PLC在发电厂锅炉吹灰程控系统中的应用

1、PLC在发电厂锅炉吹灰程控系统中的应用 徐甫荣CEMS是比较复杂的系统,其涉及到光、机、电、化、计算机等多学科技术,应用到温度、压力、流量、湿度及成分量的检测技术和可编程控制与数据采集处理技术。CEMS的制造厂商大多是采取系统集成,用户在选择CEMS供应商时,应重点对系统的可靠性和可维护性进行考察,特别是维修技术服务支持和备品备件的供应。收稿日期:2002-04-09。第一作者朱卫东,男,1943年生,1968年毕业于南京工学院,教授级高级工程师;从事分析仪器及系统设计。PLC在发电厂锅炉吹灰程控系统中的应用TheApplicationofPLCinProgrammableControlSys

2、temforBoilerSootBlowerofPowerPlant徐甫荣(国家电力公司热工研究院自动化所,西安 710032)摘 要 叙述了火力发电厂锅炉吹灰器的工作原理、程控系统的主要功能及控制要求。结合典型工程,详细介绍了PLC在锅炉吹灰程控系统中的应用。关键词 锅炉 吹灰器 电厂 程序控制系统 可编程控制器Abstract Theoperationalprincipleofboilersootblowerinfossi-lfiredpowerplantandthemainfunctionsandcontrolrequirementsofitprogrammablecontrolsyst

3、emareexpounded.Combiningwithtypicalproject,theapplicationofPLCinprogrammablecontrolsystemforboilersootblowerisintroducedindetail.Key words Boiler Sootblower Powerplant Programmablecontrolsystem PLC0 引言目前的火力发电厂,都是通过矿物燃料(煤、石油、天然气等)在锅炉中燃烧,产生一定温度、压力的蒸汽,再冲动汽轮发电机组发出电能的。由于燃料在炉膛中长期燃烧,不可避免地会在锅炉的受热面上结灰、结渣,轻则影

4、响传热效果,重则造成爆管等设备事故,影响正常生产。所以锅炉在运行中必须经常定时地对受热面的结灰、结渣进行吹扫,吹扫是由专用的设备 锅炉吹灰器通以一定压力、温度的蒸汽冲刷锅炉受热面实现的。电站锅炉视容量大小和所用燃料的种类(煤、油)不同,吹灰器的数量从几十100多台不等。锅炉吹灰程控系统是以可编程序逻辑控制器(PLC)为主,加上温度、压力传感器及操作指示设备,对各吹灰器及阀门进行程序控制的系统。与常规的强电集控相比,具有控制功能强、编程简单、实现工艺联锁方便、可在线修改等特点。PLC不但能完成复杂的继电器控制逻辑,而且也能实现模拟量控制,甚至智能控制,并能实现远程通信及上位机监控,为全厂实现计算

5、机控制和管理创造条件。1 吹灰器的工作原理简介1.1 炉膛吹灰器炉膛吹灰器主要是用来吹扫锅炉四周水冷壁上的结灰和结渣的,由于水冷壁紧靠炉墙,所以它在工作时一般深入炉膛不深(3050cm)。吹灰器的选通接触器由控制系统接点(自动启动脉冲)和盘上手动钮子开关或SQ(吹灰器自带启动按钮)来控制。在无启动信号时,该选通接触器未合闸(灯灭),表示该吹灰器在原位。若此时灯亮,表示该吹灰器未退到位(不在原位),需将其恢复到原位方可启动。1.2 过热器吹灰器过热吹灰器是用来吹扫炉顶过热器上的结灰和结渣的,由于过热器悬挂在炉顶中央,为了有效吹扫过热器上的结灰,吹灰器的吹灰枪在工作时必须伸入炉膛58m,故称为长伸

