給煤機是CFB鍋爐重要的輔機設備。給煤機控制系統的運行狀況直接影響機組的安全穩定運行。某電廠自投運以來，給煤機控制系統頻繁出現控制器故障、給煤量信號波動等問題，嚴重影響機組的安全穩定運行。因此，有必要對其出現的問題進行深入分析，對設備進行改造及控制邏輯優化，以滿足機組的控制要求，確保機組安全穩定運行。

　　2

　　設備概況

　　某電廠135MW等級循環流化床鍋爐爐前布置4臺耐壓式電子皮帶稱重給煤機。DCS系統選用杭州和利時公司的MACSV控制系統。給煤機控制采用就地和DCS遠方操作兩種控制方式。給煤機就地控制柜布置在給煤機平臺上，就地控制柜操作面板上設置報警指示燈、操作開關和積算控制器。給煤量通過控制變頻器輸出頻率調節給煤機轉速來實現。給煤機積算控制器具有煤量就地顯示、給煤量自動調節、斷煤報警等功能。給煤機內底部布置有鏈式刮板清掃裝置，用于清掃皮帶輸送過程中灑落的煤。為減小對刮板的磨損，清掃裝置控制采用由控制柜內的時間繼電器實現自動定時清掃，同時設置清掃斷鏈報警保護，當出現清掃斷鏈報警時連鎖停止清掃電機運行。給煤機啟停、保護連鎖控制功能由控制柜內的繼電器實現。給煤機本體結構和信號檢測系統如圖1所示。

　　3

　　給煤機控制系統存在的問題

　　自機組投運以來，頻繁出現因給煤機控制系統故障造成給煤機停運，進而導致機組負荷變動甚至停爐的事件。給煤機控制系統存在的問題：由于現場灰塵大和控制柜密封不嚴密，造成積算控制器、繼電器、接觸器等設備積灰嚴重，設備故障率較高；給煤機出口超溫報警存在測量精度低、斷煤報警信號經常誤報；由于控制柜內的強、弱電信號線未分開布置，存在信號回路抗干擾能力差的問題，造成給煤量指令和反饋信號出現較大波動等問題。

　　上述諸多問題嚴重影響機組的安全穩定運行，需要對給煤機控制系統實施改造。

　　4

　　給煤機控制系統改造及控制邏輯優化

　　基于給煤機控制系統存在的問題，為滿足機組控制水平的要求，需要對給煤機控制系統出現的問題進行深入分析和研究，提出相應的改造和優化方案，并對給煤機控制系統實施改造，利用DCS系統靈活的組態功能實現控制功能的擴展和邏輯優化以提高控制系統的可靠性。給煤機控制系統改造內容包括硬件設備改造、控制邏輯改進和優化。

　　4.1 給煤機控制系統硬件設備改造

　　4.1.1 給煤機控制系統電纜布置不合理改造

　　原給煤機就地控制柜設計安裝中，將強、弱電電纜布置在同一線槽，容易引起對弱電信號的干擾。尤其是弱電信號屏蔽效果不好時，受強電信號干擾更加嚴重，如：清掃電機啟停時造成給煤量信號波動。另外，給煤機稱重傳感器信號線布置不合理，信號線未做固定防護措施，多次出現信號線因皮帶運行跑偏造成刮破磨損，雖采取一些臨時固定措施，但未能從根本上消除隱患。因此，需要對布線進行整理和固定以避開皮帶跑偏區域。

　　優化改造內容：在整體改造中對信號線重新布置，拆除多余的信號線，將給煤機就地控制柜內的強、弱電信號線分開布置，并做好信號防干擾措施。重新布置和固定給煤機內部的控制電纜，避開給煤機皮帶跑偏區域。

　　4.1.2 給煤機出口溫度高報警測點改造

　　原設計電接點雙金屬溫度計安裝在給煤機頭部頂端，測溫元件存在測量精度低，可靠性差等問題。

　　優化改造內容：在給煤機出口落煤管外壁安裝K分度熱電偶測溫元件并敷設補償導線，將信號線引入DCS控制柜內。

　　4.2 給煤機控制邏輯改進和優化

　　給煤機控制邏輯改進和優化包括：①取消原給煤機積算控制器內部調節器控制功能，在DCS組態中增加自動控制邏輯。②利用DCS邏輯控制（梯形圖）取代原就地控制柜內由繼電器實現的給煤機連鎖保護、給煤機清掃裝置控制功能。③給煤機出口溫度高、斷煤報警控制邏輯改進和優化。

