火电厂输煤系统论文(火电厂输煤程控系统的设计及应用)

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(天津蓝巢电力检修有限公司  天津  300380)

前言

由于电厂的长时间不间断运行是常态，输煤系统要具备一定的稳定性和可靠性，太过频繁的输煤事故停机将会造成电厂巨大的经济损失。因此，本着安全运行和节约成本的原则，采用科学的控制方法，高效现代的系统控制器，可靠性稳定性俱佳的输煤设备，综合这些，才能使输煤控制系统长期稳定运行，为电厂发电实现坚实的基础。

1、输煤系统简介

1.1输煤系统功能及特点

1.1.1输煤系统在电厂中的功能

火力发电厂的输煤系统是辅机系统的一个重要组成部分，输煤系统承担从煤源(卸船机、翻车机、卸车机、汽车卸煤沟等)至储煤场，再由储煤场到主机煤仓，或者直接到主机煤仓的卸煤、贮煤、上煤和配煤任务；计算单台锅炉的耗煤量，结合锅炉发电量，得出锅炉发电效率；同时记录设备启停和故障次数，方便设备检修和维护。

1.1.2输煤系统运行地点、环境、意义

输煤系统具有控制设备多、分布广、工作环境恶劣，操作频繁及维护工作量大等特点。对输煤系统综合运用计算机现代化管理、自动控制、经营管理等技术，有助于提高生产管理水平，提高系统的运行效率，降低输煤设备单耗，从而提高整个电厂的经济效益。因此，实现输煤系统的程控与信息化具有非常重大的现实意义。

1.2输煤控制系统介绍

1.2.1输煤控制系统内容

火电厂输煤程控系统包括：上煤系统、配煤系统、上位计算机监控，实现各种管理功能。主要控制对象包括：给煤机、三通挡板、皮带机、碎煤机、滚轴筛、除铁器、振打器、犁式卸煤器、翻车机、卸船机、斗轮机、皮带秤、入炉煤取样装置等设备。此外，火力发电厂输煤系统一般还有工业电视监控系统和除尘装置等。

1.2.2输煤控制系统特点

输煤控制系统的特点是：整个系统控制很分散，覆盖距离远，现场环境恶劣，粉尘、潮湿、振动、噪音、电磁干扰等都比较严重，且受控设备大多数都是强电设备，干扰严重。控制使用的PID较少，顺控较多。

输煤控制系统作为火电厂一个局部控制系统，其控制相对单一、独立；是以开关量逻辑控制为主，模拟量为辅并伴有少量调节回路的系统。控制设备选用应充分考虑选择适合其控制特点的控制设备，最大化利用其功能资源，减少造价。

2、PLC，DCS控制系统的比较

2.1PLC和DCS控制系统的概念

PLC控制和DCS控制系统不是一个逻辑层次上的概念。PLC是以功能命名，DCS是以体系结构命名。

2.1.1PLC简介

PLC—programmablelogiccontroller可编程逻辑控制器采用微处理机技术、适应工业现场的恶劣环境、擅长处理逻辑变量的控制计算机系统。

（1）从开关量控制发展到顺序控制、运算处理，是从下往上的。

（2）逻辑控制、定时控制、计数控制、步进(顺序)控制、连续PID控制、数据控制—PLC具有数据处理能力、通信和联网等多功能。

（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。

（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作为主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。

（5）PLC网络既可作为独立DC，也可作为DCS的子系统。

（6）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。

2.1.2DCS简介

DCS—distributedcontrolsystem分散控制系统以计算机、通信和屏幕显示技术为基础，实现对生产过程的数据采集、控制和保护功能，并实现数据共享的多计算机监控系统。其主要特点是功能分散、操作显示集中、数据共享、I/O为电的物理量信号。根据生产过程的需要可以做到硬件布置的分散。

(1)分散控制系统DCS是集4（Communication，Computer，Control、CRT）技术于一身的监控技术，是第四代过程控制系统。既有计算机控制系统控制算式先进、精度高、响应速度快的优点，又有仪表控制系统安全可靠、维护方便的要求。

