【正文】 鍋爐車間輸煤機(jī)組控制設(shè)計(jì)方案 鍋爐系統(tǒng)概述鍋爐是化工、煉油、發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)過程中必不可少的重要的動力設(shè)備，它所產(chǎn)生的高壓蒸汽，既可作為風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、大型泵類的驅(qū)動的動力源，又可作為蒸餾、化學(xué)反應(yīng)、干燥和蒸發(fā)等過程的熱源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、生產(chǎn)設(shè)備的不斷革新，作為動力和熱源的鍋爐，亦向著大容量、高效率發(fā)展。為了確保安全、穩(wěn)定生產(chǎn)，鍋爐設(shè)備的控制系統(tǒng)就顯得更加重要。輸煤系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的第一關(guān)。燃料是工廠安全經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，全面完成任務(wù)的物質(zhì)基礎(chǔ)，沒有了燃料，一切將無從談起。燃料費(fèi)用占成本的75%左右，這就奠定了輸煤系統(tǒng)是工廠經(jīng)營管理的重要組成部分，也是安全生產(chǎn)管理的主要環(huán)節(jié)。隨著能源供需矛盾的發(fā)展變化，輸煤系統(tǒng)的地位顯得更加重要。 鍋爐輸煤研究意義所謂鍋爐輸煤系統(tǒng)，是指從送煤開始，一直到將合格的煤塊送到原煤倉的整個工藝過程，它包括以下幾個主要環(huán)節(jié)：給煤生產(chǎn)線、選煤、皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)[2]、破碎與提升、回收系統(tǒng)以及一些輔助生產(chǎn)環(huán)節(jié)。本設(shè)計(jì)中主要研究的是其中的輸煤系統(tǒng)部分，即煤塊從給煤機(jī)傳輸?shù)皆簜}的過程。傳統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)是一種基于繼電接觸器和人工手動方式的半自動化系統(tǒng)。由于輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣，不僅極大損害了工人的身體健康，而且由于輸煤系統(tǒng)范圍大，經(jīng)常有皮帶跑偏、皮帶撕裂及落煤管堵塞等等麻煩，大大降低了發(fā)電廠的生產(chǎn)效率。隨著發(fā)電廠規(guī)模的擴(kuò)大，對煤量的需求大大提高，傳統(tǒng)的輸煤系統(tǒng)已無法滿足發(fā)電廠的需要。隨著生產(chǎn)過程的控制規(guī)模不斷增大，運(yùn)行參數(shù)越來越高，生產(chǎn)設(shè)備及其相應(yīng)的熱力設(shè)備和系統(tǒng)更加復(fù)雜。輸煤系統(tǒng)是熱力系統(tǒng)的重要組成部分，是鍋爐車間燃料供應(yīng)的有力保證。輸煤機(jī)組工作效率的提高是整個工藝過程的關(guān)鍵因素，而整個輸煤過程往往采用遠(yuǎn)程控制，這就對自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，傳統(tǒng)方法不能得到滿意的測控效果。因此，在輸煤系統(tǒng)中往往選擇比較有優(yōu)勢的PLC（可編程控制器）控制系統(tǒng)，使整個控制過程具有正常運(yùn)行、事故處理、參數(shù)監(jiān)測、故障報警、裝置調(diào)控、危險保護(hù)等功能。由于PLC控制器優(yōu)越的控制性能和高度可靠性,使得其在工業(yè)自動化生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛[3]。通過對PLC的應(yīng)用，對鍋爐的配煤系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對原有的傳統(tǒng)手動配煤方式進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。本課題的主要目標(biāo)是改變以往配煤系統(tǒng)的傳統(tǒng)手動配煤方式，提高運(yùn)行人員工作效率，從煤源上進(jìn)行篩選比控制，解決鍋爐的配煤問題，提高鍋爐的燃煤效率和經(jīng)濟(jì)效益。通過利用PLC實(shí)現(xiàn)鍋爐輸煤機(jī)組的自動控制[4]，可以提升輸煤技術(shù)的自動化水平，盡可能的降低煤損耗，提高煤的利用率，從而提高生產(chǎn)效益。.第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)內(nèi)容及目標(biāo)本項(xiàng)目要求輸煤機(jī)組主要由6臺三相異步電動機(jī)M1～M6和一臺磁選料器YA組成，最終實(shí)現(xiàn)對鍋爐的輸煤機(jī)組的運(yùn)行控制,具備開車、停車的自動和手動控制功能，需具備提醒、保護(hù)和緊急停車功能。此外要對供煤機(jī)組的運(yùn)動過程實(shí)時監(jiān)控，在突發(fā)故障或意外情況是給予顯示以便操作人員對系統(tǒng)故障能夠及時排除，此次設(shè)計(jì)基于以上控制目的。此外在操作臺還將有一臺觸摸屏來監(jiān)控電控系統(tǒng)運(yùn)行的各個過程參數(shù)。輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖如圖21所示。圖21 輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)示意圖鍋爐車間輸煤機(jī)組控制設(shè)計(jì)是根據(jù)工業(yè)鍋爐供煤工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其在工業(yè)生產(chǎn)中的主要任務(wù)是：能夠?qū)﹄姍C(jī)進(jìn)行啟停，手/自動，緊急停車等基本控制要求；能夠?qū)﹄娍叵到y(tǒng)的各個運(yùn)行環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控；能夠?qū)ν话l(fā)故障進(jìn)行報警顯示。 