电厂输煤系统设计

共 页 第 1 页 装 订 线 电厂输煤系统设计 摘 要 随着我国经济的飞速发展 我国电力能源的需求量也不断飙升 电力生产的运 行效率和安全可靠性越来越重要 电厂输配煤控制系统是火电厂十分重要的支持系 统 它是保证机组稳定的重要条件 发电厂输煤程控系统的配置和管理直接关系到 燃料系统的安全运作 本文介绍了发电厂的输煤程控中的配煤系统的基本构成和配 置 分析了配煤程控的基本功能和 MCGS 组态软件的应用 通过深入研究学习 设 计了一种先进 安全 可靠的控制系统 以 PLC 和工控机为核心的输煤程控系统 可以对输煤系统中的各种设备进行实时监测和控制 该系统不仅具有报警 保护和 强大的系统控制管理功能 而且提高了火电厂输煤系统自动控制和管理水平 关键词关键词 发电厂 输煤系统 可编程控制 PLC MCGS 组态软件 共 页 第 2 页 装 订 线 Abstract With the rapid development of China s economy China s electric power demand soaring Operation of power production efficiency and security and reliability become increasingly important Power transmission and distribution of coal thermal power plant control system is a very important support system it is important to ensure stable conditions for generating units Coal power plant control system configuration and management is directly related to the safe operation of the fuel system In this paper the coal power plant coal blending program in the basic composition and configuration an analysis of the basic functions of blending program and the application of MCGS configuration software Through in depth research study the design of an advanced safe and reliable control system PLC and IPC in the heart of the coal for the program controlled system coal conveying system on a variety of devices in real time monitoring and control The system not only has the alarm protection and control of a powerful system management capabilities and improved coal thermal power plant automatic control and management system Key words power plant coal system programmable control PLC MCGS configuration software 共 页 第 3 页 装 订 线 目 录 摘 要 1 Abstract 2 第一章 绪论 4 1 1 引言 4 1 2 PLC 发展概况及应用 6 1 2 1 PLC 的发展概况 6 1 2 2 PLC 的应用 8 1 3 PLC 的主要功能和特点 9 1 3 1 PLC 的主要功能 9 1 3 2 PLC 的主要特点 9 1 3 3 PLC 的发展趋势 10 1 4 输煤程控配煤控制系统应用研究工业背景及意义 11 1 5 毕业论文的主要任务 11 第二章 输煤系统的工艺流程 12 2 1 概述 12 2 2 输煤系统的主要组成 13 2 2 1 上煤系统 13 2 2 2 配煤系统 13 2 3 输煤程控设备的组成与控制要求 14 2 4 输煤系统设备 16 第三章 输煤配煤控制系统的设计 17 3 1 输煤系统的设计原则及方案 17 3 3 1 设计原则 17 3 3 2 总体方案的设计 17 3 2 输煤配煤系统的全局流程 18 3 3 配煤系统的实现 22 3 3 1 自动配煤控制程序的设计 23 3 4 输煤控制系统原煤仓料位计 25 3 4 1 常用料位计简介 25 3 4 2 料位计的分析选型 26 3 4 3 超声波式料位计的使用 27 第四章 监控画面的设计与开发 30 共 页 第 4 页 装 订 线 4 1 MCGS 组态软件的介绍 30 4 2 MCGS 组态软件的功能 31 4 3 MCGS 的基本构成 32 4 3 1 MCGS 组态软件的整体结构 32 4 3 2 MCGS 组态软件五大组成部分 