利用DCS控制代替煤泥PLC就地控制系统.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 2 年第6 期 总第1 1 1 期 利用 D C S控制代替煤泥 P L C就地控制系统 孙立新 ，杨 敏 兖矿集 团南屯 电力分公司 。山东 邹城 2 7 3 5 1 5 摘要 南屯电力分公 司煤泥系统采用德 国 S H W 公 司的机械设备 ，控制 系统采用该 公司提供 的 P L C控制 ， 控制面板安装在就地控制柜上 ， 操作界 面的 内容为英文说 明， 运行人 员的技术水平有限，不能理解煤泥系统运行过程中出现故障提示和报警，导致煤泥燃烧量 低 。因此为降低煤泥 系统的故障率对该 系统进行技术改造。以公 司正在使 用的 D C S控制 系 统代替煤泥厂家提供的P L C控制， 在机炉控制室进行集中控制， 提供 中文操作界面， 简化操 作程序， 减少故障点， 提高煤泥系统使用率， 稳定有效的降低生产成本。 关键词煤泥； P L C控制 ； D C S系统 ； 流程 图； 组 态；逻辑 中图分类号 T K 2 2 3 ． 7 文献标志码 B 文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 2 0 6 0 0 5 6 0 2 1 煤泥 系统 介绍 南屯电力分公司锅炉全套引进芬兰奥斯龙公司 的循环流化床锅炉技术 ， 由哈尔滨锅炉厂设计 、 制造 的煤 泥煤矸 石 混烧 循环 流 化床 锅炉 ，型号 为 HG 一 2 2 0 ／ 9 ． 8 一 L ． MN1 7 ， 过热蒸汽压力 9 ． 8 MP a ， 锅 炉额 定蒸发量 2 2 0 t ／ h 。煤泥系统采用德国 S H W公司的机 械设备， 设计为一台 1 6 0 m 的煤泥仓， 两台 s型螺旋 输送机， 两台 S D 3 0 0型预压螺旋， 两台 K S P型煤泥泵 及配套液压装置组成。煤泥经过煤泥仓搅拌混合落 向螺旋输送机，通过螺旋输送机输送到预压螺旋 ， 最 后通过煤泥泵将煤泥输送到煤泥枪， 通过煤泥枪将煤 泥投入炉膛， 进行燃烧。煤泥系统具体流程见图 l 。 图 1 煤 泥系统流程 示意图 2 煤泥系统存在的问题 哈 尔 滨锅 炉厂 设 计 运 行 工 况 为 6 0 ％煤 泥 4 0 ％煤矸石和 7 0 ％煤泥 3 0 ％煤矸石。 按照 6 0 ％煤 泥 4 0 ％煤矸石运行工况计算， 4 锅炉平均每月煤 泥投入量应在 1 ． 4万 t 左右 ，对南 屯电厂 4 锅炉月 平均煤泥燃烧量进行调查统计见表 1 。 表 1 2 0 1 0年 I 一6月份 甜 锅炉煤泥燃烧量统计 取整数修约 月份 1 月 2月 3 月 4 月 5月 6月 平均 燃烧 量8 2 6 7 t 8 1 9 7 8 2 3 5 t 8 1 8 3 t 7 9 6 o ￡8 2 5 3 t 8 1 8 2 ． 5 t 调查统计平均每月煤 泥燃烧 量为 8 1 8 2 ． 5 t ， 达不 到设计要求 ， 通过对煤泥系统进一步分析研究 ， 煤泥 燃烧量低主要由以下原因造成。 1 南屯电厂煤泥系统控制采用德国 S H W 公司 提供 的 P L C控制 ，控制面板 的操作 界面 为英文说 明 ， 电厂运行人员 的技术水平有限 ， 使 用困难 ， 对 系 统显示的操作提示和故障说明不能明确理解，导致 煤泥系统投入过程中经常出现操作失误，造成煤泥 燃烧量低 。 2 煤泥系统的厂家提供的技术资料为德文和 英文， 检修人员阅读和理解有一定困难 ， 对维修设备 造成很大障碍。而且 P L C控制系统中编写的原程序 文件也为英文 ， 核心技术被厂家技术人员掌握 ， 未对 我公司人员进行程序组态的培训 ，因此我厂技术人 员无法对程序进行查看、 维护和修改。 设备控制系统 的故障修理只能依赖于售后服务。 3 锅炉主 、 辅机设备都进入 D C S 分散控制系 统进行控制， 在机炉控制室统一监视和操作， 而煤泥 系 统 采用 德 国 S HW 公 司编 写 的的 P L C程 序 ， 和 D C S系统没有通信功能，不能在机炉控制室的 D C S 系统上进行监控， 设备出现危险不能及时被发现 ， 设 备在有缺陷状态继续工作 ，直到出现严重损坏发生 跳 闸。 4 煤泥设备的控制和操作需要在 4 ．