给煤机是CFB锅炉重要的辅机设备。给煤机控制系统的运行状况直接影响机组的安全稳定运行。某电厂自投运以来，给煤机控制系统频繁出现控制器故障、给煤量信号波动等问题，严重影响机组的安全稳定运行。因此，有必要对其出现的问题进行深入分析，对设备进行改造及控制逻辑优化，以满足机组的控制要求，确保机组安全稳定运行。

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　　设备概况

　　某电厂135MW等级循环流化床锅炉炉前布置4台耐压式电子皮带称重给煤机。DCS系统选用杭州和利时公司的MACSV控制系统。给煤机控制采用就地和DCS远方操作两种控制方式。给煤机就地控制柜布置在给煤机平台上，就地控制柜操作面板上设置报警指示灯、操作开关和积算控制器。给煤量通过控制变频器输出频率调节给煤机转速来实现。给煤机积算控制器具有煤量就地显示、给煤量自动调节、断煤报警等功能。给煤机内底部布置有链式刮板清扫装置，用于清扫皮带输送过程中洒落的煤。为减小对刮板的磨损，清扫装置控制采用由控制柜内的时间继电器实现自动定时清扫，同时设置清扫断链报警保护，当出现清扫断链报警时连锁停止清扫电机运行。给煤机启停、保护连锁控制功能由控制柜内的继电器实现。给煤机本体结构和信号检测系统如图1所示。

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　　给煤机控制系统存在的问题

　　自机组投运以来，频繁出现因给煤机控制系统故障造成给煤机停运，进而导致机组负荷变动甚至停炉的事件。给煤机控制系统存在的问题：由于现场灰尘大和控制柜密封不严密，造成积算控制器、继电器、接触器等设备积灰严重，设备故障率较高；给煤机出口超温报警存在测量精度低、断煤报警信号经常误报；由于控制柜内的强、弱电信号线未分开布置，存在信号回路抗干扰能力差的问题，造成给煤量指令和反馈信号出现较大波动等问题。

　　上述诸多问题严重影响机组的安全稳定运行，需要对给煤机控制系统实施改造。

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　　给煤机控制系统改造及控制逻辑优化

　　基于给煤机控制系统存在的问题，为满足机组控制水平的要求，需要对给煤机控制系统出现的问题进行深入分析和研究，提出相应的改造和优化方案，并对给煤机控制系统实施改造，利用DCS系统灵活的组态功能实现控制功能的扩展和逻辑优化以提高控制系统的可靠性。给煤机控制系统改造内容包括硬件设备改造、控制逻辑改进和优化。

　　4.1 给煤机控制系统硬件设备改造

　　4.1.1 给煤机控制系统电缆布置不合理改造

　　原给煤机就地控制柜设计安装中，将强、弱电电缆布置在同一线槽，容易引起对弱电信号的干扰。尤其是弱电信号屏蔽效果不好时，受强电信号干扰更加严重，如：清扫电机启停时造成给煤量信号波动。另外，给煤机称重传感器信号线布置不合理，信号线未做固定防护措施，多次出现信号线因皮带运行跑偏造成刮破磨损，虽采取一些临时固定措施，但未能从根本上消除隐患。因此，需要对布线进行整理和固定以避开皮带跑偏区域。

　　优化改造内容：在整体改造中对信号线重新布置，拆除多余的信号线，将给煤机就地控制柜内的强、弱电信号线分开布置，并做好信号防干扰措施。重新布置和固定给煤机内部的控制电缆，避开给煤机皮带跑偏区域。

　　4.1.2 给煤机出口温度高报警测点改造

　　原设计电接点双金属温度计安装在给煤机头部顶端，测温元件存在测量精度低，可靠性差等问题。

　　优化改造内容：在给煤机出口落煤管外壁安装K分度热电偶测温元件并敷设补偿导线，将信号线引入DCS控制柜内。

　　4.2 给煤机控制逻辑改进和优化

　　给煤机控制逻辑改进和优化包括：①取消原给煤机积算控制器内部调节器控制功能，在DCS组态中增加自动控制逻辑。②利用DCS逻辑控制（梯形图）取代原就地控制柜内由继电器实现的给煤机连锁保护、给煤机清扫装置控制功能。③给煤机出口温度高、断煤报警控制逻辑改进和优化。

