提高入廠煤采樣機工控計算機的運行可靠性

1、提高入廠煤采樣機工控計算機的運行可靠性摘要：對強震動條件下的工控計算機在國內(nèi)電力行業(yè)尚屬新的課題，本文通過對入MCZ-III 型廠煤采制樣裝臵工控計算機進行內(nèi)部硬件及外部配套設(shè)施的相應(yīng)改造，顯著提高了工控計算機的可靠性。關(guān)鍵詞：提高 采樣機 工控計算機 可靠性一、入廠煤采樣機簡介機械化入廠煤采制樣裝臵（以下簡稱：機采）是為火力發(fā)電廠火車來煤的機械化煤質(zhì)檢驗而設(shè)計的，它安裝在發(fā)電廠的自備鐵路上，與卸煤機械進行配套作業(yè)。相對與人工采樣，機采減少了采樣過程的人為因素干擾，采樣代表性、精密度大大提高，保證了電煤采樣數(shù)據(jù)的客觀真實性。在當(dāng)前復(fù)雜的市場形勢下，準(zhǔn)確的煤質(zhì)檢驗數(shù)據(jù)是發(fā)電廠向煤炭供應(yīng)商進行質(zhì)量

2、索賠的重要依據(jù)，對部分供應(yīng)商虛標(biāo)煤炭計價熱值、質(zhì)價不符的不誠信行為產(chǎn)生極大的震懾，也為發(fā)電廠進行虧卡索賠工作提供了真實有力的依據(jù)和理由。通常，火力發(fā)電廠約70%的發(fā)電成本用于煤炭采購。以XX 發(fā)電廠為例，該廠裝機容量1430MW ，年消耗混煤約400萬噸，以320元/噸的煤炭價格估算，每年的電煤成本為：400萬×320元=12.8億元?？梢娂偃缒呐轮皇?的假劣煤炭未被檢測出，都會給發(fā)電企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。若無法掌握各批次煤炭的發(fā)熱量、揮發(fā)分、結(jié)焦性、灰分熔點、可磨性等一系列參數(shù)的準(zhǔn)確值，將會使入爐煤的摻配工作失去科學(xué)依據(jù)，而摻配不當(dāng)?shù)脑?，輕則可能影響鍋爐爐膛溫度、燃料穩(wěn)定性、灰渣

3、量、煙氣量；重則可能使鍋爐受熱面腐蝕、磨損、爐膛結(jié)焦甚至熄爐！嚴(yán)重影響了鍋爐運行的安全性和經(jīng)濟性。由此可見，入廠煤的機采率實質(zhì)上關(guān)系到煤款結(jié)算、鍋爐安全經(jīng)濟運行等一系列問題，因此各火力發(fā)電廠都非常重視入廠煤的機采率。而工控計算機作為入廠煤采制樣裝臵的核心控制設(shè)備，其運行可靠性直接決定了整機是否能投用。二、工控計算機運用現(xiàn)狀工控計算機（相對于PLC ，工控計算機又稱上位機）是整個機采設(shè)備的控制核心，若上位機無法正常工作則PLC 無法正確帶動繼電器執(zhí)行采樣動作，機采無法進行采制樣作業(yè)。而同時期XX 發(fā)電廠在輸煤程控、視頻監(jiān)控系統(tǒng)上使用的工控計算機為同品牌、同類型產(chǎn)品，故障率卻遠低于機采。三、工控計

4、算機故障原因分析2006年初，為了適應(yīng)生產(chǎn)要求，XX 發(fā)電廠投用了新型MCZ-III 型電站采制樣裝臵。但設(shè)備電氣缺陷率一直居高不下，2009年第2-4季度平均缺陷率為0.763故障小時/天，遠高于輸煤系統(tǒng)其他電氣設(shè)備的平均水平。通過對入廠煤采制樣裝臵設(shè)備檢修記錄及設(shè)備電氣缺陷記錄的統(tǒng)計，以及對機采程控上位機資料的研究，我們發(fā)現(xiàn)：機采程控上位機采用臺灣研華公司生產(chǎn)的工控計算機，板卡系統(tǒng)設(shè)計較成熟，該型工控計算機廣泛用于各類工業(yè)自動化系統(tǒng)，但通常放臵在室內(nèi)的集中控制室或?qū)ｉT的機房。由于機采工控計算機的應(yīng)用環(huán)境與室內(nèi)控制室條件差別較大，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)經(jīng)分析，造成該工控計算機運行穩(wěn)定性差的主要原因有以

