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煤仓存储自动控制系统设计

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摘要：输煤自动化程度的高低关系企业的生产效率和成本，随着计算机和PLC技术的应用和推广，输煤系统自动化程度也越来越高。在设计自动控制系统时候，除了要考虑正常的生产运行逻辑，还需要统筹兼顾煤的自燃可能性。输煤控制系统采用工控计算机+PLC的控制方式，实现了程序控制和远程监视，提高了输煤系统的可靠性和自动化程度。

关键词：煤仓存储；自动控制；系统设计

1储煤仓防自燃自动控制系统方案

1.1防自燃控制系统方案

（1）煤层高度范围内，沿挡煤墙每隔1.5m在防火砖及隔热层内安装测温光纤。其主要的目的是随时监测煤的温度，当其某处温度突然升高≥5℃时，认为该处为异常现象，煤场应自动采用喷水进行降温。（2）在煤仓内放置CO检测仪检测CO浓度来判断是否自燃，并采取处理措施。（3）煤仓顶部设置监控摄像头，全天候对煤仓进行监视，如有问题及时处理。

1.2煤自燃原因

煤主要含有有机物和无机物两种成分，主要的可燃元素是碳，其次是氢，并含少量氧、硫等物质，上述元素混合在一起就构成了可燃化合物。煤的氧化特性是煤发生自燃现象的主要原因。在常温状态下，煤炭中的碳、氢等元素在合适的化学条件下会发生一系列的氧化反应，生成一氧化碳、甲烷及其他烷烃物质，这些物质燃点都比较低。同时，在这一反应过程中，又会产生大量的热量，如果周围散热条件不好，热量挥发不够及时，煤堆的温度就会在短时间内提高，过高的温度对煤的氧化过程又产生促进作用，从而会出现越来越多的可燃化合物和热量。如果温度上升到可燃物的燃点时，就会发生自燃现象。

2储煤仓输煤自动控制系统方案设计

输煤控制系统是火电厂整个控制系统中的主要组成部分，是发电机组燃煤的供给保障。输煤系统的性能直接决定输送给发电系统燃料的优劣好坏，从而影响整个发电工厂的发电能耗和效率。早期的控制系统一般采用继电器接触器控制，这种方式结构简单，安装方便，但是故障率高，维修成本高。后期随着计算机技术的发展，出现了PLC控制技术，新技术的出现极大地提高了系统的稳定性和可靠性。近些年来，现场总线技术的出现，使得控制系统的功能更加丰富。输煤系统的设备数量多，类型复杂，外界因素的干扰和内部系统结构对整个生产过程的影响比较大。系统运行时控制流程复杂，需要完成的动作和指令众多，因此在设计开发系统时必须整体考虑软件和硬件的配置以及器件的兼容性。一般的控制系统按照控制功能可以分为四个部分：卸煤系统、堆煤系统、上煤系统及配煤系统。其中卸煤和堆煤一般统称为储煤系统，这一部分相对比较独立。

由于电厂在运行过程中有可能受到意外因素的干扰而出现非正常形式的停产，这会给企业带来重大的经济损失，为了尽最大可能保障生产安全持续稳定运行，发电厂在采购数量上一般都会留有余量，可以根据满足电厂满负荷运行需要的数量，再考虑一定的安全系数，一般安全系数为10-20左右。多余的燃煤通过卸堆煤设备输送到各种形式的储煤仓。

上煤系统将煤场存煤通过皮带运输机，转运塔送到煤仓。根据《火力发电厂及变电站设计防火规范》GB50229-2006，在上煤过程中必须安装明火检测装置，因此可以通过热红外成像装置对整个输送过程进行监控，保障生产安全运行。

配煤系统是整个系统最核心的部分，包含的设备数量多，种类复杂，动作频繁，直接关系系统的稳定运行。性能完善的配煤系统可以提供满足要求的燃料，根据要求将燃煤输送到煤仓里，同时按照系统设定的顺序和控制流程，实现不同煤仓的合理配送。

输煤控制系统采用工控计算机+PLC的控制方式，操作人员通过计算机进行指令下达和传递，PLC控制系统按照存储的软件程序对各种设备进行操作，并将操作结果及时反馈给工控计算机，实现闭环控制。主要功能包括以下几个方面：监视报警功能、语音功能、煤量统计、顺序控制功能、生产管理功能、实现程序联锁、自动加仓上煤功能等多种功能。

图1输煤机组控制示意图

2.1配煤

系统在加煤过程中主程序遵循顺序加煤程序，在中断程序设置有超低煤位加煤子程序和低煤位加煤子程序。加仓开始，先检测超低煤位传感器和低煤位传感器信号是否有输入，如果有，系统就执行中断子程序，其中超低煤位中断优先级要大于低煤位中断优先级。当所有的超低煤位和低煤位信号消失，然后继续执行主程序，主程序按照顺序配煤的原则对所有煤仓配煤。在配煤过程中，系统如果接收到某个煤仓高煤位传感器信号以后，自动停止对该煤仓的加煤操作，按照设定顺序转到下一个煤仓进行配煤。一直到检测发现所有煤仓高煤位传感器信号，系统会停止主程序执行，转入平均分配子程序，将皮带上没有加仓的煤按照煤仓容量成比例分配给各煤仓。在整个过程中，如果检测到某个仓的满仓信号，则停止对该煤仓加煤，并将该煤仓没有加完的煤输送到相邻煤仓继续进行加煤操作。