吹灰程序控制系統引入DCS系統改造

張毅

【摘 要】 洛河發電廠#1機組吹灰程序系統采用的是獨立于DCS系統的PLC控制系統。該PLC系統2002年投入使用，至今已運行十幾年，設備老化現象嚴重，且因為設備型號較為陳舊，許多備品已無法購買。本文介紹了洛河電廠#1機組吹灰系統的控制原理及利用DCS改造機會將吹灰程序控制系統引入DCS方案的制定和實施情況。

【關鍵詞】 程序控制 吹灰系統 改造 DCS控制系統

1 前言

洛河電廠#1機組吹灰系統由上海克萊德貝爾格曼機械有限公司開發設計，由三組54只吹灰器和吹灰蒸汽管道上的7只閥門組成，其中44臺爐膛吹灰器（V92）、8臺長伸縮式吹灰器（PS-SL）、2臺空預器吹灰器（PS-AT）、1臺電動截止閥、6臺電磁閥。 根據吹灰器布置的位置，將吹灰器分為左、右兩組，左組包括爐膛左墻組、爐膛前墻組、水平煙道左墻組、尾部煙道左墻組和左空預器組；右組包括爐膛右墻組、爐膛后墻組、水平煙道右墻組、尾部煙道右墻組和右空預器組。在正常情況下，整個系統允許處于對應位置的兩組中的兩只吹灰器同時工作，鍋爐及吹灰器系統本身禁止多于2只得吹灰器同時 工作，這是因為吹灰管道系統難以提供多只吹灰器同時工作所需的蒸汽量，且對鍋爐燃燒也可能帶來影響。

一般情況下，只有在鍋爐負荷較高而且穩定時才進行爐膛吹灰。

2 吹灰系統各設備工作特點

爐膛吹灰器工作特點：吹灰器啟動脫開原位（SLS行程開關），吹灰器繼續前進，直到碰到旋轉開關（RLS行程開關），此時吹灰器將停止該位置進行旋轉吹掃，該吹灰器吹灰管旋轉一周，旋轉開關動作一次，當吹灰器吹灰管旋轉設定周數時，吹灰器將停止旋轉，并自動后退，直到碰到SLS行程開關，吹灰器停止，此時該吹灰器正常完成一次工作過程。

長伸縮式吹灰器工作特點：吹灰器啟動后吹灰器脫開原位開關（SLS行程開關），吹灰器吹灰管繼續旋轉式前進，此時蒸汽吹掃閥門自動打開，吹灰器開始吹掃，直到進到位行程開關RLS動作，此時吹灰管開始后退，吹灰管開始反方向旋轉吹掃，當吹灰管道退到一定位置時，蒸汽閥門自動關閉，此時吹灰管繼續后退直到碰到SLS行程開關，吹灰器停止，此時吹灰器正常完成一次工作過程。

空預器吹灰器的工作特點：吹灰器啟動后，吹灰器脫開原位開關（SLS行程開關），此時蒸汽進氣閥打開，吹灰器旋轉式前進并開始吹掃，3秒后，吹灰管停在該位置吹掃，65秒后，吹灰管繼續前進1.5秒......直達吹灰器碰到進到位行程開關RLS，此時，吹灰管開始后退，直到吹灰管退到原位，此時蒸汽進汽閥關閉，空預器一次吹灰過程結束（吹灰器啟動后的過程由就地單獨的空預器吹灰器PLC控制）。

吹灰蒸汽管道上的電動截止閥電動執行器的工作方式為：行程中斷，力矩保護，即正常情況下，控制回路依靠行程限位開關的動作來切斷回路，在出現力矩開關動作時，認為是一種故障。疏水閥的工作方式：當疏水閥附件的溫度變送器達到設定溫度時，程序控制系統發出閥門關信號，直接控制疏水電磁閥帶電，使其關閉。

3 PLC吹灰程序控制系統

3.1 控制系統概況

PLC控制系統由計算機操作單元、程控柜、動力柜三部分組成。計算機操作單元安裝在集控室，由運行人員操作運行吹灰器并可進行觀察吹灰器的運行情況。程控柜連接著動力柜和一些現場設備，中央邏輯處理單元PLC及繼電器、電源輸入/輸出端子排等設備裝在其中。該系統配置了兩個動力柜，用以驅動各種類型的吹灰器及閥門，動力柜主要由交流接觸器、空氣開關、中間繼電器、熱繼電器及端子排等組成。

原系統有自動、遙控、近控、模擬功能，由PLC可編程控制器實現，就地手動由機身的后退按鈕實現，CRT可以顯示運行狀態、吹掃順序，吹灰器的投切及故障報警等內容。

3.2 吹灰控制過程

吹灰器的投運順序為：空預器吹灰器一爐膛吹灰器一過熱器、再熱器吹灰器一省煤器吹灰器一空預器吹灰器。吹灰器的投運基本上是按煙氣流程進行的，空預器吹灰器先投運，最后還要投運，這是因為空預器煙氣流動阻力大，煙灰沉積多，首先清除空預器積灰，以保證以后其他部件落下的灰能順利通過，爐膛部位吹灰從上至下從前到后，尾部煙道從上到下。

鍋爐本體典型的吹灰流程是：開主汽閥一開減壓站一疏水一關疏水閥一吹灰一關減壓站一關主汽閥一開疏水閥。

空預器吹灰用主汽吹灰的流程為：開空預器主汽閥一開空預器減壓站一疏水一關空預器疏水閥一空預器吹灰一關空預器減壓站一關空預器主汽閥一開空預器疏水閥；空預器吹灰用輔汽吹灰的流程為：開輔汽閥一疏水一關空預器疏水閥一空預器吹灰一關輔汽閥一開空預器疏水閥。

