PLC在火電廠鍋爐吹灰程控中的應(yīng)用

田宇宙

(華能蘇州熱電有限責(zé)任公司，江蘇 蘇州 215007)

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PLC在火電廠鍋爐吹灰程控中的應(yīng)用

田宇宙

(華能蘇州熱電有限責(zé)任公司，江蘇 蘇州 215007)

介紹火電廠鍋爐吹灰程控裝置的系統(tǒng)組成和生產(chǎn)工藝流程， PLC加上位機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、主要功能和控制軟件的設(shè)計(jì)。

可編程序邏輯控制器；火電廠；鍋爐吹灰；程控

燃煤火電廠鍋爐在燃燒過(guò)程中，由于煙氣中含灰量較高，容易使受熱面發(fā)生沾污、積灰等情況。沾污、積灰不僅會(huì)影響受熱面管壁的熱傳遞效率，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)形成結(jié)焦，結(jié)焦后將會(huì)造成受熱面的壽命下降，最嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成受熱面的損壞。因此，在各燃煤火電廠的大型鍋爐上均設(shè)有吹灰設(shè)備，定期吹掃再熱器、過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等主要受熱面上的積灰和結(jié)焦。鍋爐全面吹灰一次后可明顯提高主蒸汽溫度，使排煙溫度降低，在一定壓力下進(jìn)行吹灰，去除省煤器內(nèi)壁和鍋爐過(guò)熱器等部位的結(jié)焦及結(jié)炭，恢復(fù)傳熱系數(shù)，能提高熱傳遞效率1%左右。

火力發(fā)電廠鍋爐吹灰程控裝置的發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了繼電器步進(jìn)控制和半導(dǎo)體無(wú)觸點(diǎn)步進(jìn)控制。目前已進(jìn)入了計(jì)算機(jī)協(xié)同可編程序邏輯控制器(PLC)控制的新時(shí)代，西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7-200就屬中型PLC，廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各電廠及工礦企業(yè)等。該P(yáng)LC不但具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)計(jì)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)步進(jìn)、物體料位和位移的測(cè)量等功能，而且還具有優(yōu)異的算術(shù)運(yùn)算、多通道的模擬量輸入和輸出、模擬量自動(dòng)調(diào)節(jié)、高速計(jì)數(shù)等功能。在電廠的大型鍋爐中需要使用多個(gè)吹灰器, 并且要求順序操作，如果采用繼電器控制鍋爐吹灰器，故障率較高，維修相對(duì)比較困難，可靠性較差。而使用PLC控制，其控制靈活，易于實(shí)現(xiàn)，且可靠性高。

1　集中式吹灰器分布控制方式

集中式吹灰器分布控制方式是指將若干個(gè)吹灰器組成1組，每組吹灰器同時(shí)共用1組正反轉(zhuǎn)接觸器和過(guò)載繼電器。每個(gè)吹灰器又各用1個(gè)接觸器和前、后行程開(kāi)關(guān)，每組中的前行程開(kāi)關(guān)合并為一個(gè)信號(hào)，而后行程開(kāi)關(guān)合并為另一個(gè)信號(hào)，且直接輸入可編程邏輯控制器。集中式吹灰器分布控制方式如圖1所示。