33 4 4 监控画面的制作 34 4 4 1 静态监控画面的制作 34 4 4 2 动态监控画面的制作 36 4 4 3 MCGS 与 S7200 PLC 的连接 38 第五章 输煤程控分煤控制系统程序设计 40 5 1 S7 200 micro PLC 介绍 40 5 2 程序设计基础及流程分析 42 5 3 利用 S7 200 Micro Win 3 2 PLC 编程 44 5 4 PLC 硬件接线端子列表 45 论文总结 47 致 谢 48 参考文献 49 附 录 50 附录 1 PLC S7 200 语句程序 50 附录 2 MCGS 脚本控制程序 58 共 页 第 5 页 装 订 线 第一章 绪论 1 1 引言 火电厂单机容量和总装机容量在不断扩大 一个高出力 高可靠性 高灵活性的 燃料输送系统是机组乃至整个电厂稳定运行的重要保证 输煤控制系统就是火电厂热 工控制系统中最大的辅控系统之一 其运行的好坏直接影响着电厂的安全运行 输煤 控制系统是火力发电厂的重要组成部分 其作用就是将煤从煤场输送到煤仓 由于煤 场离煤仓距离较远 所以组成输煤系统的环节较多 输煤系统由卸煤 上煤 配煤等 环节所组成 设备分散且与控制室相距较远 又由于整个输煤过程中 不可避免的煤粉 飞扬 使得整个系统环境非常恶劣 这些都决定了必须提高输煤系统的自动化水平 火 电厂输煤系统国内普遍采用皮带运输的方式 该方式结构简单 运输的长短便于调整 负荷便于分担 便于添加中间环节 输煤系统的作用就是将煤从煤场输送到煤仓 由于煤场离煤仓距离较远 所以不可能由一条皮带实现直接输送 应该由多条皮带组成 这 样输煤系统的实现路径比较好设计 同时输煤系统是火力发电厂的众多环节中的一个 重要环节 煤不经输煤系统的运输 就不能达到锅炉的燃烧炉膛 锅炉无煤 就不能将水 转换为蒸汽 无蒸汽 气轮机就不能带动发电机 发电机未能转动 就无法正常进行发电 生产 可见 火力发电厂煤炭运输是十分重要 因此输煤系统必须可靠 为了提高可靠 性 必须采用备用路径方式 一般来说 输煤系统由 3 条输煤机架和一条分煤机架相串 连接完成输煤及分煤的 这四条机架的输煤原理是完全一样的 都是机架上的皮带运 输机 在电机正转时带动皮带机 正向送煤 经落煤管导煤进入下一级输煤机架 落煤 管实为承上启下的输煤接续器 由于将每条路径分成四段 而且两条路径的各段都互为 备用 这将大大提高了输煤系统的可靠性 随着大容量 高参数火力发电机组的迅速发展 为满足大规模火力发电企业的要 求 大型火电厂燃料输送系统也发生了质的变化 从过去抓斗机 推煤机十胶带输送机 制模式发展为大型翻卸设备 堆取料设备和胶带机系统有机结合 密切协作的燃料 输送系统 燃料输送系统的功能主要包括卸煤和贮煤 配煤 上煤 煤的粗处理等 几个方面 卸煤和贮煤设备主要包括翻车机 斗轮机和相应的胶带机系统 配煤设备 主要为环式给煤机和筒仓 上煤设备主要为犁煤器和相应的胶带机系统 煤的粗处理设 备主要包括除铁器 滚轴筛和碎煤机等 由于大型火电厂在一定时间内煤量相差很 大 用煤量亦相差很大 煤质差别也可能较大 同时为满足配煤和煤的粗处理的要求 燃料输送系统必须具有多种多样 十分灵活的运行方式 才能满足机组稳发满发的要 求 输煤控制系统的控制方式有计算机控制方式 操作台控制方式和就地控制方式 三种控制方式可能通过选择开关选择 计算机控制方式就是操作人员通过计算机键 盘选择和启动输煤系统 将指令传送到 PLC 系统 PLC 系统按照梯形图程序启动有关 设备 并将相关信息传送给计算机 操作台控制方式就是操作人员通过操作台上的开 共 页 第 6 页 装 订 线 关和按钮进行选择和控制 同时相关信息通过模拟屏进行显示 就地控制方式是通过 位于电机旁的控制箱进行现场控制 对输煤控制系统的要求主要是根据生产工艺注 意输煤顺序之间的连锁和输煤系统各电机启动和停止的顺序 遇有紧急情况时能紧急 停车 PLC 作为一种应用在工业控制中的自动装置 其本身具有一定抗干扰能力 也 比较适应工业现场环境 部分热电厂输煤程控系统就采用 PLC CRT 监控方式 分上 位机监控管理子系统 下位 PLC 程序控制子系统 现场传感子系统 控制箱子系统 工业电视子系统等五部分 国外 PLC 技术取得了飞跃 其容量成倍扩大 体积不断 缩小 功能不断增强 不但具有逻辑运算 计时 计数 顺控等功能 还具有 PID 等 特殊控制功能 可直接进行 A D D A 转换 还开发管控一体化 使操作 使用和项 目开发变得简单 方便 与此同时 PLC 技术在电厂输煤设备中亦得到了广泛的应 用 除翻车机 斗轮机 胶带机系统等大型工矿设备 实现了 PLC 控制外 环式给 煤机 入厂煤采样机等中型设备亦实现了 PLC 控制 另外 PLC 还被应用于实物校 验装置 入炉煤采样机等小型设备上 目前 PLC 在输煤系统中的应用基本上限于设备级 各设备或系统处于各自的 PLC 控制之下 相互间基本独立 与当初输煤设备的控制从就地走向集中一样 输 煤系统的 PLC 控制也将从设备级发展到车间级 甚至工厂级 这是输煤系统降耗 增效的需要 也是生产管理和监控的需要 输煤系统实现程序控制和工业电视系统 监视对提高输煤系统的可靠性 自动化程度 减少岗位人员和他们的劳动强度 加 强输煤过程的运行管理和节能管理 实现状态检修具有非常重要的意义 1 2 PLC 发展概况及应用 