使卸船机在船舱内精确定位,并设计卸船机自动运行的工艺程序,以实现自动卸煤，目前世界上尚无成功的案例，设备厂家和电厂正在研究当中。

配煤功能：可实现远方手动或自动配煤。自动时煤仓间顺序配煤且低煤位优先,待所有仓满时,自动延时停机并将余煤撒入各仓。可任意选择尾仓、头仓、检修仓。高低煤位及犁煤器位置等传感器的选型及安装，是配煤程控能否成功投运的关键。

事故处理：超载事故处理、大设备的起停处理、事故再起、自动及手动紧急停机、事故追忆、辅助设备的解联锁设备、设备检修挂牌、语音报警。

管理功能：分炉分仓计量、各种参数的计量与显示、报表的查询及打印、为MIS 提供数据服务。

安全措施：双机热备、交直流电源热备、通讯电缆冗余、现场设备与PLC 隔离、防误操作软开关、检修设备挂牌、设备的解锁设置、防感应设施、在线诊断、远方诊断及维护、自动及手动紧急停机、给煤量及负载的闭环控制。

辅助功能：以无线或电力载波方式将叶轮给煤机纳入程控；以现场总线形式将煤场喷洒水纳入程控；用工业电视实现设备监视并进行事故自动跟踪及报警。