給煤機(jī)是CFB鍋爐重要的輔機(jī)設(shè)備。給煤機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況直接影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。某電廠自投運(yùn)以來，給煤機(jī)控制系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)控制器故障、給煤量信號(hào)波動(dòng)等問題，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，有必要對(duì)其出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入分析，對(duì)設(shè)備進(jìn)行改造及控制邏輯優(yōu)化，以滿足機(jī)組的控制要求，確保機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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　　設(shè)備概況

　　某電廠135MW等級(jí)循環(huán)流化床鍋爐爐前布置4臺(tái)耐壓式電子皮帶稱重給煤機(jī)。DCS系統(tǒng)選用杭州和利時(shí)公司的MACSV控制系統(tǒng)。給煤機(jī)控制采用就地和DCS遠(yuǎn)方操作兩種控制方式。給煤機(jī)就地控制柜布置在給煤機(jī)平臺(tái)上，就地控制柜操作面板上設(shè)置報(bào)警指示燈、操作開關(guān)和積算控制器。給煤量通過控制變頻器輸出頻率調(diào)節(jié)給煤機(jī)轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。給煤機(jī)積算控制器具有煤量就地顯示、給煤量自動(dòng)調(diào)節(jié)、斷煤報(bào)警等功能。給煤機(jī)內(nèi)底部布置有鏈?zhǔn)焦伟迩鍜哐b置，用于清掃皮帶輸送過程中灑落的煤。為減小對(duì)刮板的磨損，清掃裝置控制采用由控制柜內(nèi)的時(shí)間繼電器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)清掃，同時(shí)設(shè)置清掃斷鏈報(bào)警保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)清掃斷鏈報(bào)警時(shí)連鎖停止清掃電機(jī)運(yùn)行。給煤機(jī)啟停、保護(hù)連鎖控制功能由控制柜內(nèi)的繼電器實(shí)現(xiàn)。給煤機(jī)本體結(jié)構(gòu)和信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)如圖1所示。

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　　給煤機(jī)控制系統(tǒng)存在的問題

　　自機(jī)組投運(yùn)以來，頻繁出現(xiàn)因給煤機(jī)控制系統(tǒng)故障造成給煤機(jī)停運(yùn)，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷變動(dòng)甚至停爐的事件。給煤機(jī)控制系統(tǒng)存在的問題：由于現(xiàn)場灰塵大和控制柜密封不嚴(yán)密，造成積算控制器、繼電器、接觸器等設(shè)備積灰嚴(yán)重，設(shè)備故障率較高；給煤機(jī)出口超溫報(bào)警存在測(cè)量精度低、斷煤報(bào)警信號(hào)經(jīng)常誤報(bào)；由于控制柜內(nèi)的強(qiáng)、弱電信號(hào)線未分開布置，存在信號(hào)回路抗干擾能力差的問題，造成給煤量指令和反饋信號(hào)出現(xiàn)較大波動(dòng)等問題。

　　上述諸多問題嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)給煤機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)施改造。

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　　給煤機(jī)控制系統(tǒng)改造及控制邏輯優(yōu)化

　　基于給煤機(jī)控制系統(tǒng)存在的問題，為滿足機(jī)組控制水平的要求，需要對(duì)給煤機(jī)控制系統(tǒng)出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入分析和研究，提出相應(yīng)的改造和優(yōu)化方案，并對(duì)給煤機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)施改造，利用DCS系統(tǒng)靈活的組態(tài)功能實(shí)現(xiàn)控制功能的擴(kuò)展和邏輯優(yōu)化以提高控制系統(tǒng)的可靠性。給煤機(jī)控制系統(tǒng)改造內(nèi)容包括硬件設(shè)備改造、控制邏輯改進(jìn)和優(yōu)化。

　　4.1 給煤機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)備改造

　　4.1.1 給煤機(jī)控制系統(tǒng)電纜布置不合理改造

　　原給煤機(jī)就地控制柜設(shè)計(jì)安裝中，將強(qiáng)、弱電電纜布置在同一線槽，容易引起對(duì)弱電信號(hào)的干擾。尤其是弱電信號(hào)屏蔽效果不好時(shí)，受強(qiáng)電信號(hào)干擾更加嚴(yán)重，如：清掃電機(jī)啟停時(shí)造成給煤量信號(hào)波動(dòng)。另外，給煤機(jī)稱重傳感器信號(hào)線布置不合理，信號(hào)線未做固定防護(hù)措施，多次出現(xiàn)信號(hào)線因皮帶運(yùn)行跑偏造成刮破磨損，雖采取一些臨時(shí)固定措施，但未能從根本上消除隱患。因此，需要對(duì)布線進(jìn)行整理和固定以避開皮帶跑偏區(qū)域。