1 2 1 PLC 的发展概况 PLC 是在 20 世纪 60 年代后期和 70 年代初期问世的 开始主要用于汽车制造业 当时汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的 汽车的 每一次改型都直接导致生产流水线中的继电器控制装置的重新设计和安装 随着生 产的发展 汽车型号更新的周期越来越短 这样继电器控制装置就需要经常的重新 设计和安装 十分费时 费工 费料 为了改变这种状况 美国通用汽车公司率先 于 1968 年公开招标 要求研制新的控制装置取代原继电器控制装置 研制新的控制装置来取代继电器控制装置这一想法得到了美国数字设备公司的 积极响应 1969 年由美国的数字设备公司 DEC 成功研制出世界上第一台可编程 序控制器 此后 这项新技术就迅速发展起来 并推动了欧洲各国 日本以及我国 对可编程序控制器的研制和发展 1971 年日本从美国引进了这项新技术 很快就研 制成了日本第一台可编程序控制器 DCS 8 1973 1974 年西德和法国也开始研制自己 的可编程序控制器 我国是在 1974 年开始研制可编程序控制器的 可编程序控制器问世以来 经过近 30 年的发展 产品现已发展到第四代 其发 展过程大致为 共 页 第 7 页 装 订 线 第一代 1969 1972 年 特点是 功能简单 主要是逻辑运算 定时 计数 机种单一 没有形成系列 与继电器控制相比 可靠性有一定提高 CPU 由中 小规模集成电路组成 存储器为磁芯存储器 典型产品有 美国 MODICON 公司的 084 DEC 公司的 PDP 14 PDP 14 L ALLEN BRA DLEY 公司的 PDQ 日本富士电机公司的 USC 4000 立石 电机公司的 SCY 022 北辰电机公司的 HOSC 20 横河电机公司的 YODICS 第二代 1973 1975 年 特点是 功能增加 增加了数字运算 传送 比较等功能 能完成模拟量的控制 初步形成系列 可靠性进一步提高 开始具备自诊断功能 存储器采用 EPROM 典型产品有 美国 MODICON 公司的 184 284 384 GE 公司的 LOGISTROT 德国 SIEMENS 公司的 SYMATIC S3 系列和 S4 系列 日本富士电机 公司的 SC 系列 第三代 1976 1983 年 特点是 将微处理器及 EPROM EAROM CMOSROM 等 LST 电路用在 PLC 中 而且向多微处理器发展 使 PLC 的功能和处理速度大大增强 具有通信功能和远程 I O 能力 增加了多种特殊功能 如浮点数运算 平方 三角函数 相关数 查表 脉 宽调制变换等 自诊断功能及容错技术发展迅速 典型产品有 美国 GOULD 公司的 M84 484 584 684 884 德国 SIEMENS 公司的 SYMATIC S5 系列 美国 TI 公司的 PM550 TI550 520 530 日本三菱公司的 MELPLAC 50 550 日本富士电机公司的 MICREEX 第四代 1983 年到现在 特点是 能完成对整个车间的监控 可在 CRT 上显示多种多样的现场图像 CRT 的 画面可代替仪表盘的控制 做各种控制和管理操作 十分灵活方便 最大内存为 896K 为第三代 PLC 的 20 倍左右 有的采用 32 位微处理器 可以将多台 PLC 连接起来与大系统连成一体 网 络资源可以共享 编程语言除了传统的梯形图 流程图 语句表等以外 还有用于算术运算的 BASIC 语言 用于机床控制的数控语言等 典型产品有 美国 GOULD 公司的 A5900 及 MODULAR SYSTEMS RESEARCH 公司的 TAC 系列 德国 SIEMENS 公司的 S7 系列 目前 为了适应大中小型企业的不同需要 进一步扩大 PLC 在工业自动化领域 共 页 第 8 页 装 订 线 的应用范围 PLC 正朝着以下两个方向发展 1 低档 PLC 向小型 简易 廉价方向发展 使之能更加广泛地取代继电器控 制 2 中 高档 PLC 向大型 高速 多功能方向发展 使之能取代工业控制微机 的部分功能 对大规模 复杂系统进行综合性的自动控制 从 PLC 的发展趋势看 PLC 控制技术将成为今后工业自动化的主要手段 在未 来的工业生产中 PLC 技术 机器人技术 CAD CAM 和数控技术将成为实现工业 生产自动化的四大支柱技术 可编程序控制器及其网络是构成 CIMS 系统的基础 是现代工业自动化支柱之 一 从世界范围来看 PLC 及其网络的产量 销量等都非常的高 在我国也呈直线 上升 几乎在国民经济的所有部门得到了迅速的普及与推广 全世界 PLC 及其网络系统的研究与制造达 200 多家公司 生产着 400 多个系列 的产品 但若按其发展的历史渊源和所受的地域影响来划分 大体可分为三个流派 即美国产品 日本产品及欧洲产品 美国产品中以 A B 公司的 PLC 及其网络产品为 代表 日本产品则以 OMRON 公司的产品为代表 欧洲产品则以著名的德国 SIEMENS 公司的产品为典型代表 从技术层面上看 目前全世界的 PLC 及其网络正朝着工作速度越来越快 控制 规模越来越大 内部器件越来越多 内存容量越来越大 模块化和高可靠性等方向 发展 微电子技术 计算机技术及通讯技术的发展 为 PLC 的发展提供了基础 目 