郭偉勝,朱 斌,曲宇凱
(1.國家能源集團(tuán)永州發(fā)電有限公司,湖南永州 425000;2.大連天邦中科環(huán)??萍及l(fā)展有限公司,遼寧大連 116600)
某電廠的灰?guī)煸O(shè)計(jì)分為原、粗、細(xì)灰?guī)?,每個灰?guī)於加懈墒胶蜐袷叫读显O(shè)備。其中干灰出料口5個,濕灰出料口3個,石膏出料口2個,每個出料口配1個就地控制柜,須運(yùn)行值班員現(xiàn)場卸料,操作繁瑣,又由于灰?guī)臁⑹鄮旆蹓m較大,容易引發(fā)多種職業(yè)病。因此,對電廠石膏庫和灰?guī)爝M(jìn)行全面改造是非常必要的。本次改造涉及系統(tǒng)升級和優(yōu)化,以提高生產(chǎn)效率,降低運(yùn)營成本,增強(qiáng)員工的工作環(huán)境與安全,并為電廠的可持續(xù)發(fā)展和優(yōu)質(zhì)運(yùn)營奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。近年來,PLC 對工業(yè)裝置下的控制的應(yīng)用越來越廣泛。PLC 已應(yīng)用于試驗(yàn)儀器、水泵系統(tǒng)、噴涂機(jī)器人、調(diào)色工藝、三相感應(yīng)電動機(jī)、鍋爐、連續(xù)生產(chǎn)線等??茖W(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,使得PLC 技術(shù)不斷普及,應(yīng)用范圍越來越廣,特別是在工業(yè)機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用,減輕了人工作業(yè)的勞動強(qiáng)度,提高了機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率。經(jīng)技術(shù)論證,對灰?guī)臁⑹鄮炜刂葡到y(tǒng)進(jìn)行改造,控制部分采用西門子PLC 控制,上位機(jī)組態(tài)軟件采用wincc 組態(tài)軟件,操作系統(tǒng)采用中文版windows10。在卸料口安裝攝像頭與語音對講模塊,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程語音聯(lián)動操控。
脫硫灰?guī)鞂儆诟煞煔饷摿蚣夹g(shù)中尾端的系統(tǒng),該裝置主要用來儲存脫硫灰,而脫硫灰主要成分為CaSO3·1/2H2O、CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2及未反應(yīng)的Ca(OH)2和雜質(zhì)等,目前這些脫硫灰的主要用途為廢礦井填埋、高速公路路基、吸聲材料、水泥摻合料、制作高速公路護(hù)坡等?;?guī)炫c石膏庫的設(shè)備部分工作流程如下。
(1)干灰操作流程:①放下散裝頭;②散裝頭到位聯(lián)鎖打開抽塵風(fēng)機(jī);③打開下料閥放灰;④放灰完成后,關(guān)閉下料閥,停運(yùn)抽塵風(fēng)機(jī);⑤收回散裝頭。
(2)濕灰?guī)觳僮髁鞒蹋孩賳訑嚢铏C(jī);②打開下料閥、給水閥,開始放灰;③放灰完成后,關(guān)閉下料閥和給水閥,最后停運(yùn)攪拌機(jī)。
(3)石膏庫操作流程:①啟動液壓系統(tǒng)、刮刀,將石膏刮落;②卸石膏完成,關(guān)閉液壓系統(tǒng)、刮刀,如圖1所示。
圖1 干灰?guī)旆呕覚C(jī)械原理示意
控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、PLC 控制技術(shù),借助網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接PLC 與上位機(jī),實(shí)現(xiàn)對就地設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測、控制。在現(xiàn)階段工業(yè)電氣自動化領(lǐng)域常用的PLC 控制系統(tǒng)一般涵蓋了中央處理器、I/O 模塊、編程模塊及供電模塊等。所有放灰口均可在一個上位機(jī)上遠(yuǎn)程操作,上位機(jī)操作畫面分為4部分,根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況分別對應(yīng)原灰?guī)?、粗灰?guī)?、?xì)灰?guī)旌褪鄮臁2僮魃衔粰C(jī)操作畫面上的按鈕直接控制現(xiàn)場設(shè)備。這樣的智能化設(shè)計(jì)采用了SIMATIC WinCC 軟件作為上位機(jī)控制系統(tǒng)。通過該系統(tǒng),運(yùn)行人員可以方便地從一個位置進(jìn)行全面的控制與監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)了卸料過程的高效遠(yuǎn)程管理。SIMATIC WinCC 軟件是一款功能強(qiáng)大的SCADA軟件。對比其他的SCADA 軟件,WinCC 軟件擁有Visual Basic 和ANSI-C 兩種腳本動態(tài)化運(yùn)行環(huán)境,且腳本系統(tǒng)都是標(biāo)準(zhǔn)通用的語法,而其他的SCADA 軟件有一套專用的腳本系統(tǒng)和語法。在基于傳統(tǒng)智能化系統(tǒng)改造的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)人員加裝了攝像模塊和語音對講模塊??刂剖胰藛T可以實(shí)時觀察現(xiàn)場的工作狀態(tài),包括原灰?guī)?、粗灰?guī)?、?xì)灰?guī)旌褪鄮?。這為運(yùn)行人員提供了更加直觀、全面的信息,幫助他們做出準(zhǔn)確的決策和控制操作。而語音對講模塊的引入,使得控制室人員能夠隨時與現(xiàn)場人員進(jìn)行實(shí)時溝通。這種雙向交流能夠快速傳遞指令、反饋信息,并及時解決可能出現(xiàn)的問題,提高了操作的高效性和及時性,如圖2所示。