　　優(yōu)化改造內(nèi)容：在整體改造中對(duì)信號(hào)線重新布置，拆除多余的信號(hào)線，將給煤機(jī)就地控制柜內(nèi)的強(qiáng)、弱電信號(hào)線分開布置，并做好信號(hào)防干擾措施。重新布置和固定給煤機(jī)內(nèi)部的控制電纜，避開給煤機(jī)皮帶跑偏區(qū)域。

　　4.1.2 給煤機(jī)出口溫度高報(bào)警測(cè)點(diǎn)改造

　　原設(shè)計(jì)電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)安裝在給煤機(jī)頭部頂端，測(cè)溫元件存在測(cè)量精度低，可靠性差等問題。

　　優(yōu)化改造內(nèi)容：在給煤機(jī)出口落煤管外壁安裝K分度熱電偶測(cè)溫元件并敷設(shè)補(bǔ)償導(dǎo)線，將信號(hào)線引入DCS控制柜內(nèi)。

　　4.2 給煤機(jī)控制邏輯改進(jìn)和優(yōu)化

　　給煤機(jī)控制邏輯改進(jìn)和優(yōu)化包括：①取消原給煤機(jī)積算控制器內(nèi)部調(diào)節(jié)器控制功能，在DCS組態(tài)中增加自動(dòng)控制邏輯。②利用DCS邏輯控制（梯形圖）取代原就地控制柜內(nèi)由繼電器實(shí)現(xiàn)的給煤機(jī)連鎖保護(hù)、給煤機(jī)清掃裝置控制功能。③給煤機(jī)出口溫度高、斷煤報(bào)警控制邏輯改進(jìn)和優(yōu)化。

　　4.2.1 給煤機(jī)給煤量自動(dòng)控制邏輯改進(jìn)和優(yōu)化

　　原給煤機(jī)給煤量自動(dòng)控制功能由積算控制器內(nèi)部的控制單元來實(shí)現(xiàn)，控制器接收給煤量設(shè)定指令與給煤量反饋信號(hào)，經(jīng)調(diào)節(jié)器運(yùn)算輸出至變頻器控制給煤機(jī)轉(zhuǎn)速。由于控制器未設(shè)置限幅和切除自動(dòng)控制功能，采用積算控制器控制給煤量帶來的問題：①當(dāng)輸煤破碎系統(tǒng)煤粒度控制不好或是因煤質(zhì)問題造成給煤機(jī)入口堵煤時(shí)，會(huì)造成給煤機(jī)出現(xiàn)全速運(yùn)行的可能。由此帶來給煤機(jī)皮帶磨損加劇、變頻器輸出過力矩、給煤量大幅度波動(dòng)，嚴(yán)重影響鍋爐的安全運(yùn)行。②給煤機(jī)就地控制柜密封不嚴(yán)密，控制器積灰嚴(yán)重，影響控制器散熱和精度的輸出，造成煤量顯示不準(zhǔn)，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)控制器故障，降低控制器使用壽命。

　　給煤機(jī)給煤量的精準(zhǔn)控制對(duì)CFB鍋爐床溫均勻性影響很大。原組態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)控制邏輯只設(shè)置控制手操器，給煤量由運(yùn)行人員手動(dòng)控制，存在給煤量控制不精準(zhǔn)的問題。

　　優(yōu)化改造的內(nèi)容：為解決給煤機(jī)積算控制器存在的問題，在DCS組態(tài)中增加給煤自動(dòng)控制邏輯。同時(shí)，對(duì)原控制接線方式由原來的積算控制器輸出至變頻器改為DCS輸出至變頻器。給煤機(jī)給煤量自動(dòng)控制邏輯如圖2所示。

