输煤程控及工业电视系统在火电厂中的应用

2015-12-22王东

中国新技术新产品 2015年20期

王东

（兰州西固热电有限责任公司，甘肃兰州 730000）

为了使我国的电力供电紧张得到有效的缓解，我国对火电厂进行了加大投入资金力度。同时又扩建了许多火电厂，加上我国各个行业对煤炭的需求量持续增加，且对煤质要求也越来越高的实际情况，火电厂对燃煤输送系统中的要求越来越高。输煤程控及工业电视系统在发电厂燃料输送系统中的应用也越来越广泛，成为保证火力发电厂安全运行的一个重要环节。

1 输煤程控系统简介

输煤程控系统主要包括可编程控制器（PLC）、上位机、下位机、输煤程控主站及多个从站和远程I/O站。

1.1 输煤程控系统的特点

整个系统的运行操作一般是通过上位机运行并实现的。主要是运用CRT画面，加上科学操作键盘，使用鼠标等设备，对输煤程控系统进行有效的控制。并且这个输煤程控系统有着良好的联锁保护作用，尤其是对于故障的处理比较快，且处理能力出众，可以将故障的一些主要特点和情况一一说明，并进行声光报警。

1.2 输煤程控系统的布置

考虑到火电厂的输煤程控控制对象比较分散，在输煤程控楼设置输煤系统集中监控室，在各皮带间、原煤仓等处设置远程I/O站，集中控制系统与远程I/O站间的通讯建议采用光缆。

1.3 输煤程控的控制对象

主要包括皮带机、给煤机、电动挡板、盘式电磁除铁器、带式电磁除铁器、滚轴筛、环式碎煤机、振打器、犁煤器、电子皮带秤、入炉煤采样器、循环链码等设备。

2 输煤程控的主要功能

输煤程控的主要功能就是将火车皮及长途运输汽车运来的煤炭，通过输煤皮带运输，然后再经过一些特殊工序，将合格的煤炭送往锅炉原煤仓，完成自动上煤、自动配煤功能和输煤皮带跑偏、拉绳、速度、打滑、撕裂等报警保护。

2.1 按工艺流程实现程序自动启停输煤线路（逆煤流起动、顺煤流停机），事故联锁自动停机。

2.2 现场设备运行工况显示，事故音响报警，记录重要历史数据，显示实时趋势曲线。

2.3 实现原煤仓的自动配煤、手动配煤及就地配煤，原煤仓上煤量的分炉计算，上煤系统统计报表。

2.4 能将煤里的杂物或者其他不相干的东西进行辨别，同时进行自动报警。能够有效发现皮带跑偏，或者是皮带开胶断裂等的不良事故，完成输煤设备电流检测及模拟量越限报警。

2.5 能够有效的设置检修仓和尾仓，且这种系统有着良好的排查功能，对一些不良的事件能够进行自动排查，如果设备为检修状态，那么会禁止设备运行。

3 输煤程控系统的主要设计与实施

3.1 上位机系统技术特点

（a）上位机可以有效的利用屏蔽线和有关以太网加强交换，可以有效实现主机的通讯功能。控制网络适合于电气数据传输，光缆数据传输及无线数据传输，兼容性好，通讯简易方便。

（b）通过对系统容量的统计，把系统分成若干远程I/O模块选型相同，有利于资源的合理分配及今后的维护、备件管理等。集中控制系统与远程I/O站间的通讯采用双缆冗余来进行配置。

（c）上位机系统主要采用两台机子进行配置，这两个上位机都可以作为操作站进行有效的操作。也可以运用另一台上位机作为工程师站，使得两台上位机有效的加以利用。

（d）操作系统用WINDOWS 2000或XP；上位机软件采用国际知名上位机监控组态软件、PLC编程软件根据所选口PLC选择，软件可在线或离线进行编程和修改，而不影响系统的正常运行。

3.2 控制系统：本系统使用两台型号相同的CPU，其中对于这两台型号的CPU，是可以相互备用的，主要先用上点CPU。还要保证不共同失电，可以再将这两个CPU的机箱加以分配，运用两个不同的电源，例如可以采用UPS电源以及自厂用电等电源。这两个CPU在结构和程序上是没有太多的不同的，都是运用信息采集的方式，然后进行处理和发出命令，最后由中央处理器进行完成。

3.3 远程系统：因为输煤系统自身具有分散的功能，且间隔又比较远（输煤程控室间隔最远皮带的间隔大于3km），如果运用一些较为普通的电缆，根本就达不到相应的要求，或者运用多模光缆也不能有效的完成任务，但是使用单模光缆就可以完成任务了。

