鍋爐吹灰器PLC控制系統(tǒng)改DCS控制系統(tǒng)

馬 勝

（茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

1 改造前設(shè)備狀況及改造方案

1.1 改造前設(shè)備狀況

#5機(jī)組吹灰PLC控制系統(tǒng)改造前采用美國(guó)戴夢(mèng)德公司產(chǎn)品，型號(hào)為PCE984-265，是一種用于操作和監(jiān)測(cè)鍋爐吹灰設(shè)備的PLC控制器，用于控制42臺(tái)IR吹灰器（短吹），18臺(tái)IK吹灰器（長(zhǎng)吹），4臺(tái)空預(yù)器吹灰器，6臺(tái)電動(dòng)門及2臺(tái)壓力氣動(dòng)調(diào)閥。它是一個(gè)分布式系統(tǒng)，由OIU（操作員接口裝置）和BIU（吹灰器輸入、輸出接口裝置）兩個(gè)主要部件組成。OIU安裝在控制室，包括鍵盤(pán)、控制器、顯示器，BIU安裝在電子間，BIU有220VAC輸出和24VDC輸入電路，有直流模擬輸入。但由于PLC控制器設(shè)備老化現(xiàn)象嚴(yán)重，DO輸出模塊無(wú)故失控，程序混亂現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，鍋爐吹灰器無(wú)法正常運(yùn)行，造成爐管結(jié)焦而引起過(guò)熱汽溫升高，鍋爐出力下降等不良現(xiàn)象，從而影響鍋爐的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1.2 改造方案

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)，通過(guò)DCS通訊卡并入原#5爐輸灰控制系統(tǒng)，在原輸灰操作員站上實(shí)現(xiàn)操作、顯示、報(bào)警等功能。保留原有BIU柜及吹灰動(dòng)力柜，并新增1只脫硝吹灰器動(dòng)力柜。

2 吹灰系統(tǒng)構(gòu)成和功能

整套吹灰系統(tǒng)包括2只DCS機(jī)柜、1只BIU柜、3只吹灰器動(dòng)力柜及新增1只脫硝吹灰器動(dòng)力柜都安裝在控制電子間。現(xiàn)場(chǎng)原有設(shè)備：2臺(tái)吹灰主蒸汽閥、1臺(tái)輔助蒸汽閥、3臺(tái)疏水閥，64臺(tái)鍋爐吹灰器；現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)新增設(shè)備：1臺(tái)脫硝反應(yīng)區(qū)吹灰主蒸汽閥、1臺(tái)疏水閥12臺(tái)吹灰器。

2.1 對(duì)操作畫(huà)面的設(shè)置如下:

2.1.1 參照原吹灰器的操作界面作部分修改，中央為吹灰器在鍋爐上分布的展開(kāi)示意圖，共分為三個(gè)操控區(qū)域：左側(cè)為本體吹灰器操控區(qū)，右上為省煤器吹灰器操控區(qū)，右下為空預(yù)器吹灰器操控區(qū)。其中，IR01～I(xiàn)R42為短行程吹灰器;IK01～I(xiàn)K12為長(zhǎng)行程吹灰器;IKEL1～I(xiàn)KEL8為省煤器長(zhǎng)行程吹灰器；IKAH1～I(xiàn)KAH4為空預(yù)器長(zhǎng)行程吹灰器。畫(huà)面的下部為其他操作畫(huà)面選擇按鈕及系統(tǒng)狀態(tài)報(bào)警框。脫硝反應(yīng)區(qū)吹灰器操作畫(huà)面另單獨(dú)設(shè)置。

2.1.2 吹灰系統(tǒng)分手動(dòng)、程控兩種狀態(tài)。手動(dòng)時(shí)，可以對(duì)任何閥門、吹灰器單獨(dú)進(jìn)行操作。為便于檢修，在手動(dòng)狀態(tài)下又設(shè)置了遠(yuǎn)方、就地兩種形式，使檢修人員能夠在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)吹灰器。程控時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況選擇吹灰區(qū)域、吹灰方式（單吹、對(duì)吹）和需屏蔽的吹灰器后，執(zhí)行順序吹灰。程序吹灰可以中途暫停、提前結(jié)束，控制系統(tǒng)還可根據(jù)MFT動(dòng)作、蒸汽壓力異常、吹灰啟動(dòng)失敗、吹灰器過(guò)流、過(guò)載、吹灰超時(shí)等異常情況提供必要的報(bào)警及聯(lián)鎖，以保護(hù)設(shè)備的安全。

2.1.3 左側(cè)吹灰器電流:顯示分布在左前墻的吹灰器運(yùn)行時(shí)的電流值。

2.1.4 右側(cè)吹灰器電流:顯示分布在右后墻的吹灰器運(yùn)行時(shí)的電流值。

2.1.5 左側(cè)吹灰器過(guò)載：顯示分布在左前墻的過(guò)載吹灰器。

2.1.6 右側(cè)吹灰器過(guò)載：顯示分布在右后墻的過(guò)載吹灰器

2.1.7 現(xiàn)場(chǎng)吹灰器到DCS柜的反饋信號(hào)共有以下幾點(diǎn):

