吹灰程序控制系统引入DCS系统改造

张毅

【摘 要】 洛河发电厂#1机组吹灰程序系统采用的是独立于DCS系统的PLC控制系统。该PLC系统2002年投入使用，至今已运行十几年，设备老化现象严重，且因为设备型号较为陈旧，许多备品已无法购买。本文介绍了洛河电厂#1机组吹灰系统的控制原理及利用DCS改造机会将吹灰程序控制系统引入DCS方案的制定和实施情况。

【关键词】 程序控制 吹灰系统 改造 DCS控制系统

1 前言

洛河电厂#1机组吹灰系统由上海克莱德贝尔格曼机械有限公司开发设计，由三组54只吹灰器和吹灰蒸汽管道上的7只阀门组成，其中44台炉膛吹灰器（V92）、8台长伸缩式吹灰器（PS-SL）、2台空预器吹灰器（PS-AT）、1台电动截止阀、6台电磁阀。 根据吹灰器布置的位置，将吹灰器分为左、右两组，左组包括炉膛左墙组、炉膛前墙组、水平烟道左墙组、尾部烟道左墙组和左空预器组；右组包括炉膛右墙组、炉膛后墙组、水平烟道右墙组、尾部烟道右墙组和右空预器组。在正常情况下，整个系统允许处于对应位置的两组中的两只吹灰器同时工作，锅炉及吹灰器系统本身禁止多于2只得吹灰器同时 工作，这是因为吹灰管道系统难以提供多只吹灰器同时工作所需的蒸汽量，且对锅炉燃烧也可能带来影响。

一般情况下，只有在锅炉负荷较高而且稳定时才进行炉膛吹灰。

2 吹灰系统各设备工作特点

炉膛吹灰器工作特点：吹灰器启动脱开原位（SLS行程开关），吹灰器继续前进，直到碰到旋转开关（RLS行程开关），此时吹灰器将停止该位置进行旋转吹扫，该吹灰器吹灰管旋转一周，旋转开关动作一次，当吹灰器吹灰管旋转设定周数时，吹灰器将停止旋转，并自动后退，直到碰到SLS行程开关，吹灰器停止，此时该吹灰器正常完成一次工作过程。

长伸缩式吹灰器工作特点：吹灰器启动后吹灰器脱开原位开关（SLS行程开关），吹灰器吹灰管继续旋转式前进，此时蒸汽吹扫阀门自动打开，吹灰器开始吹扫，直到进到位行程开关RLS动作，此时吹灰管开始后退，吹灰管开始反方向旋转吹扫，当吹灰管道退到一定位置时，蒸汽阀门自动关闭，此时吹灰管继续后退直到碰到SLS行程开关，吹灰器停止，此时吹灰器正常完成一次工作过程。

空预器吹灰器的工作特点：吹灰器启动后，吹灰器脱开原位开关（SLS行程开关），此时蒸汽进气阀打开，吹灰器旋转式前进并开始吹扫，3秒后，吹灰管停在该位置吹扫，65秒后，吹灰管继续前进1.5秒......直达吹灰器碰到进到位行程开关RLS，此时，吹灰管开始后退，直到吹灰管退到原位，此时蒸汽进汽阀关闭，空预器一次吹灰过程结束（吹灰器启动后的过程由就地单独的空预器吹灰器PLC控制）。

吹灰蒸汽管道上的电动截止阀电动执行器的工作方式为：行程中断，力矩保护，即正常情况下，控制回路依靠行程限位开关的动作来切断回路，在出现力矩开关动作时，认为是一种故障。疏水阀的工作方式：当疏水阀附件的温度变送器达到设定温度时，程序控制系统发出阀门关信号，直接控制疏水电磁阀带电，使其关闭。

3 PLC吹灰程序控制系统

3.1 控制系统概况

PLC控制系统由计算机操作单元、程控柜、动力柜三部分组成。计算机操作单元安装在集控室，由运行人员操作运行吹灰器并可进行观察吹灰器的运行情况。程控柜连接着动力柜和一些现场设备，中央逻辑处理单元PLC及继电器、电源输入/输出端子排等设备装在其中。该系统配置了两个动力柜，用以驱动各种类型的吹灰器及阀门，动力柜主要由交流接触器、空气开关、中间继电器、热继电器及端子排等组成。

原系统有自动、遥控、近控、模拟功能，由PLC可编程控制器实现，就地手动由机身的后退按钮实现，CRT可以显示运行状态、吹扫顺序，吹灰器的投切及故障报警等内容。

3.2 吹灰控制过程

吹灰器的投运顺序为：空预器吹灰器一炉膛吹灰器一过热器、再热器吹灰器一省煤器吹灰器一空预器吹灰器。吹灰器的投运基本上是按烟气流程进行的，空预器吹灰器先投运，最后还要投运，这是因为空预器烟气流动阻力大，烟灰沉积多，首先清除空预器积灰，以保证以后其他部件落下的灰能顺利通过，炉膛部位吹灰从上至下从前到后，尾部烟道从上到下。

锅炉本体典型的吹灰流程是：开主汽阀一开减压站一疏水一关疏水阀一吹灰一关减压站一关主汽阀一开疏水阀。

空预器吹灰用主汽吹灰的流程为：开空预器主汽阀一开空预器减压站一疏水一关空预器疏水阀一空预器吹灰一关空预器减压站一关空预器主汽阀一开空预器疏水阀；空预器吹灰用辅汽吹灰的流程为：开辅汽阀一疏水一关空预器疏水阀一空预器吹灰一关辅汽阀一开空预器疏水阀。

