郭偉勝，朱 斌，曲宇凱

（1.國(guó)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(chǎng)的灰?guī)煸O(shè)計(jì)分為原、粗、細(xì)灰?guī)?，每個(gè)灰?guī)於加懈墒胶蜐袷叫读显O(shè)備。其中干灰出料口5個(gè)，濕灰出料口3個(gè)，石膏出料口2個(gè)，每個(gè)出料口配1個(gè)就地控制柜，須運(yùn)行值班員現(xiàn)場(chǎng)卸料，操作繁瑣，又由于灰?guī)?、石膏?kù)粉塵較大，容易引發(fā)多種職業(yè)病。因此，對(duì)電廠(chǎng)石膏庫(kù)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(jí)和優(yōu)化，以提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本，增強(qiáng)員工的工作環(huán)境與安全，并為電廠(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展和優(yōu)質(zhì)運(yùn)營(yíng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。近年來(lái)，PLC 對(duì)工業(yè)裝置下的控制的應(yīng)用越來(lái)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(dòng)機(jī)、鍋爐、連續(xù)生產(chǎn)線(xiàn)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(lái)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(dòng)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(duì)灰?guī)臁⑹鄮?kù)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，控制部分采用西門(mén)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(yǔ)音對(duì)講模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程語(yǔ)音聯(lián)動(dòng)操控。

1 石膏庫(kù)和灰?guī)煜到y(tǒng)原理

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(lái)儲(chǔ)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(kù)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(kāi)抽塵風(fēng)機(jī)；③打開(kāi)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?dòng)攪拌機(jī)；②打開(kāi)下料閥、給水閥，開(kāi)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(kù)操作流程：①啟動(dòng)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

2 控制系統(tǒng)的智能化改造

2.1 改進(jìn)后系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程

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(duì)就地設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制。在現(xiàn)階段工業(yè)電氣自動(dòng)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(gè)上位機(jī)上遠(yuǎn)程操作，上位機(jī)操作畫(huà)面分為4部分，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分別對(duì)應(yīng)原灰?guī)?、粗灰?guī)?、?xì)灰?guī)旌褪鄮?kù)。操作上位機(jī)操作畫(huà)面上的按鈕直接控制現(xiàn)場(chǎng)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(guò)該系統(tǒng)，運(yùn)行人員可以方便地從一個(gè)位置進(jìn)行全面的控制與監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了卸料過(guò)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(duì)比其他的SCADA 軟件，WinCC 軟件擁有Visual Basic 和ANSI-C 兩種腳本動(dòng)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(yǔ)法，而其他的SCADA 軟件有一套專(zhuān)用的腳本系統(tǒng)和語(yǔ)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(yǔ)音對(duì)講模塊?？刂剖胰藛T可以實(shí)時(shí)觀(guān)察現(xiàn)場(chǎng)的工作狀態(tài)，包括原灰?guī)?、粗灰?guī)臁⒓?xì)灰?guī)旌褪鄮?kù)。這為運(yùn)行人員提供了更加直觀(guān)、全面的信息，幫助他們做出準(zhǔn)確的決策和控制操作。而語(yǔ)音對(duì)講模塊的引入，使得控制室人員能夠隨時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)溝通。這種雙向交流能夠快速傳遞指令、反饋信息，并及時(shí)解決可能出現(xiàn)的問(wèn)題，提高了操作的高效性和及時(shí)性，如圖2所示。

圖2 改造后的控制系統(tǒng)

在石膏庫(kù)與灰?guī)斓姆呕夜ぷ鬟^(guò)程中，采用了PLC（可編程邏輯控制器）作為自動(dòng)控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的啟動(dòng)與停止，這一流程通過(guò)定時(shí)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(shí)指令實(shí)現(xiàn)時(shí)間順序控制是較為常用的方法。該自動(dòng)控制系統(tǒng)涵蓋了多個(gè)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(gè)工作流程通過(guò)PLC發(fā)出命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要啟動(dòng)或停止某個(gè)設(shè)備時(shí)，PLC 將相應(yīng)的指令發(fā)送給該設(shè)備。同時(shí)，設(shè)備在運(yùn)行到位時(shí)會(huì)發(fā)送信號(hào)反饋給PLC，以確保設(shè)備的準(zhǔn)確操作。由于存在多個(gè)設(shè)備，系統(tǒng)對(duì)不同放灰口的設(shè)備進(jìn)行整合。通過(guò)時(shí)間設(shè)定，PLC 能夠自動(dòng)控制整個(gè)放灰流程。這意味著設(shè)定好的時(shí)間表將觸發(fā)不同設(shè)備的啟動(dòng)和停止，使整個(gè)放灰過(guò)程高度自動(dòng)化和高效。

2.2 改進(jìn)后現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)分析

灰?guī)?、石膏?kù)控制系統(tǒng)升級(jí)改造完成，現(xiàn)場(chǎng)裝車(chē)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(shí)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(guò)對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員數(shù)量由原來(lái)的5人精簡(jiǎn)至2人，極大地降低了運(yùn)行成本。其次，平均單車(chē)放灰時(shí)間也得到了優(yōu)化，由原來(lái)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(jiàn)表1。

表1 系統(tǒng)改造前后對(duì)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(shí)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(shí)間，保護(hù)了他們的健康。

此外還實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)生成灰?guī)炫c石膏庫(kù)每日生產(chǎn)數(shù)據(jù)文檔的功能，這為運(yùn)營(yíng)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(guò)電廠(chǎng)石膏庫(kù)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(yíng)成本，還增強(qiáng)了員工的工作環(huán)境與安全，為電廠(chǎng)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(chǎng)的可持續(xù)發(fā)展和優(yōu)質(zhì)運(yùn)營(yíng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)改造，控制系統(tǒng)邏輯變得清晰簡(jiǎn)明，操作流程更加直觀(guān)易懂，使得現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的工作負(fù)擔(dān)顯著減輕。通過(guò)圖像模塊和語(yǔ)音對(duì)講模塊，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和交流，從而減少了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員的數(shù)量。每次放灰過(guò)程都有詳細(xì)的操作記錄，使得整個(gè)過(guò)程可追溯、有跡可循，有助于問(wèn)題的排查和質(zhì)量的控制。

經(jīng)過(guò)改造，運(yùn)行人員通過(guò)大屏監(jiān)視器可以直觀(guān)地了解現(xiàn)場(chǎng)情況，全面了解灰?guī)炫c石膏庫(kù)的工作狀態(tài)，有助于及時(shí)做出準(zhǔn)確的決策和調(diào)整，提高了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的感知能力。

經(jīng)過(guò)改造，運(yùn)行人員非必要時(shí)不必常駐現(xiàn)場(chǎng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作的功能減少了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的暴露時(shí)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。