6、缩式吹灰器。该式吹灰器的选通接触器由控制系统接点自动启动脉冲和盘上手动钮子开关或SQ来控制,其工作原理类同炉膛吹灰器。自动控制方式下的吹灰时间由程序设定。自动化仪表 第24卷第5期 2003年5月吹灰枪吹灰时,一边前进(或后退),一边转动,作螺旋运动。喷头上的2个喷咀沿螺旋线轨迹,将两股射流射向对流受热面,达到清吹积灰和结渣的目的。而且,前进和后退的轨迹错开1/4节距,从而提高吹扫效果。1.3 固旋式吹灰器安装在锅炉尾部烟道的吹灰器,一般为固旋式的,没有可伸缩的吹灰枪,吹灰时喷头作固定旋转即可,所以称之为固旋式吹灰器。其原因是因为锅炉尾部烟道的温度已较低,不会将吹灰器喷头烧坏,而位于炉膛和炉顶

7、的吹灰器,若在不工作时不将吹灰枪缩回来的话,将很快被烧坏。固旋式吹灰器一般用来对省煤器和空气预热器上的结灰和结渣进行吹扫。将盘上转换开关拨到 就地手动 位置,通过吹灰器上的操作按钮在就地操作吹灰器工作,此方式一般在吹灰器检修时使用。2.2 联锁和保护功能吹灰介质参数不正常(压力低、压力高;温度低、温度高;流量低、流量高)时,系统应有声光报警,程序暂停,工作的吹灰器自动退出,不允许进一步操作,待介质参数恢复正常后程序继续运行。当吹灰器前进吹灰超过正常时间时,程控装置将使之后退,若后退超时,则自动停止程序运行并发出声光报警,直到运行人员消除故障并按下报警复位按钮后,程序才能继续运行。若吹灰器的工作

8、电流超过其额定电流时,电流继电器动作,并发出声光报警,吹灰器自动退回。只有按一下停铃按钮,报警信号才会解除。如果吹灰器过载,电流继电器动作,并退出吹灰器,以保护吹灰器枪管;但是如果过流持续存在,则热继电器动作,发出过载声光报警信号,程序中止运行,驱动电源切断,迫使马达停止运转,以保护电机。须按一下停铃钮,报警信号方可解除。锅炉故障报警,在集中自动运行过程中,若出现炉膛压力高、锅炉负荷 70%MCR、锅炉主燃料跳闸(MFT动作)等情况时,程序立即中断运行,吹灰器自动退出,并发出声光报警信号。当两侧吹灰器都退到位后,系统自动停止。当控制柜工作电源消失时,应向主控盘输出报警接点进行声光报警,同时中断

9、程序,待人工确认后程序方能继续运行。当动力电源(即吹灰器马达电源)消失时,在控制柜模拟盘上应有声光报警信号。阀门开启和关闭时间超过整定值时,应有声光报警信号。空气预热器、吹灰器实行联锁。锅炉启动时,进行空预器吹灰主汽源与辅助汽源和空预器吹灰管路疏水阀之间的联锁切换。空预器吹灰,应用辅助汽源时,锅炉本体吹灰器不能启动。2.3 显示功能吹灰程控系统采用锅炉模拟图显示吹灰系统所有参控设备的运行状态和有关的报警信号。在程序运行中,阀门状态及投入吹灰器的运行状态都应在显示屏上显示,若出现故障报警,相应的指示灯应亮。2.4 其他功能吹灰程控系统应留有与DCS和集控室报警系AVol.5,May,2 吹灰程控

10、系统的主要功能2.1 控制功能吹灰程控系统有4种运行方式:模拟运行、集中自动、集中手动和就地手动方式。这4种运行方式是通过1个四位转换开关来选择的,并且4者之间是互锁的。系统具有吹灰器组列选择功能(即所有吹灰器按燃烧区段分为若干组,能实现选组吹灰及跳组吹灰),同时还具有对单台吹灰器跳台吹灰的置位、复位和验证功能;具有程序暂停/恢复功能;具有长伸缩吹灰器的紧急退回功能;当PLC发生故障时,能自动切断PLC的工作电源,并发出声光报警信号。模拟运行模拟运行时脱开所有就地参控设备,模拟程序运行。在此状态下, 动力电源通 指示灯应熄灭,各阀门指示灯应为其初始状态。操作方法:将转换开关置于 模拟 状态,选