圖1　集中式吹灰器分布控制方式圖例

使用集中式分布控制方式可以節(jié)約多個(gè)器件，節(jié)省控制柜的大部分空間、多數(shù)卡件、多數(shù)控制電纜。但是由于每組吹灰器共同使用1對(duì)方向接觸器和1個(gè)過(guò)載繼電器，一旦某個(gè)接觸器出現(xiàn)故障或過(guò)載繼電器動(dòng)作，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)組的吹灰器都不能工作。假如行程開(kāi)關(guān)故障或信號(hào)線短路，需逐一檢查。因?yàn)樾谐涕_(kāi)關(guān)信號(hào)合并在一起，不容易確定某個(gè)吹灰器故障，在運(yùn)行前必須保證只有一組吹灰器在運(yùn)行，使工作效率受到限制。綜合獨(dú)立分布控制方式和集中分布控制方式的優(yōu)點(diǎn)，可以將多臺(tái)吹灰器分成若干組，并且使每組采用集中分布控制。為了在同時(shí)投運(yùn)多臺(tái)吹灰器時(shí)減少壓力損失，把各組的母管從盡量靠近總管壓力控制器站的系統(tǒng)母管中引出。在實(shí)際應(yīng)用中一般都會(huì)將吹灰器分為左、右兩側(cè)，同時(shí)在同一側(cè)的吹灰器共用1個(gè)前行程開(kāi)關(guān)信號(hào)和1個(gè)后行程開(kāi)關(guān)信號(hào)；在控制電路中又把每側(cè)分成長(zhǎng)吹和短吹兩組，長(zhǎng)吹和短吹的控制電動(dòng)機(jī)功率不同，每組共用1對(duì)方向接觸器和1個(gè)過(guò)載繼電器。這樣,既節(jié)省各方面的投資成本，又更加方便、靈活地進(jìn)行控制，使工作效率得到大大的提高。

2　PLC控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)主要由終端機(jī)、可編程控制器、操作面板、電子高能點(diǎn)火器、氣源壓力變送器、管路壓力傳感器、管道燃?xì)怆姶砰y、管道空氣電磁閥、管道溫控開(kāi)關(guān)等組成。整套控制裝置的邏輯關(guān)系如圖2所示。它以控制盤(pán)為中樞，以工業(yè)可編程序器(S7-200 PLC)為核心，并接受上位機(jī)的管理，通過(guò)計(jì)算機(jī)和PLC系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)鍋爐主控系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)控制和多套設(shè)備的集中控制。控制盤(pán)面直接將PLC輸出的控制信號(hào)轉(zhuǎn)變成為驅(qū)動(dòng)電源，并且吹灰器直接接受控制，使所有執(zhí)行部件進(jìn)行工作。

圖2　控制裝置邏輯關(guān)系圖

3　吹灰器程序控制

PulseCAC 3.0版脈沖控制主界面具有良好的人機(jī)交互界面，根據(jù)用戶(hù)的需要能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置，即能達(dá)到所需要的吹灰要求。它可以同時(shí)設(shè)置多層、多次的吹灰控制，也可以設(shè)置單層、單次的吹灰控制，具有簡(jiǎn)單易控、操作方便等優(yōu)勢(shì)。

PulseCAC 3.0版脈沖控制系統(tǒng)具有多個(gè)畫(huà)面相互切換的功能，每個(gè)畫(huà)面都有相應(yīng)的吹灰信息，比如吹灰層的選擇、兩次吹灰的間隔時(shí)間設(shè)置、吹灰壓力低報(bào)警、吹灰效果欠佳報(bào)警、綜合報(bào)警等功能。狀態(tài)顯示界面可顯示各部件的狀態(tài)及系統(tǒng)的工作進(jìn)程、氣源壓力等。主控系統(tǒng)可脫離終端機(jī)獨(dú)立工作，也可接受鍋爐DCS系統(tǒng)的控制。

1)吹掃控制

吹灰器系統(tǒng)上電后，一是要進(jìn)行工作方式的選擇，如果操作人員選擇連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，系統(tǒng)會(huì)按出廠設(shè)置，有序啟動(dòng)各路的吹灰器進(jìn)行吹掃，否則將會(huì)按操作人員選定值開(kāi)始工作。