4 原控制系统设备现状

吹灰控制系统的PLC为型号MODICON QUANTUM系列，自2002年投入运行以来，已连续运行十多年，电子设备老化严重，故障频发，主要存在以下几个问题：首先，在运行中出现多次实际信号与显示不对应情况，导致吹灰程序无法正常进行下去，检查实际信号已进入BIU柜中，重新启动PLC后恢复正常，由于PLC内部程序无法查看，人机界面不友好，给故障处理带来了极大的不便，无形中大大增加了检修的工作量；其次，由于集控运行人员较少，在投入吹灰程控后，不能全程监视吹灰过程，在吹灰器出现故障时，虽然吹灰工控机上有相应的报警出现，但由于没有声光报警，不易被集控运行及时发现，经常导致单台吹灰在受热面上运行时间过长，带来导致炉管泄漏的安全隐患和导致长吹灰器弯曲的问题。鉴于上述问题，经过讨论研究决定利用机组DCS改造的机会将吹灰程序控制系统引入DCS控制系统进行集中控制。

5 改造方案

（1）BIU柜内PLC设备停用，将原进入BIU柜内的接线转接入DCS显示和控制，原进入PLC的220VAC信号通过增加中间继电器转换后送人DCS机柜中，保持就地吹灰动力柜内控制回路原理不变。endprint

（2）改造后的吹灰器控制系统由上海新华控制有限公司的 DCS实现，配置2个机柜（其中一个为直接驱动220VAC线圈的继电器柜）、一对冗余的PCU（#62/#82）和一对冗余的电源模块。

（3）在DCS中创建吹灰系统画面，用于实现对吹灰设备的远方操作和实际位置显示。

（4）所有的逻辑功能通过DCS组态软件中的顺序控制模块实现和设备控制模块实现，每一台吹灰器设备集控运行人员可以进行选择性切投，不参与吹灰的吹灰器，通过顺控模块上的跳步功能块实现，同时运行人员还可在CRT上对每一台炉膛吹灰器旋转圈数设定。

（5）将每一组吹灰器的过载信号单独引入DCS，和单个吹灰器运行超时信号一起实现报警，及时提醒集控运行人员。

（6）将原吹灰基地仪统一改为智能定位器，由DCS实现远程控制，就地增设一台吹灰蒸汽压力变送器并将压力信号接入DCS系统，用于画面显示和就地执行器自动控制。

6 改造方案的实施

6.1 工作准备

吹灰器控制系统改造项目进行前。首先要保证吹灰系统MCC柜和BIU柜内电源停掉，为保证全过程安全，最好将MCC柜和BIU柜内电源进线在电气部分停电后甩掉，并用绝缘胶布包好，防止电气或集控运行人员误送电，导致人身伤害。

6.2 改造步骤

（1） 根据原PLC控制逻辑结合吹灰器的工作特点、锅炉吹灰的需要及运行人员的要求在在DCS系统中搭建控制组态及画面，定义I/O测点及分配I/O通道，制作I/O清册、新敷设电缆清册、号牌及电缆线号。

（2） 将原BIU柜中的MFT、负荷限制、流量开关、压力开关等保护信号，吹灰压力重新敷设电缆引入DCS系统的端子排按设计接线，其他接线全部拆除按照安全规定要求处理，拆除PLC设备。

（3）在吹灰系统动力柜中各柜内敷设中间隔离继电器：用于扩展阀门的开反馈、关反馈、过载热偶信号和吹灰器的退到位、过载热偶信号。所有动力柜内与DCS有接口的点，通过新敷设的屏蔽电缆进入DCS控制柜，按DCS系统设计要求接线。

（4）分别隔离本体吹灰基地仪和空预器吹灰基地仪的气源门，关闭本体蒸汽压力和空预器吹灰压力至各基地仪的隔离门，拆除基地仪保护柜中的基地仪，在本体蒸汽压力进入基地仪入口处增加变送器，通过敷设电缆引入DCS参与显示和控制。

（5）将吹灰气动门定位器、电磁阀拆除，改为用智能定位器控制，指令和位置反馈通过敷设电缆引入DCS参与显示和控制。

6.3 调试步骤

改造后系统应在保证DCS设备、吹灰设备、人员安全的情况下分布进行。具体调试步骤如下：信号核对—设备控制回路调试—吹灰系统设备单体试验—吹灰程控试验—吹灰压力自动系统调试。

7 结语

现的300MW火力发电厂，吹灰程控系统基本都还是独立的PLC控制。随着控制系统和方式的发展及集中控制的需要，将吹灰程序控制引入DCS控制已成为一种发展趋势。洛河发电厂#1机组吹灰程序系统引入DCS控制后彻底解决了原系统PLC的诸多问题，提高了机组集中控制的自动化水平，同时集控运行人员可以及时根据画面报警发现故障吹灰器，进行快速处理，保证了吹灰器设备和受热面的安全。

参考文献：

[1]锅炉吹灰与吹灰器培训资料[K].上海克莱德贝尔格曼机械有限公司.

[2]吹灰器设备说明[K].上海克莱德贝尔格曼机械有限公司.

[3]XDC800使用手册[K].上海新华控制公司.endprint