11、择相应的吹灰器列组,按下程序启动按钮,则模拟运行开始,各设备指示灯按序点亮。集中手动将方式选择开关拨到 集中手动 位置,利用拨码开关选择受控设备,再按 手动启动 按钮,若盘上电流表有正常电流指示或相应的指示灯亮,则启动完毕。注意,在集中手动时,一次只能操作1台电动阀或左右侧各一台吹灰器启动,须等待其运转完毕后,才能启动其他设备(电磁阀可连续操作)。自动运行将方式选择开关拨到 自动 位置,选择所要投入的吹灰器组列,按下程序启动按钮,程序将根据此刻的条件来选择相应的吹灰工艺流程,指挥整个吹灰系统自动运行。就地手动PLC在发电厂锅炉吹灰程控系统中的应用 徐甫荣统的信号接口。当锅炉负荷35%MCR时,

12、空气预热器2台吹灰器应能自动连续吹灰。过钮子开关启动吹灰器。同时,该吹灰器应在原位(即退到位)。3.2.2 自动控制功能吹灰程控功能是由PLC实现的,其控制过程为:开启总进汽电动门(V1) 开启暖管电动门(V2,V3) 开启疏水电动门(V4,V5) (延时3min)关闭疏水电动门 (吹扫条件满足时)吹扫开始。吹扫顺序为1F12F,1R4R,按烟气流向顺序动作,以设备编号从小到大顺序进行。吹扫完毕,关闭总进气电动门,关闭暖管电动门,开启疏水电动门。自动控制方式下的操作功能: 吹扫部位选择对于炉膛(F),长伸缩(R)二种类型的吹灰器,可分别选择 炉膛选通 、 过热器选通 2个带灯自锁按钮,灯亮表示

13、指定的吹扫部位已选定。通过按钮可使自动控制程序任意选择、跳绕吹扫部位,可随时终止正在吹扫部位的吹扫而进入下一部位。而且,2个吹扫部位互锁,优先级高低为F-R。自动控制时选择吹扫部位后,程序将按优先级高低顺序执行。切除对于被选择各部位的吹灰器可进行切除选择,即图1 吹灰器设备编号及布置图3 典型工程的吹灰程控系统3.1 系统概述某25MW火电机组的130t/h燃煤锅炉,额定蒸汽压力为3 82MPa,额定蒸汽温度为450 。该炉的吹灰程控系统本体部分由5只电动阀门和16台吹灰器组成,其布置及编号见图1。V1为总进气电动门;V2与V3为暖管电动门;V4与V5为疏水电动门。1F12F为炉膛吹灰器,用于

14、吹扫锅炉水冷壁上的积灰和结渣,以提高锅炉热效率,保证锅炉满负荷长期正常运行;1R4R为长伸缩式过热器吹灰器,用于吹扫过热器等对流受热面上的积灰和结渣。当某些吹灰器故障(如不能退到位),以及不能正常投运或不需要投运时,可切除这些吹灰器选通回路,程序执行时则跳过而不影响吹扫的连续性。切除指示吹灰器不能投运时通过钮子开关切除,同时切除指标灯亮,即当吹灰器启动脉冲发出后该吹灰器选通接触器未合闸,则视该吹灰器为切除状态。程序中断程序运行中发生故障或人为需要停止运行,进行特殊处理时,可按下 中断 按钮使程序中断,正在运行的吹灰器自动返回到原位。程序复归需要时按 复归 按钮,即可复归上述中断或事故中断(条件