(2)从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。

(3)是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。

(4)模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。是由几台计算机和一些智能仪表智能部件组成，并逐渐地以数字信号来取代模拟信号。

(5)一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。

(6)DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。

(7)用于大规模的连续过程控制，如石化、大型电厂机组的集中控制等。

2.2PLC和DCS控制系统技术性能比较

2.2.1技术比较

在两个系统之间做选择，最重要的是先从技术上了解并做比较。以下我们从技术核心、发展方向、数据处理能力、通信网络、组态功能、安全性、人机交互等多个方面进行全面比较。具体见表1。

表1 PLC和DCS控制系统技术比较

2.2.2小结

PLC是一种控制“装置”，DCS是一种“分散式控制系统”，两者是“装置”与“系统””的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能。

PLC和DCS控制器的主要差别是在开关量和模拟量的运算上，即使后来两者相互有些渗透，但是仍然有区别。80年代以后，PLC除逻辑运算外，也增加了一些控制回路算法，但要完成一些复杂运算还是比较困难，PLC用梯形图编程，模拟量的运算在编程时不太直观，编程比较麻烦。但在解算逻辑方面，表现出快速的优点。而DCS使用功能块封装模拟运算和逻辑运算，无论是逻辑运算还是复杂模拟运算的表达形式都非常清晰，但相对PLC来说逻辑运算的表达效率较低。

DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便，PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。所以从技术角度来看，DCS在“大系统”的发展趋势上是优于PLC的。

2.3PLC和DCS控制系统经济性能比较

2.3.1输煤控制系统IO点数

纳入输煤控制系统的设备根据工艺系统确定，输煤控制系统的I/O点数量以满足输煤工艺系统自动化为目标。在输煤控制室内，运行人员可对输煤系统各重要设备进行启/停控制、正常运行的监视和调整及异常与事故工况的处理。

2.3.2经济比较

此数据为上述系统平均价格统计，具体见表2。

表2  PLC和DCS控制系统经济比较

2.3.3小结

在热工自动化领域，主厂房控制系统基本上毫无例外地使用DCS。而在辅助车间才使用PLC。其主要原因是早期的DCS系统非常昂贵，人们认为辅助车间的运行可以间断，可靠性要求不是很高，且模拟量控制要求较少，从降低成本的角度出发，往往选择PLC来构建控制系统。而锅炉、汽机和发电机的控制系统，要求长期稳定可靠地运行，信号中含有相当比例的模拟量，从系统的性能出发，人们不得不选择了昂贵的DCS。

目前，不论是国产还是进口，DCS的价格下调幅度较大，而PLC的价格下调幅度却并不如DCS明显。采用DCS控制与采用PLC控制，在经济上已经基本相同或者稍贵一些，人们自然考虑选用技术优越的DCS控制系统。

3、输煤控制系统的发展趋势

现代发电厂控制系统中，输煤系统大都使用PLC。当然，从控制功能性的实现上，当然，输煤系统仍然可以继续选择PLC控制。但是随着国内电厂装机容量的不断扩大及电力系统改革的推进，全厂控制设备的统一硬件平台要求，以及输煤控制系统纳入全厂辅助控制系统的要求，火力发电厂输煤控制系统采用DCS控制的逐渐增多。输煤系统控制的要求的不断提高，DCS系统进入输煤系统控制已成为趋势。

4、结论

DCS和PLC作为计算机技术和控制技术结合的产物，为火电厂热工自动化水平的提高都做出了各自的贡献。从技术上看，DCS在“大系统”的发展趋势上是优于PLC的；从经济上看，DCS与PLC是越来越接近的；从总的发展上看，全厂统一硬件平台，统一监控是系统化、规范化、现代化是符合现代电厂发展趋势的。所以，我们应该顺应此发展趋势，在以后的工程设计中，逐渐将输煤控制系统纳入DCS控制范围。

参考文献：

[1]曾彬,秦岭,汪后港.火力发电厂输煤系统运行状况分析及评价研究[J].煤质技术,2017(04):13-17+56.

[2]张刚.基于PLC的现代电厂输煤程控系统设计[J].内蒙古石油化工,2014,40(24):57-58.