4 输煤程控系统的工作过程

4.1 输煤程控系统的流程选择：在上位机画面上有选择流程的分画面，通过这些画面实现流程和设备的选用。例如有8种可供选择，分别是：

（a）1号翻车机→煤场；

（b）2号翻车机→煤场；

（c）1号地下煤斗→主厂房煤仓间；

（d）2号地下煤斗→主厂房煤仓间；

（e）1号斗轮机→主厂房煤仓间；

（f）2号斗轮机→主厂房煤仓间；

（g）1号翻车机→主厂房煤仓间；

（h）2号翻车机→主厂房煤仓间。

4.2 输煤程控系统的控制方式：主要有解锁手动、联锁手动、自动运行三种方式。

（a）解锁手动方式：此种方式设备间的联锁关系已经被解除了，在上位机上对单个设备进行启、停的操作，不适合正常带负载运行。

（b）联锁手动方式：此方式在上位机上通过键盘和鼠标操作，对要启动的流程中的设备按逆煤流方向一对一的启动，按顺煤流方向一对一停机，要求设备启动前须先将挡板启动到位。

（c）自动运行方式：为系统的最佳控制方式，在此方式下，操作员的操作步序最少，设备的空载运行时间最短。运行人员只需选择输煤线上的主要设备（如皮带机、给煤机等），而辅助设备（如皮带秤、电磁除铁器、除尘器等）则能通过逻辑系统来自动选择。

4.3 输煤程控系统的配煤方式：分为自动配煤、手动配煤和就地配煤三种方式。在自动配煤方式下，当输煤系统发出“程启”操作后，配煤皮带即先运行。当配煤皮带出现运行信号后，首先按照煤仓的顺序进行检测，从第一仓开始进行顺序配煤，将所有煤仓配至高煤位。此时假如某些仓不使用，则需要把这些仓置于停用状态，这样在轮到这个仓配煤的时候，就会把它跳过，继续为下一个仓配煤。当所有仓都处于高煤位时，自动配煤就完成了。

5 提高输煤程控系统可靠性的措施：根据实际使用来看，现场控制设备的故障率要大大高于工控机及PLC主机。因此，提高设备可靠性的重点应放在外部设备上。

5.1 选择可靠性较高的元件。这是确保系统可靠性的第一步。

5.2 选择性能优良的电源，抑制电网引入的干扰。在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。

5.3 信号隔离。程控系统所有的输入、输出信号均通过继电器隔离，以提高系统的抗干扰能力并保护PLC模块，以避免大电流信号的进入而损毁。

5.4 接地屏蔽。在程控系统中，接地是抑制干扰使系统可靠工作的重要方法。良好接地（采用一点接地）可消除各电路电流经公共地线阻抗时产生的噪声电压，避免磁场及电位差的影响，使其形不成对地环路。

5.5 软件容错。由于输煤系统现场环境恶劣，干扰信号较多，I/O信号传送距离也较长，常常会使传送的信号有误。为提高系统运行可靠性，在程序编制时可采用软件容错技术。

6 工业电视系统

6.1 工业电视系统简介：工业电视也可称之为闭路电视，随着现代计算机技术、网络技术、自动控制技术、通讯技术及与视像技术的迅速发展与相互溶合，对大规模分布对象进行监视、控制与管理的工业电视网络监控系统已经在大部分火电厂中获得普遍的应用。

6.2 设置工业电视监控系统的必要性：输煤系统设备较多，整个系统控制分散，运输线长，现场环境恶劣，粉尘、潮湿、振动、噪声、电磁干扰都比较严重，给运行巡检及检修工作都带来不便。只有采用科学的手段，在燃料输送现场设置工业电视监控系统，才能随时随地掌握现场情况，对输煤设备进行监视、测量、保护、控制，可保证安全可靠运行，有效减小事故范围，提高劳动生产率。

6.3 工业电视系统的优点：作为一种重要的现代化监测、控制、管理手段，系统能够直观的监视和记录安全生产的各个重要环节、岗位、场所，实时监测、及时发现安全隐患，弥补人员不足、巡检不到位所造成的安全问题，将隐患消灭在萌芽状态，还能为事故分析提供有力的依据，为安全生产提供强有力的技术安全保障。

6.4 工业电视系统的的主要分配：主要是将工业电视放置于程控操作台前排的工业电视屏上，并将摄像头进行掉转，把主要的设备运行进行分析，然后将这些情况和分析全部显示到显示屏上。然后再运用计算机存储设备，加以储存。保证日后的检查和验证，对事故的情况和经过进行完整的分析和了解。

6.5 工业电视监控系统的组成

（a）摄像机和镜头的选用：为了提高图像的质量，扩大其对照度的动态范围，图像数据的采集采用一般的传统工业 CCD摄像机配标准光学镜头器件，图像的分辨率一般应不低于420线，大范围监控区域宜选用带有转动云台和变焦镜头的摄像机。

（b）电源配置方面：应该选择AC220V标准供电方式，这样可以降低由于多方面原因引起的电源干扰，更加安全。

（c）中心部分控制设备：大电视墙单元，电视控制台、工业主机及监视器，可以通过设置，使电视墙单元循环显示。监控中心通过中心矩阵切换器，能够控制远端摄像机镜头和云台的转动。