左側(cè)吹灰器IR、IK前進(jìn):Gl;后退:El;過(guò)載:Hl

右側(cè)吹灰器IR、IK前進(jìn):G2;后退:E2;過(guò)載:H2

空預(yù)器吹灰器IKAH1、3前進(jìn):G3;后退:E3;過(guò)載:H3

空預(yù)器吹灰器IKAH2、4前進(jìn):G4;后退:E4;過(guò)載:H4

省煤器吹灰器IKEL1、2、6、7前進(jìn):G5;后退:E5;過(guò)載:H5

省煤器吹灰器IKEL3、4、5、8前進(jìn):G6;后退:E6;過(guò)載:H6

2.2 對(duì)吹灰控制邏輯設(shè)計(jì)

本體吹灰器控制

圖1 本體吹灰器操作畫(huà)面

由于原單臺(tái)吹灰器到DCS機(jī)柜的指令信號(hào)僅有啟動(dòng)指令，反饋信號(hào)也僅有前進(jìn)、后退、過(guò)載三個(gè)，而且是左側(cè)吹灰器組共用信號(hào)、右側(cè)吹灰器組共用信號(hào)，沒(méi)有單臺(tái)到位反饋。這就給程序設(shè)計(jì)帶來(lái)一定的困難，必須根據(jù)現(xiàn)有反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)吹灰器的正常完成、過(guò)載，故障處理等情況的判斷。

2.2.1 吹灰器正常、異常的邏輯判斷

對(duì)正常完成的判斷是：取吹灰器后退信號(hào)的邏輯非，即下降沿產(chǎn)生一個(gè)0.5秒脈沖，此信號(hào)作為吹灰正常完成。具體到每臺(tái)吹灰器則以該吹灰器指令發(fā)出，RS觸發(fā)器保持該指令，直到吹灰正常完成信號(hào)（后退信號(hào)消失）來(lái)復(fù)位該指令，然后取邏輯非延時(shí)2s作為該吹灰器的正常完成判斷。

對(duì)啟動(dòng)失敗的判斷是：?jiǎn)闻_(tái)吹灰器指令發(fā)出后，在20s內(nèi)前進(jìn)信號(hào)沒(méi)來(lái)，即認(rèn)為該吹灰器啟動(dòng)失敗。

對(duì)過(guò)載的判斷是：?jiǎn)闻_(tái)吹灰器指令發(fā)出后，出現(xiàn)過(guò)載信號(hào)，即認(rèn)為該吹灰器過(guò)載。

2.2.2 吹灰器順控邏輯

鍋爐吹灰順控邏輯又分為本體吹灰順控邏輯、本體短吹順控邏輯、本體長(zhǎng)吹順控邏輯、省煤器吹灰順控邏輯以及空預(yù)器吹灰順控邏輯。本體吹灰順控邏輯設(shè)計(jì)，包括開(kāi)吹灰疏水閥和減壓閥，開(kāi)進(jìn)汽門疏水5min后關(guān)疏水門，然后開(kāi)始走短吹順控和長(zhǎng)吹順控。

在短吹順控邏輯中，當(dāng)對(duì)吹的兩臺(tái)吹灰器正常完成吹灰后，順控會(huì)自動(dòng)執(zhí)行下一步，如果發(fā)生過(guò)載等異常情況，吹灰順控會(huì)中斷，直到消除過(guò)載信號(hào)，觸發(fā)主畫(huà)面上的吹灰繼續(xù)，順控程序才會(huì)繼續(xù)在當(dāng)前步驟往下執(zhí)行。

為防止過(guò)載或者異常的吹灰器造成整個(gè)吹灰順控?zé)o法執(zhí)行，增加了屏蔽吹灰器的功能，當(dāng)吹灰器屏蔽后，吹灰順控會(huì)自動(dòng)忽略該吹灰器，不發(fā)指令，繼續(xù)執(zhí)行其余步驟。

長(zhǎng)吹灰器動(dòng)作原理與短吹灰器基本一樣，只是由于其機(jī)構(gòu)龐大，保護(hù)措施相對(duì)要完善一些。例如，對(duì)過(guò)流、蒸汽壓力等情況，必須將長(zhǎng)吹灰器退回，防止燒壞。

空預(yù)器吹灰包括AH1～AH4四臺(tái)吹灰器，AH1、AH2兩臺(tái)舊吹灰器動(dòng)作原理與IK長(zhǎng)吹灰器一樣，而AH3、AH4兩臺(tái)吹灰器是步退式吹灰，既可以使用蒸汽吹灰，也可以用高壓沖洗水沖洗，因此控制邏輯需增加沖洗泵及水泵閥控制。

2.2.3 脫硝反應(yīng)區(qū)吹灰器控制邏輯

由于脫硝反應(yīng)區(qū)吹灰器有單獨(dú)前進(jìn)到位及后退到位信號(hào)，對(duì)其邏輯設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單明了，在此不作敘述。

結(jié)語(yǔ)

茂名臻能熱電有限公司#5鍋爐吹灰PLC控制系統(tǒng)改為DCS控制系統(tǒng)后，消除了原PLC控制程序混亂、輸出模塊不受控制等缺陷，實(shí)現(xiàn)了新舊系統(tǒng)的兼容和對(duì)接，使用效果良好，為同類系統(tǒng)的改造提供一個(gè)在參考。

[1]吹灰控制系統(tǒng)在DCS系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[Z].中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng).