[发明专利]火力发电厂输煤系统用电力线式现场总线综合控制系统

说明书

技术领域

本发明属于电力线式现场总线控制技术领域，尤其是涉及一种火力发电厂输煤系统用电力线式现场总线综合控制系统。

背景技术

现如今，我国的电力生产仍是以燃煤型的火力发电为主，火力发电厂主要的三大辅助系统有：燃煤输送系统、水网系统和灰渣系统，其中输煤系统作为主要的燃料供应系统，在火力发电厂起到十分重要的作用，主要完成燃煤的卸载、存储、转运及配煤等功能。一个现代化火力发电厂的燃煤输送系统工艺复杂、设备种类多、地理布局分散、设备交叉运行、联锁要求很高。整个工艺流程中的设备分散布置在沿皮带流程3-5千米的范围内，其主要设备有：卸煤设备、皮带输送系统、堆煤机、取样系统、计量装置、给煤机、除铁器、拉紧装置、三工位档板设备、除尘器、喷洒水装置等，并由这些设备配合协调、联动工作，组合成上几十个最佳工艺运行流程，给发电机组锅炉系统提供燃料保证。

随着发电厂机组容量和建设规模的逐渐扩大，煤耗量也逐渐提高，4台600MW机组的火力发电厂，年卸煤量可达到800万吨，年供煤750万吨，平均日供煤达到2万吨，输煤系统的平均日工作时间达到16一18小时，少人值班和巡检是目前绝大多数电厂的运行模式，电厂对输煤系统的自动化性能要求也越来越高。输煤控制系统所控制的设备既有常规380V电机，既有高压电机、既有象犁煤器之类的较小的控制对象，又有象斗轮机之类的大型设备。控制量既有常规开关量DI/DO信号，又有连续料位、电流、速度、瞬时流量、电机转速监视及控制等模拟量AI/AO参数。因此，输煤程控系统是一个特例，也是一个典型常见控制系统，具有通用性，以它作为对象研究和开发现场总线设备具有代表性。

直至目前，我国各大型火力发电厂输煤系统的控制绝大部分采用PLC+计算机的集中式程控系统方案，这种控制模式从80年代开始应用到现在近20年一直没有取得新的技术突破。主要存在以下弊端：

1、集中控制系统一般设有一个主站、若干个分站。为了提高系统可靠性，主控CPU、网络设备等均为冗余配置，系统造价居高不下。

2、由于工艺设备地理位置分散，采用远程分站方式对相对集中的几个区域内的设备进行控制，如果各分站间通讯出现故障，则整个区域设备无法控制。

3、由于控制系统相对集中，而现场设备极其分散，造成现场设备到控制系统的电缆用量很大，一个2台300MW机组发电厂的输煤控制系统，控制电缆用量一般在50-80公里。建设过程中安装工作量大，施工周期长。因而，在火力发电厂方案建设中，控制电缆的用量相当惊人，在对目前来讲已不算太大的2×300MW机组的电厂，全厂也在几千公里，仅对输煤程控一个系统，也在近百公里。对更大容量机组的电厂，控制电缆的用量更多。

综上，由于输煤系统工艺设备分散布置，用常规的PLC集中控制系统，需要耗费大量的控制电缆，现场施工量很大，而且由于大量控制电缆之间产生较高的感应电压，有时会对系统运行设备造成干扰而发生误动作的现象，影响机组的安全运行。PLC集中控制系统通常都采取集中设置CPU的控制策略。一般来说，工程中都会对每个工艺系统(如输煤、化水、除灰等)单独设置一个控制室，在该程控室内集中设置PLC CPU(虽然目前有采用集中设置控制室的趋向，但对PLC CPU的设置还是分系统单独设置的)，再在系统内按车间设置PLC远程站的控制模式。在该模式中，远程站的主要目的和作用仅在于进行I/O设备的接口，不具有控制和逻辑解算功能。也就是说，各车间的就地数据，通过采用远程站的DI、AI模块集中采集，而后通过PLC的通讯网络传输至程控室的CPU进行逻辑处理。CPU将处理判断结果再通过控制网络下发，传至远程站的DO、AO模块输出执行。这样的配置，使得PLC集中控制系统有如下几个问题：A、系统的可靠性和稳定性依赖于集中CPU的可靠性和稳定性，工程中不得不断的增强CPU处理能力，如进行冗余设置等，增加了系统的投资；B、程控室和远程站之间的通讯电缆是整个系统的软肋。同时，由于PLC系统采取了集中式的系统结构，每个被控对象的I/O，都需要采用很长的大量的控制电缆芯引至程控系统，整个系统的投资不是取决于程控设备，而是电缆的投资。另外，对远距离设备的控制，由于干扰的原因，运行中经常出现系统不听指挥的现象发生，这也是PLC系统一直存在的一个老大难问题。

目前，虽然在极少部分火力发电厂也从国外引进了少数的现场总线控制系统，但基本上还是停留在DCS和现场总线的结合运用层面上，并不是真正意义上的现场总线控制系统。

发明内容