前的 PLC 己具备热备份 分散化和开放性等高级功能 尤其是把个人计算机连入 PLC 网络的技术 个人计算机被建设成为 PLC 网络的超级终端或协议转换网桥的技 术发展十分的迅速 各种与之配套的软件的功能己非常的强大 PLC 及其网络正逐 步具备相当一部分 NC 和 DCS 等系统的功能 其技术发展非常的迅猛 本研究课题 正是为了推动 PLC 及其软件技术的发展而做出的 具备一定程度的现实意义 1 2 2 PLC 的应用 由于 PLC 的功能特点 因此在工业控制方面目前已广泛应用于冶金 化工 轻 工 机械 电力 建筑 运输等领域 按照 PLC 的控制类型不同 PLC 主要应用在 以下几个方面 1 用于逻辑控制 逻辑控制是 PLC 最基本的应用 它可以取代传统继电器控制装置 如机床电气 控制 各种电机控制等 还可用来取代顺序控制和程序控制 如电梯控制 矿山机 械提升设备控制和皮带运输机控制等 它既可用于单机控制 又可用于多机群控制 以及生产自动化控制 2 用于闭环控制 PLC 具有 D A A D 转换 算术运算及 PID 运算等功能 可以实现对模拟量的 处理 可以实现闭环的位置控制 速度控制和过程控制 如锅炉 冷冻 水处理器 共 页 第 9 页 装 订 线 酿酒等的过程控制 比例阀阀芯的位置控制 矿山提升机中主电机的速度控制等 3 用于数字控制 PLC 能和机械加工中的数字控制 NC 及计算机数字控制 CNC 组成一体 实现数值控制 随着 PLC 技术的迅速发展 有人预言 今后的计算机数控系统将变 成以 PLC 为主的控制系统 4 用于机器人控制 随着工厂自动化网络的形成 使用机器人的领域将越来越广 对于机器人 许 多使用单位也选用 PLC 来控制 自动地处理它的各种机械动作 如美国 JEEP 公司 焊接自动线上使用的 29 个机器人 每个都有一个 PLC 进行控制 5 用于组成多级控制系统 近年来 随着自动化控制技术的发展 不但能实现生产过程自动化 还可使生 产过程长期在最佳状态下运行 这就需要把生产过程自动化和信息管理自动化结合 起来 高功能的 PLC 具有较强的通讯联网功能 PLC 之间 PLC 与上位机之间可以 通讯 从而形成多级控制系统 在我国 PLC 的应用最近几年发展很快 首先应用于一些大中型现代化工厂的 引进工程上 如上海宝山钢铁 集团 公司 武汉钢铁 集团 公司和首都钢铁总 公司等大型钢铁企业 另外 在旧设备的技术改造上 PLC 的应用也较广泛 且取 得了可观的经济效益 在产品设计方面 PLC 的应用不断扩大 尤其在机械制造业 中发展较快 在其他方面 各工厂和研究单位也都不断推出由 PLC 控制的新产品 1 3 PLC 的主要功能和特点 1 3 1 PLC 的主要功能 PLC 的主要功能有 逻辑控制 定时控制 数据控制 PLC 具有数据处理能力 计 数控制 步进 顺序 控制 PID 通信和联网 另外 PLC 还有许多特殊功能模块 适 用于各种特殊控制的要求 如 定位控制模块 CRT 模块 1 3 2 PLC 的主要特点 PLC 的主要特点如下 1 高可靠性 所有的 I O 接口电路均采用光电隔离 使工业现场的外电路与 PLC 内部电 路之间电气上隔离 各输入端均采用 R C 滤波器 其滤波时间常数一般为 10 20ms 各模块均采用屏蔽措施 以防止辐射干扰 良好的自诊断功能 一旦电源或其他软 硬件发生异常情况 CPU 立即采 用有效措施 以防止故障扩大 大型 PLC 还可以采用由双 CPU 构成冗余系统或有三 CPU 构成表决系统 使可靠性进一步提高 共 页 第 10 页 装 订 线 2 丰富的 I O 接口模块 PLC 针对不同的工业现场信号 如 交流或直流 开关量或模拟量 电压或电流 脉冲或电位 强电或弱电等 有相应的 I 0 模块与工业现场的器件或设备 如 按钮 行程开关 接近开关 传感器及变送器 电磁线圈 控制阀等直接连接 另外为了 提高操作性能 它还有多种人机对话的接口模块 为了组成工业局部网络 它还有 多种通讯联网的接口模块 等等 3 采用模块化结构 为了适应各种工业控制需要 除了单元式的小型 PLC 以外 绝大多数 PLC 均 采用模块化结构 PLC 的各个部件 包括 CPU 电源 I O 等均采用模块化设计 由机架及电缆将各模块连接起来 系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合 4 编程简单易学 PLC 的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式 对使用者来说 不 需要具备计算机的专门知识 因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握 5 安装简单 维修方便 PLC 不需要专门的机房 可以在各种工业环境下直接运行 使用时只需将现场 的各种设备与 PLC 相应的 I O 端相连接 即可投入运行 各种模块上均有运行和故 障指示装置 便于用户了解运行情况和查找故障 1 3 3 PLC 的发展趋势 PLC 通常在两个方向上发展 一是朝体积更小 速度更快 功能更强 价格更 低的方向发展 使 PLC 的使用范围不断扩大 达到了遍地开花的程度 二是朝大型 化 网络化 多功能方向发展 不断提高其功能 以便与现代网络相连接 组建大 型的控制系统 