4 原控制系統設備現狀

吹灰控制系統的PLC為型號MODICON QUANTUM系列，自2002年投入運行以來，已連續運行十多年，電子設備老化嚴重，故障頻發，主要存在以下幾個問題：首先，在運行中出現多次實際信號與顯示不對應情況，導致吹灰程序無法正常進行下去，檢查實際信號已進入BIU柜中，重新啟動PLC后恢復正常，由于PLC內部程序無法查看，人機界面不友好，給故障處理帶來了極大的不便，無形中大大增加了檢修的工作量；其次，由于集控運行人員較少，在投入吹灰程控后，不能全程監視吹灰過程，在吹灰器出現故障時，雖然吹灰工控機上有相應的報警出現，但由于沒有聲光報警，不易被集控運行及時發現，經常導致單臺吹灰在受熱面上運行時間過長，帶來導致爐管泄漏的安全隱患和導致長吹灰器彎曲的問題。鑒于上述問題，經過討論研究決定利用機組DCS改造的機會將吹灰程序控制系統引入DCS控制系統進行集中控制。

5 改造方案

（1）BIU柜內PLC設備停用，將原進入BIU柜內的接線轉接入DCS顯示和控制，原進入PLC的220VAC信號通過增加中間繼電器轉換后送人DCS機柜中，保持就地吹灰動力柜內控制回路原理不變。endprint

（2）改造后的吹灰器控制系統由上海新華控制有限公司的 DCS實現，配置2個機柜（其中一個為直接驅動220VAC線圈的繼電器柜）、一對冗余的PCU（#62/#82）和一對冗余的電源模塊。

（3）在DCS中創建吹灰系統畫面，用于實現對吹灰設備的遠方操作和實際位置顯示。

（4）所有的邏輯功能通過DCS組態軟件中的順序控制模塊實現和設備控制模塊實現，每一臺吹灰器設備集控運行人員可以進行選擇性切投，不參與吹灰的吹灰器，通過順控模塊上的跳步功能塊實現，同時運行人員還可在CRT上對每一臺爐膛吹灰器旋轉圈數設定。

（5）將每一組吹灰器的過載信號單獨引入DCS，和單個吹灰器運行超時信號一起實現報警，及時提醒集控運行人員。

（6）將原吹灰基地儀統一改為智能定位器，由DCS實現遠程控制，就地增設一臺吹灰蒸汽壓力變送器并將壓力信號接入DCS系統，用于畫面顯示和就地執行器自動控制。

6 改造方案的實施

6.1 工作準備

吹灰器控制系統改造項目進行前。首先要保證吹灰系統MCC柜和BIU柜內電源停掉，為保證全過程安全，最好將MCC柜和BIU柜內電源進線在電氣部分停電后甩掉，并用絕緣膠布包好，防止電氣或集控運行人員誤送電，導致人身傷害。

6.2 改造步驟

（1） 根據原PLC控制邏輯結合吹灰器的工作特點、鍋爐吹灰的需要及運行人員的要求在在DCS系統中搭建控制組態及畫面，定義I/O測點及分配I/O通道，制作I/O清冊、新敷設電纜清冊、號牌及電纜線號。

（2） 將原BIU柜中的MFT、負荷限制、流量開關、壓力開關等保護信號，吹灰壓力重新敷設電纜引入DCS系統的端子排按設計接線，其他接線全部拆除按照安全規定要求處理，拆除PLC設備。

（3）在吹灰系統動力柜中各柜內敷設中間隔離繼電器：用于擴展閥門的開反饋、關反饋、過載熱偶信號和吹灰器的退到位、過載熱偶信號。所有動力柜內與DCS有接口的點，通過新敷設的屏蔽電纜進入DCS控制柜，按DCS系統設計要求接線。

（4）分別隔離本體吹灰基地儀和空預器吹灰基地儀的氣源門，關閉本體蒸汽壓力和空預器吹灰壓力至各基地儀的隔離門，拆除基地儀保護柜中的基地儀，在本體蒸汽壓力進入基地儀入口處增加變送器，通過敷設電纜引入DCS參與顯示和控制。

（5）將吹灰氣動門定位器、電磁閥拆除，改為用智能定位器控制，指令和位置反饋通過敷設電纜引入DCS參與顯示和控制。

6.3 調試步驟

改造后系統應在保證DCS設備、吹灰設備、人員安全的情況下分布進行。具體調試步驟如下：信號核對—設備控制回路調試—吹灰系統設備單體試驗—吹灰程控試驗—吹灰壓力自動系統調試。

7 結語

現的300MW火力發電廠，吹灰程控系統基本都還是獨立的PLC控制。隨著控制系統和方式的發展及集中控制的需要，將吹灰程序控制引入DCS控制已成為一種發展趨勢。洛河發電廠#1機組吹灰程序系統引入DCS控制后徹底解決了原系統PLC的諸多問題，提高了機組集中控制的自動化水平，同時集控運行人員可以及時根據畫面報警發現故障吹灰器，進行快速處理，保證了吹灰器設備和受熱面的安全。

參考文獻：

[1]鍋爐吹灰與吹灰器培訓資料[K].上海克萊德貝爾格曼機械有限公司.

[2]吹灰器設備說明[K].上海克萊德貝爾格曼機械有限公司.

[3]XDC800使用手冊[K].上海新華控制公司.endprint