設(shè)計(jì)要求針對以上設(shè)計(jì)目標(biāo)，為了保證輸煤系統(tǒng)的正常、可靠運(yùn)行，該系統(tǒng)應(yīng)滿足以下具體要求：（1）供煤時，各設(shè)備的啟動、停止必須遵循特定的順序，即對各設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖控制；（2）各設(shè)備啟動和停止過程中，要合理設(shè)置時間間隔（延時）。啟動，停車延時統(tǒng)一設(shè)定為10s。啟動延時是為保證無煤堆積以發(fā)生故障；停車延時是為保證停車時破碎機(jī)等為空載狀態(tài)；（3）運(yùn)行過程中，某一臺設(shè)備發(fā)生故障時，應(yīng)立即發(fā)出報警并自動停車，其整個輸煤設(shè)備也立即停車。此外在現(xiàn)場也有控制系統(tǒng)裝置運(yùn)行的按鈕；（4）可在線選擇啟動備用設(shè)備。在特殊情況下可開啟另一套備用設(shè)備，由兩條輸煤線的有關(guān)設(shè)備組成交叉供煤方式。 設(shè)計(jì)方案本控制系統(tǒng)是基于PLC控制的設(shè)計(jì)，并且輸煤系統(tǒng)的故障判斷是建立在實(shí)時監(jiān)控的基礎(chǔ)上的。首先它的硬件部分屬于電氣控制，軟件部分是利用PLC的軟件編程對其進(jìn)行控制，同時利用組態(tài)軟件建立上位機(jī)監(jiān)測畫面，通過與PLC的通信對運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和控制。 設(shè)計(jì)信號說明輸煤機(jī)組的拖動系統(tǒng)由6臺三相異步電動機(jī)M1～M6和一臺磁選料器YA組成。SA1為手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，SB1和SB2為自動開車/停車按鈕，SB3為事故緊急停車按鈕，SB4～SB9為6個控制按鈕，手動時單機(jī)操作使用。HA為開車/停車時訊響器，提示在輸煤機(jī)組附近的工作人員，輸煤機(jī)準(zhǔn)備起動請注意安全。HL1為手動運(yùn)行指示，HL2為緊急停車指示，HL3為系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示。為保證輸煤機(jī)組輸煤順暢，開車采用逆煤流方向啟動，停車時按順煤流方向停車。輸煤機(jī)組的控制信號說明見表21。表21輸煤機(jī)組控制信號說明輸 入輸 出文字符號說 明文字符號說 明SA11輸煤機(jī)組手動控制開關(guān)KM1給料器和磁選料器接觸器SA12輸煤機(jī)組自動控制開關(guān)KM21送煤機(jī)接觸器SB1輸煤機(jī)組自動開車按鈕KM3破碎機(jī)接觸器SB2輸煤機(jī)組自動停車按鈕KM4提升機(jī)接觸器SB3輸煤機(jī)組緊急停車按鈕KM52送煤機(jī)接觸器SB4給料器和磁選料器手動按鈕KM6回收機(jī)接觸器SB5送煤機(jī)P1手動按鈕HL1手動運(yùn)行指示燈SB6破碎機(jī)手動按鈕HL2緊急停車指示燈SB7提升機(jī)手動按鈕HL3系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈SB8送煤機(jī)P2手動按鈕HA報警電鈴SB9回收機(jī)手動按鈕FRM1～M6，YA過載保護(hù)信號 輸煤機(jī)組運(yùn)行過程SA1手柄指向左45186。時，接點(diǎn)SA11接通，通過SB4～SB9控制按鈕，對輸煤機(jī)組單臺設(shè)備獨(dú)立調(diào)試與維護(hù)使用，任何一臺單機(jī)開車/停車時都有音響提示，保證檢修和調(diào)試時人身和設(shè)備安全。SA1手柄指向右45186。時，接點(diǎn)SA12接通，輸煤機(jī)組自動運(yùn)行。(1) 正常開車 按下自動開車按鈕SB1，音響提示5s后回收電動機(jī)M6起動運(yùn)行；10s后送煤機(jī)P2電動機(jī)M5電動機(jī)起動運(yùn)行；10s后提升電動機(jī)M4起動運(yùn)行；10s后破碎電動機(jī)M3起動運(yùn)行；10s后送煤機(jī)P1電動機(jī)M2起動運(yùn)行；10s后給料器電動機(jī)M1和磁選料器YA起動運(yùn)行并；10s后，點(diǎn)亮HL3系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈，輸煤機(jī)組正常運(yùn)行。(2) 正常停車 按下自動停車按鈕SB2，音響提示5s后給料器電動機(jī)M1和磁選料器YA停車，同時，熄滅HL3系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈；10s后送煤機(jī)P2電動機(jī)M5停車；10s后破碎電動機(jī)M3停車；10s后提升電動機(jī)M4停車；10s后送煤機(jī)P1電動機(jī)M2電動機(jī)停車；10s后，回收電動機(jī)M6停車；至此輸煤機(jī)組全部正常停車。(3) 過載保護(hù) 輸煤機(jī)組有三相異步電動機(jī)M1～M6和磁選料器YA的過載保護(hù)裝置熱繼電器，如果電動機(jī)、磁選料器在輸煤生產(chǎn)中，發(fā)生過載故障需立即全線停車并發(fā)出報警指示，HA電鈴斷續(xù)報警20s，到事故處理完畢，繼續(xù)正常開車，恢復(fù)生產(chǎn)。(4) 緊急停車 輸煤機(jī)組正常生產(chǎn)過程中，可能會突發(fā)各種事件，因此需要設(shè)置緊急停車按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急停車防止事故擴(kuò)大。緊急停車與正常停車不同，當(dāng)按下緊急停車按鈕SB3時，輸煤機(jī)組立即全線停車，HA警報聲持續(xù)10s停止，緊急停車指示燈HL2連續(xù)閃亮