在具体技术方面 PLC 在以下几个方面得到了发展 1 在 PLC 编程语言方面 为了完成复杂的控制功能 发展了功能块流程图语言 与计算机兼容的高级语 言及专用 PLC 语言等多种语言 现在 大多数 PLC 公司已开发了图形化编程组态 软件 该软件提供了简捷 直观的图形符号及注释信息 使得用户控制逻辑的表示 更加直观明了 操作和使用也更加方便 2 I O 模块智能化和专用化 各模块本身具有 CPU 能独立工作 可与 PLC 主机并行操作 在可靠性 适应 性 扫描速度和控制精度等方面都对 PLC 做了补充 3 网络通信功能标准化 由于可用 PLC 构成网络 因此 各种 PC 图形工作站 小型机等都可以作为 PLC 的监控主机和工作站 能够提供屏幕显示 数据采集 记录保持及信息打印功 能 4 控制技术冗余化 共 页 第 11 页 装 订 线 采用双处理器或多处理器 由操作系统控制转换 增加了控制系统的可靠性 5 机电一体化 可靠性高 功能强 体积小 重量轻 结构紧凑及容易实现机电一体化是 PLC 发展的重要方向 6 控制与管理功能一体化 随着 VLSI 技术和计算机技术的发展 在一台控制器上可同时实现控制功能和 信息处理功能及网络通信功能 采用分布式系统可实现广泛意义上的控管一体化 1 4 输煤程控配煤控制系统应用研究工业背景及意义 随着我国电力事业的飞速发展 火电厂单机容量及生产过程的控制规模不断增 大 运行参数越来越高 主辅机及其相应的热力设备和系统更加复杂 输煤系统是 电力生产燃料供应的有利保证 是电厂辅助系统的重要组成部分 因此在输煤系统 中选择比较有优势的 PLC 控制系统 整个控制过程具有正常运行及事故处理 各种 参数的监测 报警信号的发出 装置的调节 控制及设备危险时的保护功能 实践 证明 PLC 系统可以有效的防止事故扩大 保证设备和人身的安全 目前输煤系统实现了程序控制和 MCGS 系统监视 这些对提高输煤系统的可靠性 自动化程度 减少岗位人员和他们的劳动强度 加强输煤过程的运行管理和节能管理 实现状态检修具有非常重要的意义 由于电厂输煤系统粉尘和噪声比较大 设备运行环境恶劣 由传统的常规电器构成 的控制系统运行可靠性差 而可编程控制器具有可靠性高 抗干扰能力强 扩充方便 组 合灵活 控制程序改写方便 体积小 重量轻 施工工作量减少 功能完善的特点 因此由其 构成的输煤控制系统目前得到普遍应用 由于输煤系统的设备多 传输距离长 故 障因素多 现场及时发现故障比较难 每台设备都拥有各自的控制系统 因此如何组织 和管理好这些设备 实时直观 清晰地监视现场情况 及时发现输煤系统中的各种故障 使 整个输煤系统在最高效率状态下运行 是国内火电厂输煤专业发展中需要解决的首要 问题 全集成化的输煤过程控制器网络是能够满足对输煤设备的管理与控制要求的 较好途径 这里采用网络配置 以期达到各设备之间的协调和统一管理 本课题就是 针对电厂输煤的特殊的 恶劣的环境 运用现代高科技控制及监控技术来高效地完 成输煤任务 代替大量劳动力 提高人身及设备的安全 通过对输煤程控系统的深 入研究 对改变当前我国电力企业输煤管理的落后状态 实现其高度自动化有着重 要的应用价值 1 5 毕业论文的主要任务 整个输煤控制系统是火电厂十分重要的支持系统 它是保证机组稳发满发的重 要条件 分煤配煤系统是输煤系统的一个组成部分 为了保证后续设备的安全及锅炉 的安全运行 必须保证各原煤仓既不能满仓溢出 又不能空仓而中断供煤 故配煤系统 的安全可靠 对整个系统良好运行 有及其重要的作用 共 页 第 12 页 装 订 线 本课题的基本任务有以下几个方面 1 用 PLC 技术实现基本煤仓配煤功能 包括低位优先配煤 顺序配煤 余煤配 煤 在程控自动配煤方式下 当煤仓顶皮带运行时 即开始进行自动加仓配煤 加 仓时 系统根据各仓的储煤量 1 首先对出现低煤位的煤仓优先配煤 2 当所有 仓的低煤位都消失后 顺序配煤至各仓都出现高煤位 3 顺序配煤过程中 若某仓 又出现低位 则立即转向该仓进行低位优先配煤 至该仓低位消失后 延时 120 秒 又返回顺序配煤的仓继续顺序配煤 4 顺序配煤至所有的仓都出现高位 发出程配 完毕信号 运行流程从煤源开始顺煤流方向延时停机 5 停机信号发出后 皮带上 的余煤均匀分配给各仓 直至煤仓顶部皮带停止运行 另外 还要具备手动配煤功能 手动配煤 是在工作站上用功能键 根据工 作站 CRT 上显示煤仓储煤量情况 一对一抬 落犁煤器的控制操作 2 运用 MCGS 软件制作监控画面 控制方式的选择设置 能显示输煤工艺流程 全貌图 工艺流程局部图 设备运行动态显示 煤仓高低位报警显示 动态料位显 示 犁煤器抬 落状态显示等 MCGS 为用户提供了解决实际工程问题的完整方案 和开发平台 完成现场数据采集 实时和历史数据处理 报警和安全机制 流程控 制 动画显示 趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能 共 页 第 13 页 装 订 线 第二章 输煤系统的工艺流程 2 1 概述 基于输煤控制系统在整个火电厂中的重要性 且煤场面积大 工作环境恶劣 人工作业通讯难以畅通 利用现代成熟技术 PLC 和现代总线网络通讯实现其控制功 能 输煤系统是火力发电厂中较为宠大的一个公用系统 随着我国电力工业的迅速 发展 