辛 巖，叢日成，劉昕成, 董立南，韓孟健

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國電投清河電廠，遼寧 鐵嶺 112003；3.遼寧省送變電工程有限公司，遼寧 沈陽 110021)

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)階段的發(fā)電企業(yè)已進(jìn)入大機(jī)組、高參數(shù)、高自動化階段[1]。鍋爐加熱器和換熱器的積灰、結(jié)焦影響受熱面的傳熱效率，使鍋爐排煙溫度上升，導(dǎo)致鍋爐的熱效率下降。理論計算和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，鍋爐排煙溫度升高20 ℃，鍋爐熱效率就會下降1%。同樣嚴(yán)重的是積灰，結(jié)焦達(dá)到一定程度時會引起鍋爐受熱面的腐蝕和意外停工，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失[2]。長期以來鍋爐受熱面的除灰問題一直是鍋爐運(yùn)行中特別受關(guān)注的問題之一，多年來為了解決此類問題，陸續(xù)研制了蒸汽吹灰、高壓水力吹灰、鋼珠清灰、壓縮空氣吹灰和聲波吹灰?，F(xiàn)代大型火電廠吹灰控制一般采用DCS控制或者PLC控制來實(shí)現(xiàn)，本文通過在國電投清河電廠1號機(jī)組煙水復(fù)合吹灰系統(tǒng)實(shí)例，來說明如何利用DCS控制系統(tǒng)，通過聯(lián)鎖程控來實(shí)現(xiàn)煙水復(fù)合吹灰控制。

1 吹灰程控需滿足的工藝要求

1.1 熱工信號

每臺吹灰器有一個啟動脈沖指令，吹灰器啟動信號為5 s脈沖；反饋信號為進(jìn)、退、過載、運(yùn)行，用來顯示吹灰器狀態(tài)。吹灰器分組為左側(cè)吹灰器(單數(shù))，右側(cè)吹灰器(雙數(shù))，進(jìn)、退反饋信號公用，過載反饋信號和運(yùn)行信號每臺吹灰器一對一，后退脈沖指令為1 s脈沖每組吹灰器公用，為控制聯(lián)鎖用。

1.2 吹灰器運(yùn)行特征

a. 給一個啟動脈沖指令，吹灰器將被啟動，吹灰器在前進(jìn)過程中將反饋一個G信號(組信號，表示吹灰器前進(jìn))。

b. 進(jìn)到位后吹灰器自動后退，后退過程中給一個反饋信號E(組信號，表示吹灰器在后退)。

c. 進(jìn)退途中吹灰器運(yùn)行信號均為 1; G、E全為0時，運(yùn)行信號為0且延時3 s不變、無電源故障表示吹灰器在停止?fàn)顟B(tài)已后退到位。運(yùn)行信號主要用于判斷吹灰器是否運(yùn)行超時，只要該信號長期為1，說明吹灰器沒有后退到位。

d. 若吹灰器過載，回路將切斷動力，并向DCS給出一個過載信號H。

吹灰器有如下狀態(tài)：正常運(yùn)行、進(jìn)、退、過載。要控制一臺吹灰器，只需發(fā)一個啟動脈沖，然后就是監(jiān)視其運(yùn)行狀態(tài)，若出現(xiàn)故障要進(jìn)行故障處理。

1.3 要求DCS完成的功能

a. 一個操作臺畫面，可從該畫面中選擇自動狀態(tài)(按下有效)；選擇煙道吹灰程序或低溫省煤器吹灰程序；有吹灰程序的“啟動、暫停/恢復(fù)、停止”按鈕；有吹灰器緊急返回按鈕(左側(cè)單數(shù)吹灰器返回、右側(cè)雙數(shù)吹灰器返回)；按下啟動按鈕，程序?qū)⒆詣哟祷?；按下暫停按鈕，程序暫停；按恢復(fù)按鈕，程序從斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行；按停止按鈕，程序退回正在運(yùn)行的吹灰器，待吹灰器退回后，進(jìn)行閥門操作，然后結(jié)束程序；按緊急退回按鈕，正在前進(jìn)的吹灰器退回。

b. 一個鍋爐模擬圖畫面，反映吹灰器在鍋爐上的大約布置位置，吹灰器的編號和系統(tǒng)圖提供的一致；該畫面可顯示每臺吹灰器的狀況，顯示吹灰管道閥門的開關(guān)狀況；可顯示每側(cè)吹灰器的運(yùn)行時間。

