張毅

【摘 要】 洛河發(fā)電廠#1機(jī)組吹灰程序系統(tǒng)采用的是獨(dú)立于DCS系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)。該P(yáng)LC系統(tǒng)2002年投入使用，至今已運(yùn)行十幾年，設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重，且因?yàn)樵O(shè)備型號(hào)較為陳舊，許多備品已無(wú)法購(gòu)買。本文介紹了洛河電廠#1機(jī)組吹灰系統(tǒng)的控制原理及利用DCS改造機(jī)會(huì)將吹灰程序控制系統(tǒng)引入DCS方案的制定和實(shí)施情況。

【關(guān)鍵詞】 程序控制 吹灰系統(tǒng) 改造 DCS控制系統(tǒng)

1 前言

洛河電廠#1機(jī)組吹灰系統(tǒng)由上?？巳R德貝爾格曼機(jī)械有限公司開發(fā)設(shè)計(jì)，由三組54只吹灰器和吹灰蒸汽管道上的7只閥門組成，其中44臺(tái)爐膛吹灰器（V92）、8臺(tái)長(zhǎng)伸縮式吹灰器（PS-SL）、2臺(tái)空預(yù)器吹灰器（PS-AT）、1臺(tái)電動(dòng)截止閥、6臺(tái)電磁閥。 根據(jù)吹灰器布置的位置，將吹灰器分為左、右兩組，左組包括爐膛左墻組、爐膛前墻組、水平煙道左墻組、尾部煙道左墻組和左空預(yù)器組；右組包括爐膛右墻組、爐膛后墻組、水平煙道右墻組、尾部煙道右墻組和右空預(yù)器組。在正常情況下，整個(gè)系統(tǒng)允許處于對(duì)應(yīng)位置的兩組中的兩只吹灰器同時(shí)工作，鍋爐及吹灰器系統(tǒng)本身禁止多于2只得吹灰器同時(shí) 工作，這是因?yàn)榇祷夜艿老到y(tǒng)難以提供多只吹灰器同時(shí)工作所需的蒸汽量，且對(duì)鍋爐燃燒也可能帶來(lái)影響。

一般情況下，只有在鍋爐負(fù)荷較高而且穩(wěn)定時(shí)才進(jìn)行爐膛吹灰。

2 吹灰系統(tǒng)各設(shè)備工作特點(diǎn)

爐膛吹灰器工作特點(diǎn)：吹灰器啟動(dòng)脫開原位（SLS行程開關(guān)），吹灰器繼續(xù)前進(jìn)，直到碰到旋轉(zhuǎn)開關(guān)（RLS行程開關(guān)），此時(shí)吹灰器將停止該位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)吹掃，該吹灰器吹灰管旋轉(zhuǎn)一周，旋轉(zhuǎn)開關(guān)動(dòng)作一次，當(dāng)吹灰器吹灰管旋轉(zhuǎn)設(shè)定周數(shù)時(shí)，吹灰器將停止旋轉(zhuǎn)，并自動(dòng)后退，直到碰到SLS行程開關(guān)，吹灰器停止，此時(shí)該吹灰器正常完成一次工作過(guò)程。

長(zhǎng)伸縮式吹灰器工作特點(diǎn)：吹灰器啟動(dòng)后吹灰器脫開原位開關(guān)（SLS行程開關(guān)），吹灰器吹灰管繼續(xù)旋轉(zhuǎn)式前進(jìn)，此時(shí)蒸汽吹掃閥門自動(dòng)打開，吹灰器開始吹掃，直到進(jìn)到位行程開關(guān)RLS動(dòng)作，此時(shí)吹灰管開始后退，吹灰管開始反方向旋轉(zhuǎn)吹掃，當(dāng)吹灰管道退到一定位置時(shí)，蒸汽閥門自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)吹灰管繼續(xù)后退直到碰到SLS行程開關(guān)，吹灰器停止，此時(shí)吹灰器正常完成一次工作過(guò)程。