　　為消除因給煤機(jī)入口堵煤時(shí)出現(xiàn)的皮帶全速運(yùn)行的安全隱患。增加自動(dòng)控制切手動(dòng)控制邏輯條件：①控制指令和給煤量偏差大于5t/h。②給煤量信號(hào)品質(zhì)判斷為壞點(diǎn)。③給煤量設(shè)定值大于30t/h。④變頻器故障。⑤實(shí)時(shí)給煤量低于0.2t/h。為便于運(yùn)行人員監(jiān)視變頻器運(yùn)行狀況和給煤機(jī)入口是否堵煤，需要增加變頻器頻率反饋信號(hào)。給煤機(jī)給煤量自動(dòng)控制切手動(dòng)邏輯如圖3所示。

　　4.2.2 給煤機(jī)出口溫度高報(bào)警邏輯優(yōu)化

　　原給煤機(jī)出口溫度高報(bào)警信號(hào)取自電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)接點(diǎn)輸出，該信號(hào)直接送至DCS做單點(diǎn)報(bào)警，存在測(cè)量精度低，可靠性差等問題。另外，DCS未設(shè)計(jì)給煤機(jī)出口溫度監(jiān)視測(cè)點(diǎn)，無法監(jiān)視給煤機(jī)出口溫度，需要在DCS畫面增加給煤機(jī)出口溫度測(cè)點(diǎn)。

　　優(yōu)化改造的內(nèi)容：針對(duì)原給煤機(jī)出口溫度高報(bào)警設(shè)計(jì)存在的問題，在DCS組態(tài)增加當(dāng)落煤管壁溫大于80℃時(shí)超溫報(bào)警邏輯。為便于運(yùn)行人員監(jiān)視給煤機(jī)出口溫度情況，在DCS畫面增加給煤機(jī)出口溫度顯示測(cè)點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，為避免爐膛熱煙氣反竄燒損給煤機(jī)，增加當(dāng)落煤管壁溫大于90℃時(shí)，停止相應(yīng)給煤機(jī)運(yùn)行，并連鎖關(guān)閉給煤機(jī)出口氣動(dòng)插板門控制邏輯。給煤機(jī)出口溫度高報(bào)警邏輯如圖4所示。

　　4.2.3 給煤機(jī)斷煤報(bào)警邏輯優(yōu)化

　　原設(shè)計(jì)斷煤報(bào)警信號(hào)取自積算控制器內(nèi)部邏輯運(yùn)算輸出，該報(bào)警信號(hào)經(jīng)常出現(xiàn)誤報(bào)的現(xiàn)象。當(dāng)控制器故障時(shí)，同樣會(huì)影響該報(bào)警信號(hào)的輸出，該報(bào)警信號(hào)的可靠性差，為此利用DCS組態(tài)邏輯取代原來的積算控制器斷煤報(bào)警。

　　優(yōu)化改造的內(nèi)容：取消原給煤機(jī)積算控制器輸出的斷煤報(bào)警信號(hào)，在DCS組態(tài)中增加斷煤報(bào)警邏輯。斷煤報(bào)警邏輯如圖5所示。

　　4.2.4 給煤機(jī)順序控制邏輯改進(jìn)

　　梯形圖是按照控制邏輯要求和連接規(guī)則將圖形符號(hào)進(jìn)行組合或排列所構(gòu)成的表示PLC輸入、輸出之間的邏輯關(guān)系圖形，具有清晰、直觀、可讀性強(qiáng)的特點(diǎn)，是目前使用最多的編程語言。梯形圖具有組態(tài)靈活、功能完善、簡化了硬件線路，提高了可靠性、工程應(yīng)用較為方便的特點(diǎn)，可以代替繼電器能使用的場合。

　　原給煤機(jī)就地控制柜密封不嚴(yán)密，控制柜中的繼電器、接觸器等積灰嚴(yán)重，設(shè)備故障率高，檢修維護(hù)量工作增加。針對(duì)上述出現(xiàn)的問題，利用梯形圖的各種優(yōu)點(diǎn)對(duì)給煤機(jī)順序控制系統(tǒng)實(shí)施改造。

　　優(yōu)化改造內(nèi)容：通過以上分析利用DCS系統(tǒng)組態(tài)靈活的特點(diǎn)，采用梯形圖取代原來故障率高的繼電器，將接觸器集中布置在環(huán)境條件較好的區(qū)域，對(duì)照梯形圖增加所需的控制元件，將控制接線引入DCS系統(tǒng)。給煤機(jī)順序控制梯形如圖6所示。