玄雪娜 （大唐国际陡河发电厂 热工车间 河北 唐山 063000）
【摘 要】 燃煤电厂的机组煤耗是一个重要的指标，某电厂长久以来未实现锅炉上煤量分炉计量，无法计算单台锅炉的锅炉效率及每台机组的成本核算。公司数字化转型办公室发现“分炉计量”能满足很多“用户”需求，利用数字化转型敏捷的工作方法，从“MVP”（最小可行性产品），到“迭代”，发布“MMP”（可销售产品），最终实现了“愿景”。在无投资的情况了，公司实现了四台锅炉的每时、每班、每月上煤量的显示。由于设备所限，方案采用犁煤器信号、皮带机运行状态、皮带上煤量瞬时值、输煤系统三通装置状态相结合的逻辑加上人为改变上煤运行方式的实施。犁煤器落下信号、三通装置位置信号与皮带机运行状态判断上煤去向，上煤量瞬时值读取皮带称秤重数据。整个开发过程首先快速编制一套DCS逻辑，投入用户使用，实现正常运行时的上煤计量；通过访谈，了解用户的更多需求，一次次迭代优化，最终将“产品”发布使用。
【关键词】 分炉计量、DCS、燃煤电厂、锅炉、输煤、数字化转型
中图分类号： TM6 文献标识码： Ａ 文章编号：ISSN1004-1621（2020）10-070-03
一、系统简介:
公司现有2×50MW+2×25MW共计四台机组，使用的是和利时DCS控制系统（MACSV6）。每台机组有2个煤仓，共8个煤仓（1A、1B;2A、2B;3A、3B;4A、4B）,#1、#2、#3机组每台机组有4台犁煤器，#4机组有2台犁煤器，共14台犁煤器（#1机组：1a、1b; 2a、2b; #2机组： 3a、3b; 4a、4b; #3机组：5a、5b; 6a、6b; #4机组：7a、7b）。犁煤器安装于四段A、B侧皮带各煤仓入口处，四段上游3A、3B皮带上各安装一台计量皮带秤。三段皮带与四段皮带之间设有三通装置。公司每日总上煤量通过读取三段皮带秤数据获得，无法获得每台锅炉上煤量。
二、方案选取：
方案（1）：
给煤机计量：#1、#2锅炉给煤机计量皮带秤的称重传感器为三段皮带秤更换前使用的S型，精度及稳定性不能达到给煤机常用的波纹管自动传感器（价格较高）要求，现只能看上煤量大体趋势，不能精确计量。#3、#4机组为新建机组，但给煤机计量皮带秤也需周期性校验才能保证准确性。
方案（2）：
在四段皮带各犁煤器附近加装对应各煤仓的计量皮带秤。这种方法需增加大量相应设备，而且犁煤器的抬落会使输煤皮带发生形变，直接影响皮带秤的计量，准确度下降，误差增加，失去了精确计量的意义。
方案（3）:
利用三段皮带秤装置计量数据及PLC与DCS的控制技术，结合输煤系统相应设备的状态进行计算，实现分炉分仓计量。此种计量方法无需增加任何设备，各种历史报表可随时打印，上煤量可随时监测，无需人工干预。
由此可见，采用第三种计量方案比较合理，该计量方法无需增加硬件且不浪费资金，充分发挥PLC及DCS系统的技术优势。
三、实施方案：
3.1计量原理：
从煤流经过三段皮带秤的瞬间开始计量，利用犁煤器的抬落信号及三通装置位置判断煤流进入哪个煤仓，上煤结束三段皮带秤无上煤数值后，延长一段时间后停止输煤系统运行，以保证皮带秤与煤仓之间的煤全部进入指定煤仓。
3.2皮带秤煤量统计：
G=Gt2-Gt1 (Kg)
式中t1、t2分别为上煤计量开始与结束时刻。
3.3各煤仓及各炉上煤计量逻辑：
3.3.1 #1炉分炉计量逻辑：
3.3.1.1上煤至#1炉A煤仓DCS逻辑：
（1）1a犁煤器落下信号与4A皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号A、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、1A煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（2）1b犁煤器落下信号与4B皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号B、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、1A煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（3）ADD模块求和（1）与（2），HSACCUM模块进行流量累积（RS端设置1A煤仓清零），得出1A煤仓上煤量。
3.3.1.2上煤至#1炉B煤仓DCS逻辑：
（1）1a犁煤器抬起信号与2a犁煤器落下信号与4A皮
带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号A、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、1B煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（2）1b犁煤器抬起信号与2b犁煤器落下信号与4B皮
带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号B、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、1B煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（3）ADD模块求和（1）与（2），HSACCUM模块进行流量累积（RS端设置1B煤仓清零），得出1B煤仓上煤量。
3.3.1.3 #1炉上煤量：
#1炉上煤量=1A煤仓上煤量+1B煤仓上煤量。
3.3.2 #2炉分炉计量逻辑：
3.3.2.1上煤至#2炉A煤仓DCS逻辑：
（1）1a犁煤器抬起信号与2a犁煤器抬起信号与3a犁煤器落下信号与4A皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号A、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、2A煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（2）1b犁煤器抬起信号与2b犁煤器抬起信号与3b犁
煤器落下信号与4B皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号B、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、2A煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（3）ADD模块求和（1）与（2），HSACCUM模块进行流量累积（RS端设置2A煤仓清零），得出2A煤仓上煤量。
3.3.2.2上煤至#2炉B煤仓DCS逻辑：
（1）1a犁煤器抬起信号与2a犁煤器抬起信号与3a犁煤器抬起信号与4a犁煤器落下信号与4A皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号A、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、2B煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（2）1b犁煤器抬起信号与2b犁煤器抬起信号与3b犁