c. 能自動完成整個吹灰過程。

d. 根據(jù)輸入信號，顯示鍋爐燃料是否正常、主汽壓力偏高、偏低或正常。

e. 能對吹灰系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行報警并記錄。報警內(nèi)容包括：吹灰器過載；吹灰器啟動失敗(啟動指令發(fā)出5 s后沒收到反饋信號)；運(yùn)行超時(該值根據(jù)現(xiàn)場吹灰器實(shí)際情況調(diào)整)。

f. 顯示閥門的開關(guān)狀況。

g. 吹灰程序運(yùn)行步序：開疏水—開主汽閥—疏水—疏水時間(或溫度)到—關(guān)疏水門—吹灰—關(guān)主汽閥—開疏水門—程序結(jié)束。其中“吹灰”的順序：煙氣旁路吹灰器運(yùn)行順序是C1、C3、C2、C4、C5、C7、C6、C8、C9、C11、C10、C12、C13、C15、C14、C16、C17、C19、C18、C20。低省吹灰器運(yùn)行順序是B1、B3、B5、B7、B9、B11、B13、B15、B2、B4、B6、B8、B10、B12、B14、B16。

2 DCS組態(tài)前的準(zhǔn)備工作

DCS測點(diǎn)分配。本套吹灰系統(tǒng)共有143個測點(diǎn)，其中包括DI、DO、AI、RTD等測點(diǎn)，要合理分配測點(diǎn)位置，并要保證有適當(dāng)?shù)膫溆糜嗔浚嗤O(shè)備的測點(diǎn)要分配在不同的卡鍵上，盡量要做到測點(diǎn)分配最優(yōu)最合理。

導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫是DCS組態(tài)的基礎(chǔ)[3]，其中包括測點(diǎn)的卡鍵位置、通道號、模擬量上下限、報警信息等相關(guān)設(shè)置。數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)入可以通過制作Excel表格，填入相關(guān)信息，統(tǒng)一導(dǎo)入。

3 DCS下位機(jī)組態(tài)

首先進(jìn)行設(shè)備單操組態(tài)。其中需要特別注意：①由于吹灰器單體無推進(jìn)和退出的到位信號，只能通過邏輯判斷來表示其單體的行程位置，其中推進(jìn)信號用本吹灰器運(yùn)行和剛觸發(fā)的后退信號 “與”來表示其進(jìn)到位，退出信號用本吹灰器未運(yùn)行來表示其退到位信號；②由于吹灰器本身進(jìn)到位后自動退出，不需要DCS發(fā)退出指令，但為避免DCS系統(tǒng)報故障信息，要在吹灰器進(jìn)到位后發(fā)自動關(guān)信號，保證DCS畫面顯示正常。其余需要注意的包括過載信號要引進(jìn)來；在自動關(guān)信號觸發(fā)的同時要觸發(fā)關(guān)允許；自動開信號為常零信號。在DCS組態(tài)中的實(shí)際邏輯如圖1所示。

圖1 設(shè)備單操組態(tài)邏輯圖

操作按鈕下位機(jī)組態(tài)：運(yùn)行操作按鈕包括啟動、停止、暫停、恢復(fù)、遠(yuǎn)方、就地、左側(cè)急停、右側(cè)急停、C側(cè)切除、B側(cè)切除、全部投入11個按鈕，其中需要注意的是，在吹灰程控進(jìn)行中不能進(jìn)行C側(cè)切除、B側(cè)切除、全部投入操作，只能在吹灰程控啟動前進(jìn)行選擇，另外只能選擇C側(cè)切除、B側(cè)切除、全部投入3個模式中的1個，其組態(tài)如圖2和圖3所示。

圖2 操作按鈕組態(tài)邏輯圖A

圖3 操作按鈕組態(tài)邏輯圖B

程控聯(lián)鎖組態(tài)：程控的步驟是在指令發(fā)出后，待完成信號反饋發(fā)出時，發(fā)出本步驟完成信號，觸發(fā)下一步程控指令，依次進(jìn)行，直到程控結(jié)束。在這個過程中，必須保證吹灰程控是在進(jìn)行時和程控未在暫停階段。觸發(fā)指令組態(tài)：當(dāng)上一步觸發(fā)指令發(fā)出后，上一步驟完成時觸發(fā)本步驟指令，觸發(fā)指令為脈沖信號。步驟完成信號：對于吹灰器，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障需要檢修時，為避免影響整個吹灰程控，需要在吹灰器禁操時跳過本步驟，直接進(jìn)行下一步。為滿足這樣的要求，步驟完成信號包括兩部分，禁操或吹灰器退到位后都應(yīng)看做本步驟完成。另外在暫停時不能觸發(fā)下一步指令，只有恢復(fù)后才能發(fā)出指令。其組態(tài)如圖4所示。