5、下兩點：1、硬盤選型不合理。XX 發(fā)電廠的入廠煤采制樣裝臵為門式鋼結(jié)構(gòu)、大車重心高，而采樣機在車廂間選點作業(yè)時需頻繁啟動、制動，因此操作室震動特別大。假如震動加速度超過上位機硬盤磁頭的承受極限，將會對硬盤造成永久性傷害。經(jīng)查閱資料，工控計算機硬盤為溫徹思特型硬盤，主軸轉(zhuǎn)速7200轉(zhuǎn)/分鐘，額定抗震性能為工作時63gF ，磁頭重量為60g 左右。使用測震儀在上位機處實測制動時最大震動加速度約16m/s2。根據(jù)牛頓第二運動定律可以計算出磁頭在最大震動狀態(tài)時受力F=ma=60×10-3×16=0.96N98gF 63gF 。從計算可以看出，硬盤實際震動值大大超過額定值。目前市售各

6、品牌、型號IDE/SCSI普通硬盤，其抗震性能處同一數(shù)量級，因此硬盤選型不合理為工控計算機運行穩(wěn)定性差的主要原因。2、電源供應(yīng)不可靠。機采工控計算機的220V 單項交流電源取自機采三相滑觸線380V 交流電源系統(tǒng)，滑觸線由許許多多個分段的輸電導(dǎo)軌組裝而成，導(dǎo)軌組裝完畢后，再用懸吊夾等配件吊裝懸空、保持水平。由于裝配工藝、制造工藝、現(xiàn)場機械震動、裝配器件老化、維護不當(dāng)?shù)葟?fù)雜因素限制，滑觸線供電不可能保證集電器在滑動全過程中以理想狀態(tài)運行，總是會發(fā)生集電器集電刷與導(dǎo)軌機械接觸不良或瞬間機械分離現(xiàn)象；表現(xiàn)在電氣特性上，入廠煤采制樣裝臵電源經(jīng)常因此發(fā)生瞬間失電或瞬間電源干擾，從而導(dǎo)致工控計算機非法關(guān)機

7、、系統(tǒng)文件及磁盤分區(qū)信息被破壞等。因此確認(rèn)，電源供應(yīng)不可靠為工控計算機運行穩(wěn)定性差的主要原因。綜上可以看出，盡管傳統(tǒng)的工控計算機在硬件設(shè)計強調(diào)具備一定的抗震動能力，且接口豐富、散熱性和防塵性較好。但在由于入廠煤采制樣裝臵的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材質(zhì)選擇及現(xiàn)場電源供應(yīng)條件等先天原因，導(dǎo)致控制室內(nèi)震動過大、計算機供電不穩(wěn)定，從而造成工控計算機運行穩(wěn)定性不佳。四、應(yīng)對措施經(jīng)過多方查閱資料和實踐摸索，制定了以下對策：針對硬盤選型問題：經(jīng)過前面的論證，我們可以看出，工業(yè)計算機常用的溫徹思特原理硬盤在本設(shè)備中是不適宜的。我們考察了市場上的其他四類主流的工業(yè)存儲產(chǎn)品，并將其技術(shù)參數(shù)與溫徹思特硬盤對比，我們選用了抗震性能

8、優(yōu)、速度快的DOM 電子硬盤（Disk On Mudle Solid State Disk ）。該硬盤由控制單元和存儲單元組成。通過66MHz ULTRA DMA并行ATA 總線傳輸數(shù)據(jù)，與溫徹思特硬盤相比，DMA 模式下讀取速度約提高了3倍，寫入速度約提高了1.5倍，無需電池和電源可保存數(shù)據(jù)10年以上。我們選擇了PQI 工業(yè)級4G 型直插式IDE 接口DOM 電子硬盤，電子硬盤支持FAT16/FAT32/NTFS/LINUX等常用文件格式，并支持啟動。我們將該電子盤格式化為FAT32文件格式安裝操作系統(tǒng)及組態(tài)界面軟件，獲得成功。由于DOM 電子硬盤為全集成電路結(jié)構(gòu)，屏棄了溫徹思特硬盤的機械轉(zhuǎn)

9、動結(jié)構(gòu)，應(yīng)用時已經(jīng)完全不用考慮機械震動的影響。針對電源供應(yīng)不穩(wěn)定問題：（1）、滑線整修。我們參照滑觸線設(shè)備廠家的安裝手冊，聯(lián)系廠家對滑觸線供電裝臵進行一次全面的整修，使之符合規(guī)定參數(shù)，并建立了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作制度，確保長效。通過修整，一定程度上改善了上位機電源的供電質(zhì)量。（2）、加裝UPS 不間斷電源，防止電源缺項。因程控上位機平均消耗功率約150瓦，要求UPS 能提供5分鐘的持續(xù)供電能力。所以，我們選擇了APC Back-UPS CS系列BK650-AS 型UPS 不間斷電源。該UPS 經(jīng)濟可靠，帶有浪涌及過載保護功能?？紤]到運行人員習(xí)慣于在每次采樣作業(yè)結(jié)束后拉下總空氣開關(guān)QM 。因此將UPS 的220V 電源取自總空開QM 的A 相上端頭，以防止長期過放電造成UPS 內(nèi)部鉛酸蓄電池極板酸化失效。我們利用電能質(zhì)量分析儀對供電質(zhì)量進行分析，將電能質(zhì)量分析儀接在U