基于PLC和变频器的电站锅炉引风机控制系统

1、第24卷第5期 2008年9月文章编号：1005-006X(2008)05-0061-02电 站 系 统 工 程 Power System Engineering Vol.24 No.561基于PLC和变频器的电站锅炉引风机控制系统解 辰1 李云鹏1 王 彬2（1.华北电力大学能源与动力工程学院，2.河北华电石家庄裕华热电有限责任公司）摘 要：本系统采用西门子S7-200PLC控制变频器实现引风机的无级调速，能保持炉膛内的恒定负压。与传统的控制系统相比，系统可靠性高，且能够节约大量电能。关键词：PLC控制；变频器；引风机 中图分类号：TK32 文献标识码：BThe Usage of Frequ

2、ency Converter and PLC-based Control System forUtility Boiler Induced Draft FanXIE Chen, LI Yun-peng, WANG BinAbstract: The system introduces the technology that PLC controls frequency converter to realize the non-step speed modulation of induced draft fan and can keep the constant negative pressure

3、 in furnace. Comparing with the system of traditional control, it can save plenty of electrical powerKey words: PLC control; frequency converter; induced draft fan目前，国内很多电厂的机组经常处于低负荷运行。而电厂的锅炉引风机系统采用工频恒速运行方式，通过入口挡板节流调节流量来达到自动控制的目的，这样既会造成大量能源浪费，又会降低电机的寿命。另一方面国内许多电厂风机设备仍采用的传统控制方法即通过继电器控制，存在着启动电流大，运行安全可

4、靠性差、抗干扰能力弱的问题。本文内容即是针对国内某电厂300 MW机组的锅炉引风机系统采用PLC控制器与变频器相结合的控制系统进行设计。障时启动手动运行，用PLC程序实现电机工频软启动。变频运行时由PLC自动选择合适的转速。另外系统设计了故障记录程序以便于设备出现故障时，故障点的查找和排除1。 1.2 硬件组成PLC与变频器控制系统构成如图1所示，PLC采用西门子S7-200系列模块，其中主机模块采用CPU226，具有24个数字量输入点和16个数字量输出点。扩展模块采用具有8个数字量输入点的模块2个，具有8个数字量输出点的模块2个和4点模拟量输入模块1个。采用安川F7系列变频器1个，内装PI调

5、节功能。1 系统控制策略与结构组成1.1 系统控制策略引风机是火电厂重要的辅助设备之一，它将锅炉燃烧产生的高温烟气经除尘装置后排向烟道，用来调整锅炉炉膛负压的稳定。负压过大，则漏风严重，总的风量增加，烟气热量损失增大，同时引风机的电耗增加，不利于经济燃烧。负压偏正，炉膛要向外喷火，不利于安全生产。我国现行的火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的引风机的风量裕度为5%10%，风压裕度为10%15%。将测点测得的炉膛负压值电流信号直接输入到变频器的模拟量输入端子，经PI调节器处理后进行变频器的无级调速。这种控制方式与变频器的多级调速相比，具有硬件接线简单和投资较低的优点。可编程控制器只负责控制变

6、频器的运行及停止和对变频器输出信号的处理。当变频器发生故障时，PLC应该能及时将变频器运行方式切换到工频电源运行方式，以保证锅炉的不间断运行2。针对启动电流大、运行安全可靠性差的问题，设计用PLC程序控制变频器实现电机的变频起动。在变频器出现故收稿日期：2008-04-14解辰(1983-)，男，研究生。保定，071003图1 风机控制系统构1.3 I/O信号配置系统I/O信号包括三大类，即数字量输入信号、数字量输出信号和模拟量输入信号。其中本系统使用的信号有：数字量输入信号34点, 数字量输出信号28点，模拟量输入信号3点。2 风机控制逻辑软件设计62 电 站 系 统 工 程复位。2.2 风

7、机变频启动和运行逻辑2008年第24卷风机系统控制流程如图2所示，基于该流程采用PLC当空气预热器、冷却风机、程控开关通电、润滑油泵均正常启动后则使风机启动前检查信号置位。如果再同时选中风机变频运行模式，发出变频运行开始信号。风机启动信号发出，使风机电动机接通变频器，同时使变频器接通电源，使风机工频运行模式和变频运行模式互锁。在变频运行未启动时按下风机断电将使变频器断电。变频器通电信号启动，使变频运行信号置位，变频器通电运行，启动变频器FWD功能，使风机电动机升速并运行。压力测点将测得的炉膛负压信号值，输入变频器模拟量输入端子，再经PI调节器处理后进行变频器的无级调速，以使风机转速根据炉膛负压

8、的改变而做满足炉膛压力要求的变化。当变频器跳闸指令启动时通电使变频器断电和变频运行复位。 2.3 风机变频运行切换工频运行逻辑当变频器发生故障产生变频器跳闸信号时，则变频器故障信号启动并记录。与此同时蜂鸣器启动，延时10 s后引风机以工频运行。因为在工频运行时不能对电动机进行过载保护，所以设置了热继电器FR，用它提供工频运行时的过载保护。当启动前检测完成且处于工频运行模式时，风机断电或热继电器启动都将风机工频运行停止。2.4 风机控制系统保护系统该控制系统考虑了连锁保护，一旦引风机停机，或者变频器出现故障，即发出故障信号，PLC立即实现连锁保护，锅炉系统停炉，保证锅炉安全。如果接收到集控室发出

9、的锅炉汽包液位低、炉膛负压超高或超低、炉膛熄火等信号即引起PLC连锁，PLC立即输出引风机停机信号到集控室DCS系统。另外该系统保留挡板的手动控制系统，以便在紧急情况下由工作人员到现场进行手动控制。3 结束语采用PLC和变频器组成自动控制系统对锅炉风机实施控制，使电机可以实现软启动，可消除对电网和负载的冲击，避免产生操作过电压而损伤电机，延长了电动机和风机的使用寿命。采用变频调节，实现挡板全开，减少了挡板节流损失，且能均匀调速，满足调峰需要，节约了大量的电能。低负荷下转速降低，减少了机械部分的磨损和振动，延长了风机大修周期，可节省大量的检修费用。控制可靠，抗干扰能力强，操作方便，提高了锅炉操作

10、的安全性和自动化水平。图2 风机系统控制流程图2.1 润滑油泵切换控制逻辑引风机本身同轴带动一台润滑油泵，供风机运行时的轴承润滑之用。同时还配有一台备用润滑油泵。引风机启动前要保证润滑油泵供油正常。油泵启动按钮通电后油泵1运行，油泵1电动机接通电源。当油泵1的电动机或油泵1本身因故障无法启动时，则发出油泵1未启动信号，进而驱动油泵1跳闸信号启动。油泵1故障记录发出报警信号，油泵1运行复位，油泵1断电，同时发出蜂鸣声，延时5 s后（防止误动作）发出油泵2运行信号，油泵2通电运行。当油泵2跳闸信号发出时，油泵2电动机断电并记录油泵2故障，发出蜂鸣。同时风机供油箱油温高于值或风机油压低于时亦会发出油泵1跳闸或油泵2跳闸信号。当油泵1或油泵2发生故障时，按动油泵1停止或油