火电厂的装机容量和单机容量都日益增大 输煤系统的规模也大幅度的上升 对其控制方式 运行水平的要求也越来越高 输煤程控系统主要是以可编程控制器 为主 实现输煤系统的自动化控制 与强电集中的控制相比 在技术上具有控制功 能强 编程简单 实现工艺联锁方便 可省去大量的硬接线 维护方便 可在线修 改等特点 PLC 不仅能完成复杂的继电器控制逻辑 而且也能实现模拟量的控制 甚至智能控制 并能实现远程通讯 联网及上位机监控等 可为全厂实现计算机控制 和管理创造条件 对地域分布较广的实现计算机控制和管理创造条件 对地域分布 较广的系统还可以增加远程控制站及闭路电视监视系统 电厂输煤系统以皮带输送机为主 主要设备有皮带输送机 碎煤机 筛煤机 给 煤机 堆取料机 翻车机 三通电动挡板 除铁器 皮带秤 原煤取样装置 除尘 器 犁煤器等 主要保护装置有皮带跑偏 皮带打滑 皮带速度 皮带撕裂 皮带 拉绳 落煤管堵煤 设备跳闸 设备过负荷等 测量信号主要有高低煤位信号 煤 仓秤重信号 犁煤器抬落到位信号 挡板到位信号 设备启停信号 设备运行电流 信号等 主要控制信号有启动令 停车令 抬令 落令 启车预告铃 声光报警等 这些检测信号和控制信号大多数为开关量信号 一般皮带均安装双路 可以一路运行 一路备用 也可双路运行 皮带之间通过三通挡板连接 皮带机将煤送至煤仓间 一般 一台机组对应 4 个 5 个原煤仓 仓上有两条皮带机 每个仓上有 2 台 4 台犁煤器 用犁 煤器将皮带上的煤分别送至各原煤仓 二条输煤皮带互为备用 因此 从给煤机到 煤仓的整水输煤过程 有多种煤流的选择 这一切都靠犁煤器的抬起和落下来实现 2 2 输煤系统的主要组成 2 2 1 上煤系统 上煤系统又分自动化控制 联锁手动 解锁手动和就地控制 自动化控制方式 是根据代编制程度 先按动 3 一 6 个分程序按纽 选择运行流程 并进行正误判断 流程上的有关设备自动按顺序启停 联锁手动是在控制台上对已选择好的流程按顺 序一对一启停设备 解锁手动无需预选流程 可以在自动化控制室启停任何一台设 共 页 第 14 页 装 订 线 备 就地控制是操作人员在设备现场对设备进行控制 2 2 2 配煤系统 输配煤系统 在各个电厂自动化程度不一 一般输煤自动化都已经得到很好解决 但配仓逻辑复杂 人为因素多 对传感器的稳定性要求高 自动化程度不高 基本上还 是手动模式操作 集控系统只起监视作用 在设计电厂输配煤远程监控系统时 发现 该系统配仓部分的控制任务输入输出虽然不多 但是逻辑较为复杂 配仓过程是在模 拟运行员的思维在做处理 它是利用犁煤器和输煤皮带对原煤斗进行配煤 其主要 组成部分为 n 个原煤斗 对应 n 1 个输煤犁煤器 一条输煤皮带 备用的不算在内 控制系统通过调节犁煤器的起落来调整各个原煤斗的进煤 图 2 1 输煤皮 带 高 位 低 位 犁煤 器 原煤仓 图 2 1 犁煤器配煤系统 2 3 输煤程控设备的组成与控制要求 如图 1 所示 输煤系统由 IA 4A IB 一 4B 等 8 条输煤皮带和给煤机 碎煤机 分煤导槽 除尘器 除铁器等部件以及 4 个煤仓组成 可以将煤从地面的煤场以 200 比的流量输往远处的锅炉煤仓 共 页 第 15 页 装 订 线 该输煤系统是这样工作的 系统启动正常后 在煤场中用吊车抓斗把煤装入 1 号 IA 或 IB 皮带的上煤槽 也可以用推土机和给煤机直接由 2 号皮带装煤 煤流经过 运转的输煤皮带 IA IB ZA ZB 一 3A 3B 一 4A 4B 输送到 4 号皮带上 在皮带 4A 4B 上各有 3 个卸煤犁 对应 l 一 3 煤仓的入口 当要给 1 3 禅中的某个煤 仓输煤时 可使该煤仓对应的卸煤犁落下 其余的抬起 煤流在运转的 4 号皮带上 经落下的卸煤犁阻挡 就落入该煤仓中 要给 4 煤仓输煤时 把所有卸煤犁都抬起 即可 这样通过控制各卸煤犁的起落 就可以给需要装煤的煤仓输煤 在 8 条输煤 皮带中除 ZA 3A ZB 一 3B 固定外 通过分煤导槽内的挡板控制煤流方向 任意两 条相邻皮带可以交叉使用 给煤仓输煤时 A B 两路中仅有一路皮带工作 这样 在某一条皮带有故障时 输煤系统仍可完成输煤工作 根据煤中煤块大小 在需要时 可投入碎煤机 将煤块粉碎 系统中设有两个自动采样装置 定时定量地从 3 号皮 带上采集煤样 并做粉碎 缩分等处理 然后输送到样桶中 供化验分析使用 系统中的每个设备均可用现场控制 远程控制两种方式进行启动 停止操作 现场控制方式主要用于故障维修和现场紧急停机操作 远程控制是在主控室通过操纵 控制台完成控制的 有手动方式和自动方式 手动方式通过控制按钮对单个设备直 接进行操作 在设备出现故障而无法满足自动运行条件的情况下 操作员手动控制 输煤时使用 自动方式是由 PLC 程序控制的 是完成输煤工作的主要操作方式 在 此方式下 除选择输煤皮带和煤仓及是否投入给煤机 碎煤机外 一切输煤过程均 自动完成 自动运行中如出现故障 系统能发出声音报警 并在 LED 模拟显示屏上 给出故障文字显示 同时根据故障的严重程度 自动进行操作控制 共 页 第 16 页 装 订 线 2 4 输煤系统设备 表 2 1 输煤系统设备名称 序号输煤系统设备名称单位数量备注 1桥式抓斗起重机台台2单独设备不参加程 2电机振动给料机台2 3电磁振动给料机台1 4环锤式碎煤机台2 5波动筛煤机台2 6电动犁煤器台16 