圖2 改造后的控制系統(tǒng)
在石膏庫與灰?guī)斓姆呕夜ぷ鬟^程中,采用了PLC(可編程邏輯控制器)作為自動控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的啟動與停止,這一流程通過定時指令實(shí)現(xiàn),如圖3所示。
圖3 集成控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)中用定時指令實(shí)現(xiàn)時間順序控制是較為常用的方法。該自動控制系統(tǒng)涵蓋了多個設(shè)備,包括下料閥、給水閥、抽塵風(fēng)機(jī)、給料機(jī)、散裝頭、雙軸攪拌機(jī)、刮刀和液壓推桿。整個工作流程通過PLC發(fā)出命令來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要啟動或停止某個設(shè)備時,PLC 將相應(yīng)的指令發(fā)送給該設(shè)備。同時,設(shè)備在運(yùn)行到位時會發(fā)送信號反饋給PLC,以確保設(shè)備的準(zhǔn)確操作。由于存在多個設(shè)備,系統(tǒng)對不同放灰口的設(shè)備進(jìn)行整合。通過時間設(shè)定,PLC 能夠自動控制整個放灰流程。這意味著設(shè)定好的時間表將觸發(fā)不同設(shè)備的啟動和停止,使整個放灰過程高度自動化和高效。
灰?guī)臁⑹鄮炜刂葡到y(tǒng)升級改造完成,現(xiàn)場裝車試驗(yàn),系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)良好,功能齊全,具備故障報(bào)警功能,并能及時反饋設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。此次改造實(shí)現(xiàn)了顯著的效益優(yōu)化。首先,通過對系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),現(xiàn)場運(yùn)行人員數(shù)量由原來的5人精簡至2人,極大地降低了運(yùn)行成本。其次,平均單車放灰時間也得到了優(yōu)化,由原來的20 min 縮短至現(xiàn)在的15 min,進(jìn)一步提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)能具體見表1。
表1 系統(tǒng)改造前后對比
這次改造也著重考慮了運(yùn)行人員的健康與安全。原先運(yùn)行人員在工作的8 h 幾乎全部處于粉塵環(huán)境下,而改造后,大部分時間他們可以在清潔的控制室內(nèi)工作,大幅減少了暴露在粉塵環(huán)境中的時間,保護(hù)了他們的健康。
此外還實(shí)現(xiàn)了自動生成灰?guī)炫c石膏庫每日生產(chǎn)數(shù)據(jù)文檔的功能,這為運(yùn)營管理提供了便利,方便查閱與分析,更好地安排生產(chǎn)任務(wù)和優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃。
綜上所述,通過電廠石膏庫與灰?guī)煜到y(tǒng)的改造,不僅優(yōu)化了生產(chǎn)效率和降低了運(yùn)營成本,還增強(qiáng)了員工的工作環(huán)境與安全,為電廠的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力的支持。這些改進(jìn)為電廠的可持續(xù)發(fā)展和優(yōu)質(zhì)運(yùn)營奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
經(jīng)過改造,控制系統(tǒng)邏輯變得清晰簡明,操作流程更加直觀易懂,使得現(xiàn)場運(yùn)行人員的工作負(fù)擔(dān)顯著減輕。通過圖像模塊和語音對講模塊,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時監(jiān)控和交流,從而減少了現(xiàn)場運(yùn)行人員的數(shù)量。每次放灰過程都有詳細(xì)的操作記錄,使得整個過程可追溯、有跡可循,有助于問題的排查和質(zhì)量的控制。
經(jīng)過改造,運(yùn)行人員通過大屏監(jiān)視器可以直觀地了解現(xiàn)場情況,全面了解灰?guī)炫c石膏庫的工作狀態(tài),有助于及時做出準(zhǔn)確的決策和調(diào)整,提高了對現(xiàn)場運(yùn)行的感知能力。
經(jīng)過改造,運(yùn)行人員非必要時不必常駐現(xiàn)場。遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作的功能減少了現(xiàn)場操作人員的暴露時間,顯著降低了職業(yè)病的威脅。這為運(yùn)行人員提供了更安全的工作環(huán)境,也為企業(yè)節(jié)約了人力資源成本。