田宇宙

(華能蘇州熱電有限責任公司，江蘇 蘇州 215007)

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PLC在火電廠鍋爐吹灰程控中的應用

田宇宙

(華能蘇州熱電有限責任公司，江蘇 蘇州 215007)

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

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、積灰不僅會影響受熱面管壁的熱傳遞效率，嚴重時還會形成結焦，結焦后將會造成受熱面的壽命下降，最嚴重時會造成受熱面的損壞。因此，在各燃煤火電廠的大型鍋爐上均設有吹灰設備，定期吹掃再熱器、過熱器、省煤器和空氣預熱器等主要受熱面上的積灰和結焦。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，在一定壓力下進行吹灰，去除省煤器內壁和鍋爐過熱器等部位的結焦及結炭，恢復傳熱系數(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)展過程經歷了繼電器步進控制和半導體無觸點步進控制。目前已進入了計算機協(xié)同可編程序邏輯控制器(PLC)控制的新時代，西門子公司生產的S7-200就屬中型PLC，廣泛應用于國內各電廠及工礦企業(yè)等。該PLC不但具有強大的邏輯運算、數(shù)據(jù)計算、定時、計數(shù)步進、物體料位和位移的測量等功能，而且還具有優(yōu)異的算術運算、多通道的模擬量輸入和輸出、模擬量自動調節(jié)、高速計數(shù)等功能。在電廠的大型鍋爐中需要使用多個吹灰器, 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，維修相對比較困難，可靠性較差。而使用PLC控制，其控制靈活，易于實現(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吹灰器組成1組，每組吹灰器同時共用1組正反轉接觸器和過載繼電器。每個吹灰器又各用1個接觸器和前、后行程開關，每組中的前行程開關合并為一個信號，而后行程開關合并為另一個信號，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對方向接觸器和1個過載繼電器，一旦某個接觸器出現(xiàn)故障或過載繼電器動作，就會導致整個組的吹灰器都不能工作。假如行程開關故障或信號線短路，需逐一檢查。因為行程開關信號合并在一起，不容易確定某個吹灰器故障，在運行前必須保證只有一組吹灰器在運行，使工作效率受到限制。綜合獨立分布控制方式和集中分布控制方式的優(yōu)點，可以將多臺吹灰器分成若干組，并且使每組采用集中分布控制。為了在同時投運多臺吹灰器時減少壓力損失，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。在實際應用中一般都會將吹灰器分為左、右兩側，同時在同一側的吹灰器共用1個前行程開關信號和1個后行程開關信號；在控制電路中又把每側分成長吹和短吹兩組，長吹和短吹的控制電動機功率不同，每組共用1對方向接觸器和1個過載繼電器。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、可編程控制器、操作面板、電子高能點火器、氣源壓力變送器、管路壓力傳感器、管道燃氣電磁閥、管道空氣電磁閥、管道溫控開關等組成。整套控制裝置的邏輯關系如圖2所示。它以控制盤為中樞，以工業(yè)可編程序器(S7-200 PLC)為核心，并接受上位機的管理，通過計算機和PLC系統(tǒng)對現(xiàn)場執(zhí)行機構進行控制，可實現(xiàn)鍋爐主控系統(tǒng)的聯(lián)機控制和多套設備的集中控制?？刂票P面直接將PLC輸出的控制信號轉變成為驅動電源，并且吹灰器直接接受控制，使所有執(zhí)行部件進行工作。

圖2　控制裝置邏輯關系圖

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交互界面，根據(jù)用戶的需要能夠進行簡單的設置，即能達到所需要的吹灰要求。它可以同時設置多層、多次的吹灰控制，也可以設置單層、單次的吹灰控制，具有簡單易控、操作方便等優(yōu)勢。

PulseCAC 3.0版脈沖控制系統(tǒng)具有多個畫面相互切換的功能，每個畫面都有相應的吹灰信息，比如吹灰層的選擇、兩次吹灰的間隔時間設置、吹灰壓力低報警、吹灰效果欠佳報警、綜合報警等功能。狀態(tài)顯示界面可顯示各部件的狀態(tài)及系統(tǒng)的工作進程、氣源壓力等。主控系統(tǒng)可脫離終端機獨立工作，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，一是要進行工作方式的選擇，如果操作人員選擇連續(xù)自動運行，系統(tǒng)會按出廠設置，有序啟動各路的吹灰器進行吹掃，否則將會按操作人員選定值開始工作。

2)吹灰系統(tǒng)的自動、手動控制方式

自動工作時，先開啟分配器的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，同時將自動程序檢測其燃氣壓力、吹掃工況、空氣供應壓力變化。一旦出現(xiàn)與設置異常情況相同的狀態(tài)，立即緊急停止，并發(fā)出聲、光報警信號。如果檢測均正常，將開啟燃氣電磁閥，在設定時間內確認燃氣和空氣的壓力變化，使混合氣的比例接近給定值。若燃氣的壓力超出設定范圍，立即停止工作，發(fā)出報警。若無報警，將按給定的頻率重復開啟“電磁閥—點火—關閉電磁閥”的工作過程，并全程監(jiān)控混合器表面溫度。一旦發(fā)現(xiàn)超溫，自動停止系統(tǒng)繼續(xù)工作，發(fā)出報警。與此同時，切斷主要動力電源。給定的工作次數(shù)完成后，關閉1#閥，同時監(jiān)測燃氣和空氣供應的壓力變化，如果沒有異常，則將順序啟動下一引發(fā)器，重復進行上述過程達成連續(xù)多層、多次工作。

控制系統(tǒng)同時提供手動操作運行功能，但自動控制運行具有優(yōu)先權。

控制系統(tǒng)具有自動監(jiān)控鍋爐排煙溫度并根據(jù)設定煙溫上限自動啟動吹灰的功能。

3)急?？刂?/p>

根據(jù)設備及工況的情況，設置急停控制按鈕。當發(fā)生緊急情況，按下按鈕，設備恢復初始狀態(tài)。若要再次啟動設備，需要按規(guī)定的順序進行再啟動。當發(fā)生緊急情況，按下按鈕，即可以達到切斷電源的目的。

4)報警控制

對吹灰系統(tǒng)進行吹灰，要保證只有一層進行吹灰，其他各層為關閉狀態(tài)。當某層或某些層在設定時間還沒有達到噴吹氣壓或者噴吹用乙炔壓力過低時，則系統(tǒng)報警，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　結束語

火電廠鍋爐吹灰裝置采用微機PLC集中式分布程控，技術先進，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用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[2]高安邦，石磊.PLC自學手冊[M].北京：中國電力出版社，2001.

[3]向賢兵.自動控制理論[M].北京：中國電力出版社，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