15、是故障不存在时)。闭锁指示如果在管路条件未满足的情况下或本体部位有吹灰器未退回到位而又未切除的情况下启动吹扫程序,则 闭锁 灯显示。故障检查对程序自动记忆的故障(例如超时、过流、过载等),通过操作盘上的灯光信号予以指示。程控系统由1台程控柜和1台动力柜组成,程控柜中布置有KOYOSR-21-EX型可编程序控制器、控制继电器、模拟盘以及电动门的选通接触器等设备;动力柜中布置有各类吹灰器的选通接触器以及电源开关等设备。吹灰用气源从过热器联箱引出,经脉冲减压阀减压后由电动总进气门V1送到各台吹灰器。吹灰蒸汽参数:压力为2 2MPa;温度为350 ;整定的压力低信号1MPa;温度低信号200 。3.2

16、 系统主要控制功能系统控制方式分自动和手动2种:自动程控由PLC实现;手动控制则完全脱离PLC的控制,由继电器等设备完成。程控系统的操作是在程控柜上的操作盘面上进行的。3.2.1 手动控制功能手动控制方式分为盘上(远方)手动和就地手动两种,可对任意一台吹灰器或电动门进行所需要的各种操作控制。盘上手动操作之前,必须通过吹扫部位选择自锁按钮选择需要吹扫的部位(炉膛或过热器),然后再通自动化仪表 第24卷第5期 2003年5月自动运行方式下的联锁保护功能: 伸失保护在启动吹灰器脉冲信号发出7s后,吹灰器后退行程开关仍未脱开,则该吹灰器伸出失败并闪光报警,中断程序。吹灰器过载保护引起热继电器动作,并发

17、出 过载 灯光报警信号,程序中断运行,驱动回路电源切断,马达停止运转,以保护电机。吹灰器运行超时保护如果吹灰器前进或后退超过正常动作时间,此时 超时 指示灯闪光报警,自动中断程序。结束吹灰由司炉发出,可随时中断、结束整个吹扫。当吹灰器中断退回到位后,整个吹扫结束, 结束 指示灯亮。汽源温度低、压力低保护在主蒸汽进气阀打开,疏水温度到(暖管灯灭)后,如果气源温度或压力低于某一定值,则气源 温度异常 或气源 压力异常 指示灯闪光报警,此时不能投吹灰器。如果在吹扫中则中断程序,关闭阀门并退回吹灰器。3.2.3 状态显示功能电动门模拟指示灯收稿日期:2002-08-28。作者徐甫荣,男,1946年生,

18、1970年毕业于西安交通大学,高级工程师;主要从事火力发电厂热工自动化及交直流调速控制技术的研究工作,曾发表论文50余篇。红灯平光表示设备全开,红灯闪光表示设备正在开;绿灯平光表示设备全关,绿灯闪光表示设备正在关。吹灰器模拟指示灯对于炉膛(F)和过热器(R)吹灰器,这些指示灯(红灯)亮表示该吹灰器接触器选通。在无启动信号时,指示灯还表示其位置状态,即灯亮为未退到位;灯灭为退回到原位,吹灰器的动作状态(进、退)由操作盘上单、双数吹灰器 进 、 退 指示灯显示。4 结束语电站锅炉吹灰系统采用程序控制,减轻了操作工人的劳动强度,同时也提高了系统运行的可靠性和自动化水平。对于尚未采用DCS的小型火电机组,不失为一种经济实用的吹灰控制方案,即使是采用DCS的中型机组,由于吹灰程控系统的可靠性和经济性,一般也将其作为一个独立的系统设计。自调整模糊控制算法控件的实现TheImplementationofControlElementofSelf-adjustedFuzzyControlAlgorithm费春国 白瑞祥 李 锋(天津科技大学自动化工程系,天津 300222)摘 要 主要以某一过程监控系统水力模型实验装置为控制对象,介绍了在PC作为下位机操作站时,应用自己创建的能完成自调整模糊控制算法的ActivX控件,实现对水位的自动控制。实验数据表明,该控件在实际控制中有