空預(yù)器吹灰器的工作特點(diǎn)：吹灰器啟動(dòng)后，吹灰器脫開原位開關(guān)（SLS行程開關(guān)），此時(shí)蒸汽進(jìn)氣閥打開，吹灰器旋轉(zhuǎn)式前進(jìn)并開始吹掃，3秒后，吹灰管停在該位置吹掃，65秒后，吹灰管繼續(xù)前進(jìn)1.5秒......直達(dá)吹灰器碰到進(jìn)到位行程開關(guān)RLS，此時(shí)，吹灰管開始后退，直到吹灰管退到原位，此時(shí)蒸汽進(jìn)汽閥關(guān)閉，空預(yù)器一次吹灰過(guò)程結(jié)束（吹灰器啟動(dòng)后的過(guò)程由就地單獨(dú)的空預(yù)器吹灰器PLC控制）。

吹灰蒸汽管道上的電動(dòng)截止閥電動(dòng)執(zhí)行器的工作方式為：行程中斷，力矩保護(hù)，即正常情況下，控制回路依靠行程限位開關(guān)的動(dòng)作來(lái)切斷回路，在出現(xiàn)力矩開關(guān)動(dòng)作時(shí)，認(rèn)為是一種故障。疏水閥的工作方式：當(dāng)疏水閥附件的溫度變送器達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，程序控制系統(tǒng)發(fā)出閥門關(guān)信號(hào)，直接控制疏水電磁閥帶電，使其關(guān)閉。

3 PLC吹灰程序控制系統(tǒng)

3.1 控制系統(tǒng)概況

PLC控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)操作單元、程控柜、動(dòng)力柜三部分組成。計(jì)算機(jī)操作單元安裝在集控室，由運(yùn)行人員操作運(yùn)行吹灰器并可進(jìn)行觀察吹灰器的運(yùn)行情況。程控柜連接著動(dòng)力柜和一些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，中央邏輯處理單元PLC及繼電器、電源輸入/輸出端子排等設(shè)備裝在其中。該系統(tǒng)配置了兩個(gè)動(dòng)力柜，用以驅(qū)動(dòng)各種類型的吹灰器及閥門，動(dòng)力柜主要由交流接觸器、空氣開關(guān)、中間繼電器、熱繼電器及端子排等組成。

原系統(tǒng)有自動(dòng)、遙控、近控、模擬功能，由PLC可編程控制器實(shí)現(xiàn)，就地手動(dòng)由機(jī)身的后退按鈕實(shí)現(xiàn)，CRT可以顯示運(yùn)行狀態(tài)、吹掃順序，吹灰器的投切及故障報(bào)警等內(nèi)容。

3.2 吹灰控制過(guò)程

吹灰器的投運(yùn)順序?yàn)椋嚎疹A(yù)器吹灰器一爐膛吹灰器一過(guò)熱器、再熱器吹灰器一省煤器吹灰器一空預(yù)器吹灰器。吹灰器的投運(yùn)基本上是按煙氣流程進(jìn)行的，空預(yù)器吹灰器先投運(yùn)，最后還要投運(yùn)，這是因?yàn)榭疹A(yù)器煙氣流動(dòng)阻力大，煙灰沉積多，首先清除空預(yù)器積灰，以保證以后其他部件落下的灰能順利通過(guò)，爐膛部位吹灰從上至下從前到后，尾部煙道從上到下。

鍋爐本體典型的吹灰流程是：開主汽閥一開減壓站一疏水一關(guān)疏水閥一吹灰一關(guān)減壓站一關(guān)主汽閥一開疏水閥。

空預(yù)器吹灰用主汽吹灰的流程為：開空預(yù)器主汽閥一開空預(yù)器減壓站一疏水一關(guān)空預(yù)器疏水閥一空預(yù)器吹灰一關(guān)空預(yù)器減壓站一關(guān)空預(yù)器主汽閥一開空預(yù)器疏水閥；空預(yù)器吹灰用輔汽吹灰的流程為：開輔汽閥一疏水一關(guān)空預(yù)器疏水閥一空預(yù)器吹灰一關(guān)輔汽閥一開空預(yù)器疏水閥。

