火電廠輸煤程控系統(tǒng)實訓裝置的設計與實現(xiàn)

湛年遠，謝祥強，梁建智，隆丹寧，羅慶柏

（1.廣西電力職業(yè)技術學院，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)實訓裝置的設計與實現(xiàn)

湛年遠1，謝祥強1，梁建智1，隆丹寧1，羅慶柏2

（1.廣西電力職業(yè)技術學院，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，設計出一套火電廠輸煤程控系統(tǒng)實訓裝置，用于火電廠程控系統(tǒng)的實訓教學，大大提高了教學效率與教學質(zhì)量。

火電廠；輸煤程控系統(tǒng)；實訓裝置

煤是我國火力發(fā)電廠的主要能量來源，裝機容量為百萬千瓦級的火電廠，每晝夜耗煤量就達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)布置在整個火電廠生產(chǎn)系統(tǒng)的前端，即從卸煤開始到將標準煤送入煤倉的工藝系統(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，并且設備比較分散，故障多發(fā)，技術難度大、維護維修工作量大。開發(fā)和研制火電廠輸煤程控系統(tǒng)實訓裝置，對于培養(yǎng)符合火電廠輸煤程控系統(tǒng)維護維修崗位需要的技術技能型人才，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 實訓裝置的機械結構設計

火電廠輸煤程控系統(tǒng)包括卸煤、堆煤、上煤與配煤四個部分，其中卸煤、堆煤部分相對獨立，大多未實現(xiàn)程序控制[1]。因此，本實訓裝置的重點放在上煤站、碎煤站與配煤站的設計上，整體機械結構如圖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)實訓裝置機械結構圖

為了真實反映火電廠輸煤控制系統(tǒng)的就地設備和相關的機械、控制部件，在機械結構設計時，通過典型輸煤工藝系統(tǒng)分析，將振動活化給煤機、輸煤皮帶機、碎煤機、滾軸篩、除鐵器、除塵器、犁煤器、跑偏開關、拉繩開關、防堵開關、液壓推動器、煤位傳感器、皮帶秤、空氣炮等全部納入進來，并布置在相關的工藝環(huán)節(jié)，形成一個完整的輸煤程控系統(tǒng)。

2 實訓裝置的控制系統(tǒng)設計

為模擬火力發(fā)電廠輔助系統(tǒng)的真實控制方式，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控制三種控制方式。集中控制的上位機采用WINCC進行組態(tài)監(jiān)控，整個控制系統(tǒng)采用工業(yè)網(wǎng)絡結構。為了整個實訓裝置安全可靠地運行，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，構成整個工業(yè)控制網(wǎng)絡。實訓裝置的電氣控制的結構拓樸如圖2所示。

圖2 火電廠輸煤控制系統(tǒng)實訓裝置電氣結構拓樸圖

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煤站的煤用皮帶送到原煤倉，整個過程由上位機、主站、上煤站、碎煤站、配煤站共同進行。具體的控制要求有：

3.1 上煤控制要求

在上煤的流程方向，按流程順序檢測將要運行的輸煤設備，在檢測設備完全正確后允許啟動測試，測試完成后就可以進行正常的輸煤啟動，系統(tǒng)會顯示正常，輸送皮帶按逆煤流方向排序延時啟動設備運行。在正常運行下，當收到輸煤完成信號時，將會發(fā)出系統(tǒng)順序停止命令，皮帶按順煤流方向順序延時停機。

為了防止關鍵設備發(fā)生故障時在皮帶上大面積堆積煤的事故，當發(fā)生事故時要求立即關閉該事故點上游的主要輸煤設備，并發(fā)出報警信號通知維修人員進行檢修，重新調(diào)整輸煤路線。當收到皮帶跑偏、犁煤器的犁頭卡死、落煤管重度堵塞等信號時，輸煤控制系統(tǒng)也要作連鎖反應，同時要有文字與聲光報警。

3.2 配煤控制要求

（1）按順序配煤控制要求

在所有原煤倉的煤位處在高煤位報警與低煤位報警之間的位置時，控制系統(tǒng)要設定頭倉與尾倉，并預設一個配煤時間，從頭倉開始將犁煤器落下進行一次配煤，按同等的配煤時間將所有煤倉依次配煤達到設定的煤料位[2]。在這個過程中，若有煤倉出現(xiàn)高煤位報警信號時，則跳過該煤倉，依次對下一個煤倉進行配煤，直到所有煤倉都發(fā)出高煤位報警信號以后，控制系統(tǒng)要發(fā)出停止配煤信號，順序配煤完成。

（2）優(yōu)先配煤控制要求

因火電廠的各個煤倉在使用過程中消耗的煤量不同，可能會出現(xiàn)有的煤倉處于高煤位時，有的煤倉出現(xiàn)低煤位的現(xiàn)象。這時候不能按順序配煤，要優(yōu)先對低煤位的煤倉進行配煤，直到低煤位的煤倉的低煤位報警消失后還要多配煤一定時間，然后再按順序配煤的要求進行控制。如果在配煤過程中出現(xiàn)不止一個煤倉處在低煤位報警位置，這時候要對處在低煤位報警位所有煤倉從首倉到尾倉按順序控制要求進行配煤，直到所有低煤位報警的煤倉的低煤信號消失。

（3）余煤配煤控制要求

在配煤過程中，當出現(xiàn)所有煤倉都處在高煤位報警的位置時，控制系統(tǒng)將要發(fā)出停機信號，這時候輸煤皮帶上還有部分的余煤還沒有配到煤倉里，為了預防煤倉過量配煤，這時可將這部分余煤配到尾倉，延時一定時間后，輸煤皮帶上沒有余煤時，發(fā)出輸煤控制系統(tǒng)整體停機信號。

4 WINCC組態(tài)監(jiān)控設計

WINCC組態(tài)監(jiān)控設計，主要解決是將上煤站、碎煤站、配煤站的輸入檢測信號與輸出狀態(tài)進行監(jiān)控[3]。在上位機上通過工業(yè)以太網(wǎng)能實現(xiàn)對上煤站、碎煤站、配煤站的單站啟動運行與監(jiān)控，也能實現(xiàn)輸煤控制系統(tǒng)整機運行與監(jiān)控，在運行過程中能產(chǎn)生故障連鎖停止與報警提示。上煤站、碎煤站、配煤站的本地站點也設計有WINCC組態(tài)監(jiān)控，本地站點只能實單個站點的監(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)實訓裝置上煤站W(wǎng)INCC組態(tài)畫面

5 實踐總結

本套實訓裝置較好地模擬了火力發(fā)電廠典型輸煤程控系統(tǒng)的結構組成、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)》課程的實踐教學訓練，已在兩屆學生的課程教學中應用，學生畢業(yè)后能快速勝任火電廠輸煤程控系統(tǒng)的相關崗位工作。實踐證明，研制對接企業(yè)現(xiàn)役技術裝備的實訓裝置，對于保障人才培養(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[J].山東煤炭科技，2012（4）：32-34.

[2]葉國印.火電廠輸煤電氣控制系統(tǒng)研究與設計[D].西安：西安工業(yè)大學，2015.

[3]范桂齡.輸煤綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D].西安：西安科技大學，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：1

1672-545X（2017）05-0044-03

2017-02-27

2015年度廣西高?？茖W技術研究項目（項目編號：KY2015YB449）

湛年遠（1972-），男，廣西桂林人，碩士研究生，副教授，主要研究方向為機電一體化技術與高等職業(yè)教育。