馬 勝
(茂名臻能熱電有限公司,廣東 茂名 525000)
#5機組吹灰PLC控制系統改造前采用美國戴夢德公司產品,型號為PCE984-265,是一種用于操作和監測鍋爐吹灰設備的PLC控制器,用于控制42臺IR吹灰器(短吹),18臺IK吹灰器(長吹),4臺空預器吹灰器,6臺電動門及2臺壓力氣動調閥。它是一個分布式系統,由OIU(操作員接口裝置)和BIU(吹灰器輸入、輸出接口裝置)兩個主要部件組成。OIU安裝在控制室,包括鍵盤、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控制器設備老化現象嚴重,DO輸出模塊無故失控,程序混亂現象經常發生,鍋爐吹灰器無法正常運行,造成爐管結焦而引起過熱汽溫升高,鍋爐出力下降等不良現象,從而影響鍋爐的安全和經濟運行。
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,通過DCS通訊卡并入原#5爐輸灰控制系統,在原輸灰操作員站上實現操作、顯示、報警等功能。保留原有BIU柜及吹灰動力柜,并新增1只脫硝吹灰器動力柜。
整套吹灰系統包括2只DCS機柜、1只BIU柜、3只吹灰器動力柜及新增1只脫硝吹灰器動力柜都安裝在控制電子間?,F場原有設備:2臺吹灰主蒸汽閥、1臺輔助蒸汽閥、3臺疏水閥,64臺鍋爐吹灰器;現現場新增設備:1臺脫硝反應區吹灰主蒸汽閥、1臺疏水閥12臺吹灰器。
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示意圖,共分為三個操控區域:左側為本體吹灰器操控區,右上為省煤器吹灰器操控區,右下為空預器吹灰器操控區。其中,IR01~IR42為短行程吹灰器;IK01~IK12為長行程吹灰器;IKEL1~IKEL8為省煤器長行程吹灰器;IKAH1~IKAH4為空預器長行程吹灰器。畫面的下部為其他操作畫面選擇按鈕及系統狀態報警框。脫硝反應區吹灰器操作畫面另單獨設置。
2.1.2 吹灰系統分手動、程控兩種狀態。手動時,可以對任何閥門、吹灰器單獨進行操作。為便于檢修,在手動狀態下又設置了遠方、就地兩種形式,使檢修人員能夠在現場試驗吹灰器。程控時,根據實際情況選擇吹灰區域、吹灰方式(單吹、對吹)和需屏蔽的吹灰器后,執行順序吹灰。程序吹灰可以中途暫停、提前結束,控制系統還可根據MFT動作、蒸汽壓力異常、吹灰啟動失敗、吹灰器過流、過載、吹灰超時等異常情況提供必要的報警及聯鎖,以保護設備的安全。
2.1.3 左側吹灰器電流:顯示分布在左前墻的吹灰器運行時的電流值。
2.1.4 右側吹灰器電流:顯示分布在右后墻的吹灰器運行時的電流值。
2.1.5 左側吹灰器過載:顯示分布在左前墻的過載吹灰器。
2.1.6 右側吹灰器過載:顯示分布在右后墻的過載吹灰器
2.1.7 現場吹灰器到DCS柜的反饋信號共有以下幾點:
左側吹灰器IR、IK前進:Gl;后退:El;過載:Hl
右側吹灰器IR、IK前進:G2;后退:E2;過載:H2
空預器吹灰器IKAH1、3前進:G3;后退:E3;過載:H3
空預器吹灰器IKAH2、4前進:G4;后退:E4;過載:H4
省煤器吹灰器IKEL1、2、6、7前進:G5;后退:E5;過載:H5
省煤器吹灰器IKEL3、4、5、8前進:G6;后退:E6;過載:H6
本體吹灰器控制
圖1 本體吹灰器操作畫面
由于原單臺吹灰器到DCS機柜的指令信號僅有啟動指令,反饋信號也僅有前進、后退、過載三個,而且是左側吹灰器組共用信號、右側吹灰器組共用信號,沒有單臺到位反饋。這就給程序設計帶來一定的困難,必須根據現有反饋信號實現對吹灰器的正常完成、過載,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
對正常完成的判斷是:取吹灰器后退信號的邏輯非,即下降沿產生一個0.5秒脈沖,此信號作為吹灰正常完成。具體到每臺吹灰器則以該吹灰器指令發出,RS觸發器保持該指令,直到吹灰正常完成信號(后退信號消失)來復位該指令,然后取邏輯非延時2s作為該吹灰器的正常完成判斷。
對啟動失敗的判斷是:單臺吹灰器指令發出后,在20s內前進信號沒來,即認為該吹灰器啟動失敗。
對過載的判斷是:單臺吹灰器指令發出后,出現過載信號,即認為該吹灰器過載。
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、本體長吹順控邏輯、省煤器吹灰順控邏輯以及空預器吹灰順控邏輯。本體吹灰順控邏輯設計,包括開吹灰疏水閥和減壓閥,開進汽門疏水5min后關疏水門,然后開始走短吹順控和長吹順控。
在短吹順控邏輯中,當對吹的兩臺吹灰器正常完成吹灰后,順控會自動執行下一步,如果發生過載等異常情況,吹灰順控會中斷,直到消除過載信號,觸發主畫面上的吹灰繼續,順控程序才會繼續在當前步驟往下執行。
為防止過載或者異常的吹灰器造成整個吹灰順控無法執行,增加了屏蔽吹灰器的功能,當吹灰器屏蔽后,吹灰順控會自動忽略該吹灰器,不發指令,繼續執行其余步驟。
長吹灰器動作原理與短吹灰器基本一樣,只是由于其機構龐大,保護措施相對要完善一些。例如,對過流、蒸汽壓力等情況,必須將長吹灰器退回,防止燒壞。
空預器吹灰包括AH1~AH4四臺吹灰器,AH1、AH2兩臺舊吹灰器動作原理與IK長吹灰器一樣,而AH3、AH4兩臺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 脫硝反應區吹灰器控制邏輯
由于脫硝反應區吹灰器有單獨前進到位及后退到位信號,對其邏輯設計簡單明了,在此不作敘述。
茂名臻能熱電有限公司#5鍋爐吹灰PLC控制系統改為DCS控制系統后,消除了原PLC控制程序混亂、輸出模塊不受控制等缺陷,實現了新舊系統的兼容和對接,使用效果良好,為同類系統的改造提供一個在參考。
[1]吹灰控制系統在DCS系統中的設計實現[Z].中國自動化網.