煤器抬起信号与4b犁煤器落下信号与4B皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号B、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、2B煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（3）ADD模块求和（1）与（2），HSACCUM模块进行流量累积（RS端设置2B煤仓清零），得出2B煤仓上煤量。
3.3.2.3 #2炉上煤量：
#2炉上煤量=2A煤仓上煤量+2B煤仓上煤量。
3.3.3 #3炉分炉计量逻辑：
3.3.3.1上煤至#3炉A煤仓DCS逻辑：
（1）1a犁煤器抬起信号与2a犁煤器抬起信号与3a犁煤器抬起信号与4a犁煤器抬起信号与5a犁煤器落下信号与4A皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号A、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、3A煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（2）1b犁煤器抬起信号与2b犁煤器抬起信号与3b犁
煤器抬起信号与4b犁煤器抬起信号与5b犁煤器落下信号与4B皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号B、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、3A煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（3）ADD模块求和（1）与（2），HSACCUM模块进行流量累积（RS端设置3A煤仓清零），得出3A煤仓上煤量。
3.3.3.2上煤至#3炉B煤仓DCS逻辑：
（1）1a犁煤器抬起信号与2a犁煤器抬起信号与3a犁煤器抬起信号与4a犁煤器抬起信号与5a犁煤器抬起信号与6a犁煤器落下信号与4A皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号A、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、3B煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（2）1b犁煤器抬起信号与2b犁煤器抬起信号与3b犁
煤器抬起信号与4b犁煤器抬起信号与5b犁煤器抬起信号与6b犁煤器落下信号与4B皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号B、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、3B煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（3）ADD模块求和（1）与（2），HSACCUM模块进行流量累积（RS端设置3B煤仓清零），得出3B煤仓上煤量。
3.3.3.3 #3炉上煤量：
#3炉上煤量=3A煤仓上煤量+3B煤仓上煤量。
3.3.4 #4炉分炉计量逻辑：
3.3.4.1上煤至#4炉A煤仓DCS逻辑：
（1）1a犁煤器抬起信号与2a犁煤器抬起信号与3a犁煤器抬起信号与4a犁煤器抬起信号与5a犁煤器抬起信号与6a犁煤器抬起信号与7a犁煤器落下信号与4A皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号A、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、4A煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（2）1b犁煤器抬起信号与2b犁煤器抬起信号与3b犁
煤器抬起信号与4b犁煤器抬起信号与5b犁煤器抬起信号与6b犁煤器抬起信号与7b犁煤器落下信号与4B皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号B、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、4A煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（3）ADD模块求和（1）与（2），HSACCUM模块进行流量累积（RS端设置4A煤仓清零），得出4A煤仓上煤量。
3.3.4.2上煤至#4炉B煤仓DCS逻辑：
（1）1a犁煤器抬起信号与2a犁煤器抬起信号与3a犁煤器抬起信号与4a犁煤器抬起信号与5a犁煤器抬起信号与6a犁煤器抬起信号与7a犁煤器抬起信号与4A皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号A、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、4B煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（2）1b犁煤器抬起信号与2b犁煤器抬起信号与3b犁
煤器抬起信号与4b犁煤器抬起信号与5b犁煤器抬起信号与6b犁煤器抬起信号与7b犁煤器抬起信号与4B皮带机运行信号（AND模块），通过SEL模块进行选择（另外两路一路为0，一路为三通信号B、3段皮带秤指示、4段皮带机运行信号、4B煤仓犁煤器信号判断读取上煤数据），MAX模块进行大选择（另外一路为-3），MIN模块进行小选择（另外一路为300）。
（3）ADD模块求和（1）与（2），HSACCUM模块进行流量累积（RS端设置4B煤仓清零），得出4B煤仓上煤量。
3.3.4.3 #4炉上煤量：
#4炉上煤量=4A煤仓上煤量+4B煤仓上煤量。
3.4保证计量准确的措施：
3.4.1三段皮带秤的计量误差：
由于分炉分仓计量数值来源于三段皮带秤的称重信号，所以分炉计量的精确度主要由皮带秤的计量精度决定。对皮带秤应每周挂码校验一次，每月实物校验一次，保证秤的测量准确性。
3.4.2输煤过程中产生的误差：
（1）相关专业采取措施，保证犁煤器不会造成漏煤，产生计量误差；
（2）三段皮带至四段皮带由落煤斗连接，上煤过程易造成积煤、堵煤现象，尤其是煤中水分大时，会产生计量误差，相关专业应采取措施减少此误差对计量的影响。
3.4.3运行方式的影响：
由于三段皮带秤与煤仓有一段距离，当皮带秤停止计量瞬间，二者之间的皮带上及落煤口还存有已计量的煤，需要延时一小段时间停止系统运行，可经过现场测量、大约计算皮带秤秤体上方的煤分别运至各煤仓所用时间作为系统延时停运参考时间。