4 原控制系統(tǒng)設(shè)備現(xiàn)狀

吹灰控制系統(tǒng)的PLC為型號(hào)MODICON QUANTUM系列，自2002年投入運(yùn)行以來(lái)，已連續(xù)運(yùn)行十多年，電子設(shè)備老化嚴(yán)重，故障頻發(fā)，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：首先，在運(yùn)行中出現(xiàn)多次實(shí)際信號(hào)與顯示不對(duì)應(yīng)情況，導(dǎo)致吹灰程序無(wú)法正常進(jìn)行下去，檢查實(shí)際信號(hào)已進(jìn)入BIU柜中，重新啟動(dòng)PLC后恢復(fù)正常，由于PLC內(nèi)部程序無(wú)法查看，人機(jī)界面不友好，給故障處理帶來(lái)了極大的不便，無(wú)形中大大增加了檢修的工作量；其次，由于集控運(yùn)行人員較少，在投入吹灰程控后，不能全程監(jiān)視吹灰過(guò)程，在吹灰器出現(xiàn)故障時(shí)，雖然吹灰工控機(jī)上有相應(yīng)的報(bào)警出現(xiàn)，但由于沒(méi)有聲光報(bào)警，不易被集控運(yùn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常導(dǎo)致單臺(tái)吹灰在受熱面上運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，帶來(lái)導(dǎo)致爐管泄漏的安全隱患和導(dǎo)致長(zhǎng)吹灰器彎曲的問(wèn)題。鑒于上述問(wèn)題，經(jīng)過(guò)討論研究決定利用機(jī)組DCS改造的機(jī)會(huì)將吹灰程序控制系統(tǒng)引入DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。

5 改造方案

（1）BIU柜內(nèi)PLC設(shè)備停用，將原進(jìn)入BIU柜內(nèi)的接線轉(zhuǎn)接入DCS顯示和控制，原進(jìn)入PLC的220VAC信號(hào)通過(guò)增加中間繼電器轉(zhuǎn)換后送人DCS機(jī)柜中，保持就地吹灰動(dòng)力柜內(nèi)控制回路原理不變。endprint

（2）改造后的吹灰器控制系統(tǒng)由上海新華控制有限公司的 DCS實(shí)現(xiàn)，配置2個(gè)機(jī)柜（其中一個(gè)為直接驅(qū)動(dòng)220VAC線圈的繼電器柜）、一對(duì)冗余的PCU（#62/#82）和一對(duì)冗余的電源模塊。

（3）在DCS中創(chuàng)建吹灰系統(tǒng)畫面，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)吹灰設(shè)備的遠(yuǎn)方操作和實(shí)際位置顯示。

（4）所有的邏輯功能通過(guò)DCS組態(tài)軟件中的順序控制模塊實(shí)現(xiàn)和設(shè)備控制模塊實(shí)現(xiàn)，每一臺(tái)吹灰器設(shè)備集控運(yùn)行人員可以進(jìn)行選擇性切投，不參與吹灰的吹灰器，通過(guò)順控模塊上的跳步功能塊實(shí)現(xiàn)，同時(shí)運(yùn)行人員還可在CRT上對(duì)每一臺(tái)爐膛吹灰器旋轉(zhuǎn)圈數(shù)設(shè)定。

（5）將每一組吹灰器的過(guò)載信號(hào)單獨(dú)引入DCS，和單個(gè)吹灰器運(yùn)行超時(shí)信號(hào)一起實(shí)現(xiàn)報(bào)警，及時(shí)提醒集控運(yùn)行人員。