　　4.2.1 给煤机给煤量自动控制逻辑改进和优化

　　原给煤机给煤量自动控制功能由积算控制器内部的控制单元来实现，控制器接收给煤量设定指令与给煤量反馈信号，经调节器运算输出至变频器控制给煤机转速。由于控制器未设置限幅和切除自动控制功能，采用积算控制器控制给煤量带来的问题：①当输煤破碎系统煤粒度控制不好或是因煤质问题造成给煤机入口堵煤时，会造成给煤机出现全速运行的可能。由此带来给煤机皮带磨损加剧、变频器输出过力矩、给煤量大幅度波动，严重影响锅炉的安全运行。②给煤机就地控制柜密封不严密，控制器积灰严重，影响控制器散热和精度的输出，造成煤量显示不准，严重时出现控制器故障，降低控制器使用寿命。

　　给煤机给煤量的精准控制对CFB锅炉床温均匀性影响很大。原组态设计时控制逻辑只设置控制手操器，给煤量由运行人员手动控制，存在给煤量控制不精准的问题。

　　优化改造的内容：为解决给煤机积算控制器存在的问题，在DCS组态中增加给煤自动控制逻辑。同时，对原控制接线方式由原来的积算控制器输出至变频器改为DCS输出至变频器。给煤机给煤量自动控制逻辑如图2所示。

　　为消除因给煤机入口堵煤时出现的皮带全速运行的安全隐患。增加自动控制切手动控制逻辑条件：①控制指令和给煤量偏差大于5t/h。②给煤量信号品质判断为坏点。③给煤量设定值大于30t/h。④变频器故障。⑤实时给煤量低于0.2t/h。为便于运行人员监视变频器运行状况和给煤机入口是否堵煤，需要增加变频器频率反馈信号。给煤机给煤量自动控制切手动逻辑如图3所示。

　　4.2.2 给煤机出口温度高报警逻辑优化

　　原给煤机出口温度高报警信号取自电接点双金属温度计接点输出，该信号直接送至DCS做单点报警，存在测量精度低，可靠性差等问题。另外，DCS未设计给煤机出口温度监视测点，无法监视给煤机出口温度，需要在DCS画面增加给煤机出口温度测点。

　　优化改造的内容：针对原给煤机出口温度高报警设计存在的问题，在DCS组态增加当落煤管壁温大于80℃时超温报警逻辑。为便于运行人员监视给煤机出口温度情况，在DCS画面增加给煤机出口温度显示测点。根据现场实际，为避免炉膛热烟气反窜烧损给煤机，增加当落煤管壁温大于90℃时，停止相应给煤机运行，并连锁关闭给煤机出口气动插板门控制逻辑。给煤机出口温度高报警逻辑如图4所示。

　　4.2.3 给煤机断煤报警逻辑优化

　　原设计断煤报警信号取自积算控制器内部逻辑运算输出，该报警信号经常出现误报的现象。当控制器故障时，同样会影响该报警信号的输出，该报警信号的可靠性差，为此利用DCS组态逻辑取代原来的积算控制器断煤报警。

　　优化改造的内容：取消原给煤机积算控制器输出的断煤报警信号，在DCS组态中增加断煤报警逻辑。断煤报警逻辑如图5所示。

　　4.2.4 给煤机顺序控制逻辑改进

　　梯形图是按照控制逻辑要求和连接规则将图形符号进行组合或排列所构成的表示PLC输入、输出之间的逻辑关系图形，具有清晰、直观、可读性强的特点，是目前使用最多的编程语言。梯形图具有组态灵活、功能完善、简化了硬件线路，提高了可靠性、工程应用较为方便的特点，可以代替继电器能使用的场合。

　　原给煤机就地控制柜密封不严密，控制柜中的继电器、接触器等积灰严重，设备故障率高，检修维护量工作增加。针对上述出现的问题，利用梯形图的各种优点对给煤机顺序控制系统实施改造。

　　优化改造内容：通过以上分析利用DCS系统组态灵活的特点，采用梯形图取代原来故障率高的继电器，将接触器集中布置在环境条件较好的区域，对照梯形图增加所需的控制元件，将控制接线引入DCS系统。给煤机顺序控制梯形如图6所示。