7缓冲滚筒台2 9皮带运输机台8 10三通挡板台3 11电子皮带秤台3 12仓壁振动器台10 13电动单轨行车台4不参加程控 14喷淋电动阀门台8 图 2 2 输煤系统工艺流程 共 页 第 17 页 装 订 线 第三章 输煤配煤控制系统的设计 3 1 输煤系统的设计原则及方案 3 3 1 设计原则 热电厂输煤线系统是整个电厂生产的生命线 控制系统直接面向生产的重要设 备 且运行环境极其恶劣 粉尘多 水汽重 振动大 控制线路长 控制逻辑复杂 因而在设计时必需遵从可靠 实用 先进开放的原则 1 可靠性 在系统中所采用的控制设备的耐用是最重要的 必需选用成熟可 靠的 2 控制产品与各类传感器 主要控制设备必须具备防尘 防水 防干扰 防 振动的能力 在信号采集 开关确认等方面加强处理 确保系统的长期稳定可靠运 行 3 实用性 输煤控制系统所设计的控制方式必须从保护安全生产 简化操 作 实现生产自动化的目标出发 对各种故障准确定位 对重要参数和控制动作及 时记录 从传统的单一依赖手工操作方式控制设备到自动控制为主 手工操作为辅 的操作方式 所有软件实现应实现全中文图形界面 且信号反应准确 操作方便 全系统真正成为一套可靠实用的输煤控制系统 4 先进性 随着控制技术 计算机技术及网络通信技术的发展 现代控制设 备提供了更加先进 成熟和强大的控制功能 输煤控制系统易于采用这些最新成果 如 PLC 技术 工业现场总线技术 分布式 I 0 技术 5 开放性 系统在设计时应充分考虑到以后足够的扩充和升级余地 在设备 选型时不仅应考察其接口的通用性与互联性 而且还应考虑到将来与全厂的信息管 理网集成 不宜采用封闭式的 自成体系的连接体系 3 3 2 总体方案的设计 以 PLC 可编程控制器 作为中心控制元件 对输煤程控分煤逻辑任务进行合理的 编程控制 工控机 PC 机 作为上位机便于远程监控操作 运用组态软件 MCGS 动画 监控 现场料位计和上 下限位行程开关作为测控信号 通过传输电缆把所测量的信号 实 时输送到 PLC 的输入控制端 经过 PLC 的逻辑运算后 输出相应的控制信号 来控制 犁煤器的抬落动作 进而完成对原煤仓的逻辑配煤 输煤程控分煤系统设计方案如图 3 1 所示 共 页 第 18 页 装 订 线 工控机 PC 机 P L C 犁 煤 器 高报 低报 上限位行程开关 下限位行程开关 图 3 1 总体方案的设计 关于 PLC 对犁煤器的控制设计 原煤仓是否加煤 取决与对应的犁煤器是否下落 到位 而犁煤器的上升 下落与停止等动作 可以通过电机的正转反转与停转来实现 而电机的正转 反转与停转又可以 PLC 的输出信号来控制 PLC 控制电机正转 反转 与停转的输入控制信号又可以通过上限位程开关和下限位行程开关控制 下限位行程 可以利用犁煤器下落后的重力压力作为压力传感器的触发信号 电机反转时带动犁煤 器上升的拉力可以作为上限位程开关的触发信号 如此 犁煤器触发上限位程开关和下限位行程开关信号 上限位程开关和下限位 行程信号作为 PLC 输入信号控制电机的正转 反转与停转 电机正转 反转与停转 控制犁煤器的上升 下落与停止等动作 图 3 2 P L C 电机动作电机动作 犁煤器动作犁煤器动作 上 下限位行程开上 下限位行程开 关关 图 3 2 PLC 对犁煤器控制关系 3 2 输煤配煤系统的全局流程 根据工程控制系统要求 首先要分析所有控制要求之间的关联 由本课题的任 务分析 本系统采用结构化程序程序变成方法 根据控制功能 规划设计主程序模 块结构流程图 如图 3 3 图 3 4 图 3 5 共 页 第 19 页 装 订 线 低报 1 仓高 报 对该低报仓加煤 低报消 失 开 始 延时 20S 对 1 仓加煤 低报 2 仓高 报 对 2 仓加煤 对该低报仓加煤 低报消 失 延时 20S 有 无 有 有 有 无 无 无 未消失 消失 消失 未消失 图 3 3 输煤程控配煤系统流程图 共 页 第 20 页 装 订 线 无 低报 3 仓高 报 对 3 仓加煤 对该低报仓加煤 低报消 失 延时 20S 低报 4 仓高 报 对 4 仓加煤 对该低报仓加煤 低报消 失 延时 20S 有 消失 未消失 无 有 有 无 消失 未消失有 无 共 页 第 21 页 装 订 线 图 3 4 输煤程控配煤系统流程图 延时 20S 低报 对该低报仓加煤 低报消 失 1 2 3 4 仓均高 报 对非高报仓加煤 该仓高 报 余煤均匀分配 顺煤流停机 结 束 有 无 未消失 消失 是 否 是 否 图 3 5 输煤程控配煤系统流程图 共 页 第 22 页 装 订 线 3 3 配煤系统的实现 假如输煤调度运行是由调度人员人工操作完成的 而这类系统对调度的实时性 要求很高 在高密度的运行条件下将不能满足原煤斗用煤运输高效 可靠的要求 调度员个人的劳动强度太大 科技的进步要求工业自动化加强 正常情况下 基本 上不需要人员现场作业 系统有自动配煤 手动配煤 就地操作 三种控制方式 自动配煤完全根据现 场的煤位信号和犁位信号 以及操作员根据现场要求所设的尾仓和检修犁 自动控 制犁的抬落 完成原煤仓的加仓配煤 手动配煤则由操作员根据现场的煤位和犁位 信号通过上位机一对一操作犁的抬落来完成原煤仓的加仓配煤 1 配煤程控 配煤程控是根据现场煤位信号进行自动配煤 有三种原则 即优先配 顺序配 余煤配 若某仓一旦出现低煤位信号 