2)吹灰系統(tǒng)的自動(dòng)、手動(dòng)控制方式

自動(dòng)工作時(shí)，先開(kāi)啟分配器的1#電磁閥，接通1#引發(fā)器，即1#與2#脈沖發(fā)生器的供氣管路，同時(shí)將自動(dòng)程序檢測(cè)其燃?xì)鈮毫?、吹掃工況、空氣供應(yīng)壓力變化。一旦出現(xiàn)與設(shè)置異常情況相同的狀態(tài)，立即緊急停止，并發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。如果檢測(cè)均正常，將開(kāi)啟燃?xì)怆姶砰y，在設(shè)定時(shí)間內(nèi)確認(rèn)燃?xì)夂涂諝獾膲毫ψ兓?，使混合氣的比例接近給定值。若燃?xì)獾膲毫Τ鲈O(shè)定范圍，立即停止工作，發(fā)出報(bào)警。若無(wú)報(bào)警，將按給定的頻率重復(fù)開(kāi)啟“電磁閥—點(diǎn)火—關(guān)閉電磁閥”的工作過(guò)程，并全程監(jiān)控混合器表面溫度。一旦發(fā)現(xiàn)超溫，自動(dòng)停止系統(tǒng)繼續(xù)工作，發(fā)出報(bào)警。與此同時(shí)，切斷主要?jiǎng)恿﹄娫础＝o定的工作次數(shù)完成后，關(guān)閉1#閥，同時(shí)監(jiān)測(cè)燃?xì)夂涂諝夤?yīng)的壓力變化，如果沒(méi)有異常，則將順序啟動(dòng)下一引發(fā)器，重復(fù)進(jìn)行上述過(guò)程達(dá)成連續(xù)多層、多次工作。

控制系統(tǒng)同時(shí)提供手動(dòng)操作運(yùn)行功能，但自動(dòng)控制運(yùn)行具有優(yōu)先權(quán)。

控制系統(tǒng)具有自動(dòng)監(jiān)控鍋爐排煙溫度并根據(jù)設(shè)定煙溫上限自動(dòng)啟動(dòng)吹灰的功能。

3)急?？刂?/p>

根據(jù)設(shè)備及工況的情況，設(shè)置急?？刂瓢粹o。當(dāng)發(fā)生緊急情況，按下按鈕，設(shè)備恢復(fù)初始狀態(tài)。若要再次啟動(dòng)設(shè)備，需要按規(guī)定的順序進(jìn)行再啟動(dòng)。當(dāng)發(fā)生緊急情況，按下按鈕，即可以達(dá)到切斷電源的目的。

4)報(bào)警控制

對(duì)吹灰系統(tǒng)進(jìn)行吹灰，要保證只有一層進(jìn)行吹灰，其他各層為關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)某層或某些層在設(shè)定時(shí)間還沒(méi)有達(dá)到噴吹氣壓或者噴吹用乙炔壓力過(guò)低時(shí)，則系統(tǒng)報(bào)警，其指示燈不斷地閃爍。

5) 吹灰器邏輯框圖

吹灰器邏輯框圖如圖3所示。

4　結(jié)束語(yǔ)

火電廠鍋爐吹灰裝置采用微機(jī)PLC集中式分布程控，技術(shù)先進(jìn)，功能齊全，使用安全可靠。它不僅節(jié)約了接觸器、繼電器、卡件、電纜線等器件和材料，而且還節(jié)省了裝置空間，簡(jiǎn)化了控制線路，并有效地減少了故障發(fā)生率，大大提高了裝置運(yùn)行的可靠性。

圖3　 吹灰器邏輯框圖

[1]鄧則名.電器與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]高安邦，石磊.PLC自學(xué)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[3]向賢兵.自動(dòng)控制理論[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

A Study on the Application of the PLC in the Program Control of the Soot-Blowing of the Boiler in the Thermal Power Plant

TIAN Yuzhou

(Suzhou Thermal Electricity Co., Ltd.of CHNG，Suzhou Jiangsu 215007，P.R.China)

This paper introduces the system composition and productive technology process of the program control device of the soot-blowing of the boiler of the thermal power plant．In addition，it describes the hardware composition，main functions and the design of the control software of the control system of the PLC and the upper computer．

PLC；thermal power plant；soot-blowing of the boiler；program control

2015-12-07

田宇宙(1987-)，助理工程師，主要從事電廠熱工檢修工作。

TM621

A

1008- 8032(2016)04- 0053- 03