全集成自动化控制系统 — TIA在电厂输煤控制中的应用

项目简介
火力发电厂锅炉的单炉/单磨燃煤的计量准确问题一直是 影响电厂发电成本正平衡统计的顽症，更是燃煤发热量和 锅炉燃烧效率统计计算尚无法解决的棘手问题，大多数早 期的火力发电厂都因此存在着生产成本核算方面的问题。某 电厂曾委托本公司对该厂的输煤控制和入炉煤计量系统进 行全面改造，以解决生产成本核算问题。鉴于该工程要在 整个电厂正常发电的情况下进行，且改造的内容比较大, 涉及的面比较广，因此决定分两步对该项目进行改造，先 期进行输煤控制系统的改造，而后进行输煤入炉煤软测量 的改造，以期最终达到单炉瞬时燃料计量及动态生产成本 核算的目的。
配置及设备特点
该电厂的输煤工艺系统比一般的火力发电厂要复杂得多, 它先后由一、二期工程来构成现在的输煤系统，两个系统 之间即独立又有相互交叉的工艺连接，同时要为六台发电 机组供煤。虽然本次仅涉及煤场至入炉煤斗之间的输煤控 制系统设备改造，但为了安全可靠地实现改造，又不影响 所有机组的正常运行，因此将该项目分两步进行；第一步 先将输煤控制系统改造，而后再将入炉煤计量部分改造, 本文所介绍就是第一部分的内容。其工艺布置如图：

各工艺段所包含的设备有输煤皮带机、叶轮给煤机、往复式给煤机、碎煤机、滚轴筛、带式除铁器、圆盘除铁器、精 细除铁器、犁煤器、切换挡板、拉绳开关和跑扁开关等组 成。其它如撕裂，打滑，堵煤等保护开关均不进本控制系 统。
系统结构
根据现场的实际状况和输煤工艺控制的技术规范要求；我 公司推荐采用SIEMENS TIA的系统结构。以满足输煤系统 狭长的输煤栈桥在一侧布置的电缆桥架，该桥架既要敷设6000VAC动力电缆，又同时要敷设控制和通讯电缆，因此 电缆周围的共模和差模干扰信号必然要影响控制系统的通 讯质量，甚至于使得控制系统不能正常工作。为此我公司 选用 PROFIBUS-DP现场总线来组成网络。用光电交换机 OLM来完成与主控制器之间的信号交换，因为采用了光 纤传输通讯，可将电磁场对通讯设备的干扰影响降至最低 程度，真正达到阻断干扰的目的。
它以主控制器AS-417-2作为主站，通过以太网交换机 ESM连接到四台安装有以太网卡CP-1613的工控机上，每 台的HIM系统界面选用WIN CC V5.2版本，主控制器除了 自身带有的 PROFIBUS-DP 接口外，另外又配了一块 PROFIBUS-DP模件；这样可以组成两个相对独立的光纤 环网，亦便于两个输煤系统的布置；一个接口连接一期输煤系统上的六只OLM光电交换机，另一个接口连接二期输煤系统上的五只OLM光电交换机。其系统拓扑图如右图。

结束语
由于工艺控制技术规定的要求，所有控制设备都必须配置 就地控制开关按钮，因此这里选用了开关按钮盒作为就地 控制所需。但由于按钮盒与电机启动器不能在Asi层之间 直接进行相互通讯，而必须通过主控制器方能完成它们之 间的数据交换，为此这种配置不能满足就地后备控制的技 术要求。SIEMEN现场执行器MOTOR STARTER的停产是 本方案的大遗憾。
本控制系统由于当时存在经费问题，没有选用H型冗余控制器，应该是本控制系统不足的地方。另外该项目是老厂 改造项目，有些控制设备不能作彻底改造，亦带来了些须 遗憾。对于像输煤系统的控制如果能在新建厂设计时就将 控制与电气高、低压开关、变频设备、燃料计量一起整体 考虑，那将是一套很完整的TIA系统。