不管原来配仓在哪里进行都将立即中止而转入对 低煤位信号的仓配煤 即出现低煤位信号的仓要优先配煤 如果是有两个以上的仓 同时出现低煤位的信号 则按顺煤流方向依次配仓至低煤位信号消失后延时一段时 间 当全部低煤位消失时 各仓的配煤将按顺煤流方向依次进行 对原煤仓 每个 仓都配至高煤位出现为止 对圆筒仓 高煤位没有出现时 定时配 10 分钟 高煤位 出现时 马上转下一个 如正在进行顺序配煤时 某煤仓又出现低煤位报警 则立即转到低煤仓进行低煤位 优先配煤 配至低煤位消失后延时一段时间 然后返回到刚才顺序配的煤仓进行顺序配 煤 如遇到检修犁自动跳过 如果落犁信号发出后 10 秒后 该犁仍未落到位 则发出犁煤器卡死信号 并转 入下一犁继续配煤 因过多的犁卡死而不能自动配煤 只能用手配方式对各仓进行配煤 或者 如 果此犁不在落位 在上位机上设此犁为检修犁 继续程配 将配煤方式开关打到 手配 再按 清零 按钮 然后再将配煤方式开关打到 程配 位置 程序将重新配煤 当顺序配煤到尾仓 尾仓出现高煤位时 配煤系统即发出 程配完毕 信号 程 配完毕信号发出后 整个流程即要顺煤流方向依次停运各个设备 将皮带上的煤走 空 在流程停运之前这一段时间 配煤将返回第一个仓继续配煤 一般情况是先将 仓配至高煤位再经数秒延时 如已出现高煤位 也将再配一段时间后才转入下一仓 对检修犁会跳过不配 这一轮配完后 下一轮再重复进行 直到皮带上的余煤配完 或流程停下来 检修犁的设置都在上位机上进行 尾仓的犁在程配时处于落下位置 后面的仓 不参与配煤 设置检修犁前 需在就地将此犁打在抬起位置 在程配时不对此犁进 行控制 共 页 第 23 页 装 订 线 2 手动配煤 程控手动配仓 由操作员根据现场的煤位和犁位信号 通过上位机直接操作犁 的抬落来完成原煤仓的加仓配仓 程控手动配仓时 犁式卸料器的卡死故障仍然有 效 但不能操作已经处于就地状态的犁式卸料器 后犁先落 前犁后台 防止工作尾 仓冒煤 3 就地操作 它是当系统出现故障或因为某种情况 操作工人根据原煤仓的料位进行犁煤器 的抬 落操作 它需要首先在上位机上打到 就地 操作上 配煤运行中的检查及 注意事项 1 检查犁煤器落下时是否有刮不净煤的现象 一旦发现立即反映 以免影响分 炉计量 2 检查犁煤器的犁刀上是否有积煤和杂物缠绕 以防犁卡涩或加仓时撒煤 检查犁煤器的电源及控制熔丝完好 抬 落限位指示灯正确 3 运行中对煤仓及犁煤器多加观察 一旦发现问题立即停机进行处理 4 煤仓手配时应加强仓位监视 出现低煤位或高煤位报警时 要及时调整犁煤 器的抬 落 5 检查某仓已达超高煤位 而犁煤器却抬不起来 要立即放下该犁前犁煤器中 的一台 3 3 1 自动配煤控制程序的设计 自动配煤控制程序是自动配煤系统的核心部分 犁煤器是自动配煤系统控制的 主要对象 程序通过控制犁煤器的抬落实现对目标仓加煤 犁煤器跟煤仓之间是一 一对应的关系 煤仓皮带机头部的最后一个煤仓由皮带机直接加煤 可以看作是安装 了一个始终处于落犁状态的犁煤器 虽然煤仓是条皮带分别从两侧给煤仓加煤 但 是对于自动配煤 两侧的配煤完全是相互独立的 可以各自独立进行 自动配煤控制 程序主要包括犁煤器控制程序 煤仓煤位检测比较程序 加仓状态记忆锁定程序等 几个主要部分另外 还有包括一些辅助程序 如自动配煤启动停止程序 煤仓剩余空 间统计程序 自动停煤源程序 换仓失败判断程序 当前实际加仓仓号和尾仓仓号 指示程序等 如图所示 自动配煤控制程序的核心任务是控制犁煤器在合适的时机 抬起或落下 共 页 第 24 页 装 订 线 自动配煤启动 犁煤器状态 是目标工作 苍犁煤器 是当前 工作苍犁煤器 停止 自动配煤 目标工作苍 犁煤器落到位 原工作苍犁 煤器落到位 原工作苍犁煤 器是尾梨 目标工作苍补 低请求与当前工作苍无低位报警 或者是当前工作苍加仓结束 启动切换过程 15S后尾仓前移并报警 15S后重新选择工作苍 并报警 复位i切换过程 自动配煤我结束 拾到位 落到位 否 否 是是 否 否 否否 否 是 是 是是 是 图 3 6 犁煤器自动配煤程序流程图 共 页 第 25 页 装 订 线 3 4 输煤控制系统原煤仓料位计 工业自动化生产过程中料位是主要测量参数之一 随着工艺要求的提高 料位 作为一个重要的过程参数日益引起大家的关注 料位测量方法 进行高 低位检测 的称之为料位开关 有 阻旋式 电容式 进行连续料位测量的有 超声波式 雷 达式 射线料位计 这些方法都有各自的适用范围 根据不同环境及物位检测方 法的适用性来作为选用的依据 3 4 1 常用料位计简介 1 阻旋式料位计 利用传动轴与离合器相连接 在未接触物料时 马达保持正常运转 当叶片感 到物料阻力时 马达停止转动 机构同时输出一节点信号而测出料位高度 随后另 一个微动开关动作 切断电动机电源使其停转 只要此料位不变 该状态便一直保 持下去 当料位下降至叶片失去阻挡时 检测机构便依靠弹簧拉力使其恢复原始状 态 一个微动开关先动作 接通电动机电源使其旋转 随后另一个微动开关动作发 出无料信号 只要没有物料阻挡检测叶片的转动 其状态也将一直保持下去 该料位计多用作粉状物料料仓的料满开关 安装使用时应注意 1 为防止使用中物料冲击 库侧安装时应在检测叶片上方料仓内壁的上方安装 防护板 2 如采用加长轴顶置垂直安装 则应在轴套外安装保护套筒 2 电容式料位开关 利用感