3 m煤泥层 的就地控制柜上进行 ， 因此当锅炉负荷变化 ， 运行人 员手动调整煤泥不及 时 ，煤泥的投入量不能及时跟 随锅炉的负荷变化 ， 即影 响锅炉运行的稳定性 ， 又对 煤泥掺烧量带来影响。 3 对煤泥系统进行 D C S控制改造 针对以上存在的问题，南屯电厂的技术人员查 阅相关技术资料， 参考其它电厂运行经验， 对煤泥系 统的控制方式进行变更、 修改， 确定改造方案如下 56 煤矿现代化 2 0 1 2 年第6 期 总第1 1 1 期 3 ． 1 在 D E S系统组态煤泥控制点 根据煤泥系统的控制要求 ， 结合 D C S系统的控 制特点， 设计煤泥系统实现 D C S 远程控制的基础控 制方案 ， 统计煤泥系统实现 D C S 控制所需要的控制 点共 1 1 7 个 ， 其中模拟量输入 A I 点 1 2 个 、 模拟量 输出 A O 点 5个 、 开关量输入 D I 点 7 6个 、 开关量 输出 D O 点 2 4个。将所有设备接入 P L C控制柜的 信号全部解除， 能够直接接人 D C S系统的信号直接 延长接入 D C S 系统对应的信号控制板卡。 D C S 不能 接收的信号进行转换 ，通过信号转换器将模拟量输 入 A I 点分别转换成 8 个无源 4 ～ 2 0 m A信号和 4 个 有源 4 ～ 2 0 m A信号、 模拟量输出 A O 全部换成无源 4 ～ 2 0 m A信号； 开关量输入 D I 点和开关量输出 D O 点， 通过接触器和继电器全部转换成千接点 2 4 V信 号。 信号转换完成之后， 根据新的信号源重新放置控 制信号电缆， 根据硬接线的位置进行 D C S系统的信 号组态， 完成了煤泥系统和 D C S系统的信号传输。 3 ． 2 绘制煤泥系统流程 图 根据现场设备和煤泥流程 ， 在 D C S 系统中绘制 煤泥系统流程图， 为实现 D C S系统远程控制， 将组 态的信号点连接进画面， 实现煤泥设备的远程启动 、 停止 、 危险信号报警、 事故记录、 煤泥量的自动调节 等功能。为方便运行人员监视和操作在画面中标注 中文说 明和提示 。 3 ． 3 组态煤泥 系统控制逻辑 为保证煤泥系统安全可靠运行 ，实现煤泥系统 设备的自动控制， 在 D C S系统中自行开发设计煤泥 的控制保护逻辑 ，实现煤泥系统各设备的顺序启动 和危险状态自动联锁跳闸功能。 煤泥系统设备顺序启动逻辑示意图见图 2 ， 煤 泥系统保护跳闸逻辑示意图见图 3 。煤泥系统启动 顺序为 液压泵启动 、预压螺旋启动、出料电机启 动、 出料冷却电机启动、 筒仓电机启动。跳闸顺序为 倒序跳闸。 5 7 图 2 1 ≠ } 煤泥系统顺序启动逻辑示意图 图 3 1 煤泥系统保护跳闸逻辑示意图 4 对运行人员的操作培训 煤 泥系统的控制系统改造完成后 ，为使运行人 员尽快适应新的操作系统和控制方式 ，编写针对性 强、 操作性强的 煤泥系统操作规程 ， 对岗位人员进 行培训。 使岗位人员熟练掌握改造后的煤泥控制系统 监视关键点和控制程序， 提高岗位人员的操作水平。 5 改造后的效果 煤泥系统改造完成后，在机炉控制室进行集中 监控， 实现了煤泥系统的无人值守自动控制， 降低了 运行人员劳动强度。由于监视方便， 操作简单 ， 煤泥 系统运行稳定故障率降低，每月煤泥的燃烧量达到 设计要求， 燃烧煤泥量的增加， 降低了南屯电厂的生 产成本 ， 减少 了环境污染 ， 响应了绿色发电的生产方 针 。 此项改造工程达到了预期 目的 ， 积累了丰富的经 验 ， 可供同类型系统进行改造时提供参考和借鉴。 参考文献 [ 1 ] 霍尼韦尔公司． D C S培训手册． [ 2 ] 刘惠芳． 锅炉说 明书 一锅 炉本体． 哈 尔滨锅 炉厂 ． 2 0 0 0 ． 0 7 ． 【 3 】 辛志明， 锅炉说明书一锅炉运行． 哈 尔滨锅炉厂． 2 0 0 0 ． 0 5 ． 【 4 1 边立秀， 周俊霞． 热工控制 系统． 中国电力出版社． 2 0 0 2 ． 0 1 ． [ 5 】 牛玉广， 范寒松． 计算机控制系统及其在 火电厂中的应用． 中国电力 出版社 ． 2 0 0 3 ． 0 3 ． [ 6 ] 于希宁， 刘红军． 火电厂 自动控制理论基础． 中国电力出版 社 ． 2 0 0 1 ． 0 6 ． [ 7 ] 赵燕平． 火电厂分散控制系统检修运行维护手册． 中国电 力 出版社。 2 0 0 3 ． 0 1 ． 收稿 日期 2 0 1 2 9 3 0