（6）將原吹灰基地儀統(tǒng)一改為智能定位器，由DCS實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，就地增設(shè)一臺(tái)吹灰蒸汽壓力變送器并將壓力信號(hào)接入DCS系統(tǒng)，用于畫面顯示和就地執(zhí)行器自動(dòng)控制。

6 改造方案的實(shí)施

6.1 工作準(zhǔn)備

吹灰器控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目進(jìn)行前。首先要保證吹灰系統(tǒng)MCC柜和BIU柜內(nèi)電源停掉，為保證全過(guò)程安全，最好將MCC柜和BIU柜內(nèi)電源進(jìn)線在電氣部分停電后甩掉，并用絕緣膠布包好，防止電氣或集控運(yùn)行人員誤送電，導(dǎo)致人身傷害。

6.2 改造步驟

（1） 根據(jù)原PLC控制邏輯結(jié)合吹灰器的工作特點(diǎn)、鍋爐吹灰的需要及運(yùn)行人員的要求在在DCS系統(tǒng)中搭建控制組態(tài)及畫面，定義I/O測(cè)點(diǎn)及分配I/O通道，制作I/O清冊(cè)、新敷設(shè)電纜清冊(cè)、號(hào)牌及電纜線號(hào)。

（2） 將原BIU柜中的MFT、負(fù)荷限制、流量開關(guān)、壓力開關(guān)等保護(hù)信號(hào)，吹灰壓力重新敷設(shè)電纜引入DCS系統(tǒng)的端子排按設(shè)計(jì)接線，其他接線全部拆除按照安全規(guī)定要求處理，拆除PLC設(shè)備。

（3）在吹灰系統(tǒng)動(dòng)力柜中各柜內(nèi)敷設(shè)中間隔離繼電器：用于擴(kuò)展閥門的開反饋、關(guān)反饋、過(guò)載熱偶信號(hào)和吹灰器的退到位、過(guò)載熱偶信號(hào)。所有動(dòng)力柜內(nèi)與DCS有接口的點(diǎn)，通過(guò)新敷設(shè)的屏蔽電纜進(jìn)入DCS控制柜，按DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求接線。

（4）分別隔離本體吹灰基地儀和空預(yù)器吹灰基地儀的氣源門，關(guān)閉本體蒸汽壓力和空預(yù)器吹灰壓力至各基地儀的隔離門，拆除基地儀保護(hù)柜中的基地儀，在本體蒸汽壓力進(jìn)入基地儀入口處增加變送器，通過(guò)敷設(shè)電纜引入DCS參與顯示和控制。

（5）將吹灰氣動(dòng)門定位器、電磁閥拆除，改為用智能定位器控制，指令和位置反饋通過(guò)敷設(shè)電纜引入DCS參與顯示和控制。

6.3 調(diào)試步驟

改造后系統(tǒng)應(yīng)在保證DCS設(shè)備、吹灰設(shè)備、人員安全的情況下分布進(jìn)行。具體調(diào)試步驟如下：信號(hào)核對(duì)—設(shè)備控制回路調(diào)試—吹灰系統(tǒng)設(shè)備單體試驗(yàn)—吹灰程控試驗(yàn)—吹灰壓力自動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試。

7 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)的300MW火力發(fā)電廠，吹灰程控系統(tǒng)基本都還是獨(dú)立的PLC控制。隨著控制系統(tǒng)和方式的發(fā)展及集中控制的需要，將吹灰程序控制引入DCS控制已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。洛河發(fā)電廠#1機(jī)組吹灰程序系統(tǒng)引入DCS控制后徹底解決了原系統(tǒng)PLC的諸多問(wèn)題，提高了機(jī)組集中控制的自動(dòng)化水平，同時(shí)集控運(yùn)行人員可以及時(shí)根據(jù)畫面報(bào)警發(fā)現(xiàn)故障吹灰器，進(jìn)行快速處理，保證了吹灰器設(shè)備和受熱面的安全。

參考文獻(xiàn)：

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