　　4.2.1 給煤機給煤量自動控制邏輯改進和優化

　　原給煤機給煤量自動控制功能由積算控制器內部的控制單元來實現，控制器接收給煤量設定指令與給煤量反饋信號，經調節器運算輸出至變頻器控制給煤機轉速。由于控制器未設置限幅和切除自動控制功能，采用積算控制器控制給煤量帶來的問題：①當輸煤破碎系統煤粒度控制不好或是因煤質問題造成給煤機入口堵煤時，會造成給煤機出現全速運行的可能。由此帶來給煤機皮帶磨損加劇、變頻器輸出過力矩、給煤量大幅度波動，嚴重影響鍋爐的安全運行。②給煤機就地控制柜密封不嚴密，控制器積灰嚴重，影響控制器散熱和精度的輸出，造成煤量顯示不準，嚴重時出現控制器故障，降低控制器使用壽命。

　　給煤機給煤量的精準控制對CFB鍋爐床溫均勻性影響很大。原組態設計時控制邏輯只設置控制手操器，給煤量由運行人員手動控制，存在給煤量控制不精準的問題。

　　優化改造的內容：為解決給煤機積算控制器存在的問題，在DCS組態中增加給煤自動控制邏輯。同時，對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。給煤機給煤量自動控制邏輯如圖2所示。

　　為消除因給煤機入口堵煤時出現的皮帶全速運行的安全隱患。增加自動控制切手動控制邏輯條件：①控制指令和給煤量偏差大于5t/h。②給煤量信號品質判斷為壞點。③給煤量設定值大于30t/h。④變頻器故障。⑤實時給煤量低于0.2t/h。為便于運行人員監視變頻器運行狀況和給煤機入口是否堵煤，需要增加變頻器頻率反饋信號。給煤機給煤量自動控制切手動邏輯如圖3所示。

　　4.2.2 給煤機出口溫度高報警邏輯優化

　　原給煤機出口溫度高報警信號取自電接點雙金屬溫度計接點輸出，該信號直接送至DCS做單點報警，存在測量精度低，可靠性差等問題。另外，DCS未設計給煤機出口溫度監視測點，無法監視給煤機出口溫度，需要在DCS畫面增加給煤機出口溫度測點。

　　優化改造的內容：針對原給煤機出口溫度高報警設計存在的問題，在DCS組態增加當落煤管壁溫大于80℃時超溫報警邏輯。為便于運行人員監視給煤機出口溫度情況，在DCS畫面增加給煤機出口溫度顯示測點。根據現場實際，為避免爐膛熱煙氣反竄燒損給煤機，增加當落煤管壁溫大于90℃時，停止相應給煤機運行，并連鎖關閉給煤機出口氣動插板門控制邏輯。給煤機出口溫度高報警邏輯如圖4所示。

　　4.2.3 給煤機斷煤報警邏輯優化

　　原設計斷煤報警信號取自積算控制器內部邏輯運算輸出，該報警信號經常出現誤報的現象。當控制器故障時，同樣會影響該報警信號的輸出，該報警信號的可靠性差，為此利用DCS組態邏輯取代原來的積算控制器斷煤報警。

　　優化改造的內容：取消原給煤機積算控制器輸出的斷煤報警信號，在DCS組態中增加斷煤報警邏輯。斷煤報警邏輯如圖5所示。

　　4.2.4 給煤機順序控制邏輯改進

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

　　原給煤機就地控制柜密封不嚴密，控制柜中的繼電器、接觸器等積灰嚴重，設備故障率高，檢修維護量工作增加。針對上述出現的問題，利用梯形圖的各種優點對給煤機順序控制系統實施改造。

　　優化改造內容：通過以上分析利用DCS系統組態靈活的特點，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境條件較好的區域，對照梯形圖增加所需的控制元件，將控制接線引入DCS系統。給煤機順序控制梯形如圖6所示。