圖4 程控聯(lián)鎖組態(tài)邏輯圖

其余下位機(jī)組態(tài)還有如下內(nèi)容。

a. 在整個程控完成后，要觸發(fā)程控完成信號，用此信號來復(fù)位程控進(jìn)行中、C側(cè)切除、B側(cè)切除、全部投入等信號。

b. 在疏水這一步中，疏水時間到或疏水溫度到都算本步驟完成，所以要設(shè)置操作員設(shè)置窗口，可以人工設(shè)置時間和溫度參數(shù)，保證在任何一個滿足條件后就可進(jìn)行下一步程控。

c. 吹灰程控允許條件組態(tài)。本吹灰程控設(shè)置的允許條件包括無MFT、無蒸汽管道壓力低、任選一種運(yùn)行模式。

d. 當(dāng)蒸汽管道壓力低信號觸發(fā)時，觸發(fā)程控暫停指令。

e. 當(dāng)機(jī)組MFT時，急停全部吹灰器，同時關(guān)疏水閥和吹灰主蒸汽閥。當(dāng)運(yùn)行操作停止按鈕時，先急停全部吹灰器，再關(guān)吹灰主蒸汽閥，最后開疏水閥。

4 DCS上位機(jī)組態(tài)

在上位機(jī)組態(tài)中，要保證每個吹灰器都有自己的操作端，要有吹灰程控操作端，必要的參數(shù)顯示和閥門狀態(tài)顯示，要保證與機(jī)組其他系統(tǒng)的畫面顯示和風(fēng)格一致[4]，其系統(tǒng)圖和吹灰控制操作端如圖5、圖6所示。首先要把系統(tǒng)畫面組態(tài)完，包括管道位置，吹灰器分布等；接下來布置參數(shù)和幫助提示等信息，包括開關(guān)量和模擬量測點(diǎn)，對應(yīng)參數(shù)要放在臨近設(shè)備的位置；最后再制作操作端，操作端要有二次確認(rèn)功能，防止運(yùn)行人員誤操作，操作端要保證能完成DCS下位機(jī)所需要完成的內(nèi)容，測點(diǎn)參數(shù)要填寫正確，保證上位機(jī)可用。

圖5 吹灰系統(tǒng)圖

圖6 吹灰控制操作端

5 吹灰程控調(diào)試過程中常見問題分析

在吹灰程控實(shí)際調(diào)試的過程中出現(xiàn)了很多問題，以下列舉2個有代表性的問題。

a. 吹灰程控在暫停之后再恢復(fù)，不進(jìn)行下一步程控。其主要原因在于原邏輯中，只是單純對上一步指令進(jìn)行了記憶，而未記憶完成信號，由于完成信號為脈沖信號，在脈沖信號恢復(fù)后，即使程控恢復(fù)也無法觸發(fā)下一步指令，如圖4所示。所以對邏輯進(jìn)行了改進(jìn)，對完成信號也進(jìn)行了記憶，保證在恢復(fù)暫停后可以進(jìn)行下一步程控。

b. 由于運(yùn)行可以選擇操作模式，不同的模式對應(yīng)不同的程控步序，所以程控中涉及到跳步功能，在原邏輯中部分編寫錯誤導(dǎo)致此項(xiàng)功能不能完全實(shí)現(xiàn)。主要原因在于只針對觸發(fā)開始階段進(jìn)行了改進(jìn)，而后來在跳轉(zhuǎn)回正常步序時未做正確的編寫。所以在涉及到有跳轉(zhuǎn)的程控時，既要注意跳轉(zhuǎn)切入位置，又要注意返回時的切入位置。

6 結(jié)束語

機(jī)組安全性是系統(tǒng)在運(yùn)行過程中表現(xiàn)出來的一種特性[5]，吹灰系統(tǒng)是火力發(fā)電廠的重要系統(tǒng)，必須保證其安全可靠。吹灰程控是DCS中比較大的程控，關(guān)系復(fù)雜，邏輯繁瑣，控制設(shè)備多，其中一步錯誤會導(dǎo)致整個吹灰程控不能正確執(zhí)行。在組態(tài)過程中，要清楚程控的步驟，實(shí)現(xiàn)的功能要能滿足工藝要求，對于其中的脈沖、延時等信號要處理得當(dāng)，注意前后聯(lián)系，這樣才能做出正確的控制策略，滿足現(xiàn)場實(shí)際的要求。

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