摘要 介紹了組態王在燃煤發電機組氣力除灰控製係統中的應用。該係統在硬件結構上采用上、下位機雙機熱備用冗餘結構,提高了監控係統的可靠性。文中著重介紹了組態軟件進行雙機熱備冗餘、PLC軟件編程及其硬件實現方法。 一、概述 電力是現代人類文明社會的必需品,而火力發電是電力生產的主要組成部分,火力發電是指使用化石燃料(即煤炭、石油、天然氣),通過燃燒釋放出熱能加熱工質,再通過熱力原動機驅動發電機的發電方式。火電裝機容量占全國發電裝機總容量的75%。燃煤電廠產生的大量灰、渣, 除少量灰分排入大氣外, 餘者都以灰、渣形式由除灰係統送至灰場。除灰係統分機械除灰(適於小電廠的鏈條爐),氣力除灰和水力除灰三種工藝。除灰係統包括除塵器下的灰鬥、輸送風機、液態化風機、灰庫及灰庫附屬設備、輸送設備、管道、泵、閥門等。現代自動化控製技術以PLC(可編程控器)為核心,能夠按照預定的程序,定時、自動地對除灰係統倉泵等設備進行操作,並具有對除灰過程中可能發生的異常情況進行智能處理。 本(ben)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)氣(qi)力(li)除(chu)灰(hui)工(gong)藝(yi),氣(qi)力(li)除(chu)灰(hui)係(xi)統(tong)是(shi)將(jiang)省(sheng)煤(mei)器(qi)及(ji)電(dian)除(chu)塵(chen)下(xia)集(ji)灰(hui)鬥(dou)所(suo)收(shou)集(ji)到(dao)的(de)飛(fei)灰(hui),通(tong)過(guo)氣(qi)力(li)輸(shu)送(song)排(pai)放(fang)到(dao)灰(hui)庫(ku),然(ran)後(hou)用(yong)車(che)裝(zhuang)運(yun)。控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)實(shi)時(shi)監(jian)控(kong)灰(hui)鬥(dou)料(liao)位(wei)、氣源壓力、倉泵料位、倉泵壓力、灰庫料位、灰管壓力等參數,實現進料、流化、輸灰、吹堵等除灰過程的全自動控製。該程控係統采用可編程序控製器為主控設備,完成對除灰工藝全過程的程序控製,模擬顯示監控站采用工業總線工控機,管理集控式模擬盤顯示、鍵盤操作,上位機采用組態王監控軟件,承擔管理、編程、網絡數據采集、定值修改等任務,並設計相應的除灰監控係統軟件。該電廠四台燃煤鍋爐的除灰係統共用一台PC機進行統一控製,以簡化管理,降低成本。除灰程序控製係統具有完善的聯鎖保護、故障診斷、多種運行方式和人機對話功能,安全、實用、可靠。係統中PLC與監控計算機之間采用以太網通訊方式,提高了通訊速度,並保證數據的可靠性。監控畫麵模擬顯示倉泵狀態、壓力、料位,灰庫料位以及灰管壓力等各種工況參數,並具備操作步驟,報警等信號,IO監控點有200點左右,均有PLC從各個設備采集,充分發揮了組態軟件及可編程序控製器的軟件功能。可編程序控製器的應用,保證了係統的可靠性,提高了機組運行的安全性能,而監控軟件的采用更提高了係統的自動化程度,同時減少了操作人員的工作量,直觀地畫麵使操作簡單、可靠、方便,避免了誤操作。 二、係統工藝及設計方案 1、係統工藝 火力發電廠輸灰流程:電除塵器灰鬥→鎖氣器→斜槽→飼料機→倉泵→灰庫→灰場,而從除塵器灰鬥至灰庫部分具體輸灰程序為:首先在倉泵泵體內無壓力的情況下,打開進料閥和放氣閥(有倉泵導電除塵器灰鬥,以保證倉泵內空氣的排放)、啟動鎖氣器,把電除灰塵灰鬥內的灰料經鎖氣器→斜槽→飼料機→進料閥送入倉泵內,當泵內的灰料到達一定的程度時,停止鎖氣器運轉,關閉進料、放fang氣qi器qi兩liang閥fa,打da開kai出chu料liao閥fa,再zai開kai進jin風feng閥fa,利li用yong壓ya縮suo空kong氣qi將jiang泵beng內nei的de灰hui料liao通tong過guo輸shu灰hui管guan道dao至zhi灰hui塔ta。然ran後hou再zai進jin行xing料liao放fang氣qi,周zhou而er複fu始shi,完wan成cheng將jiang電dian除chu塵chen器qi分fen離li出chu的de灰hui送song至zhi灰hui庫ku塔ta的de任ren務wu。該gai係xi統tong在zai整zheng個ge生sheng產chan過guo程cheng中zhong具ju有you重zhong要yao的de作zuo用yong,正zheng常chang運yun行xing時shi能neng確que保bao鍋guo爐lu燃ran煤mei燒shao後hou產chan生sheng的de灰hui粉fen及ji時shi的de輸shu送song出chu去qu。 倉泵除灰控製係統的工作原理:

圖1 倉泵輸送係統示意圖 cangbengshusongxitongzaizhenggechuhuikongzhixitongzhongjuyoushifenzhongyaodeyiyi,zhuyaoshitongguoyasuokongqijiangganhuiyanchuhuiguandaoshusongzhihuikuhuozhongzhuancang,qiguochengzhuyaotongguoduigegefamendekongzhilaishixian,shiyiturutu1所示。進料閥由錐閥,連杆和活塞開關等部分組成,當活塞缺的活塞被氣壓推至上部時,連杆帶動搖臂杆使錐閥落下,進料閥開啟;反之,當活塞開關的活塞處於下部時,靠活塞開關內的彈簧的壓力把錐閥推至上方,並與橡膠圈壓緊,此時進料閥處於關閉狀態。 倉泵工藝流程圖如圖2suoshi,jinqifashiyoufashangdeshangxiaqiliuyalichayudanhuangzhijianpinghengzuoyongweichiyidingdekaidurangyidingliangdeyasuokongqijinququeti,shiquetineiwuliaoqihuahou,jiegangtiyuguandaodeyacha,jiangqihuadewuliaosongzhishusongguandao。cangbenggongzuoshi,anxiaqidonganniu,xitongtouruyunxing,paiqifadakai,tongguoshijianjidianqideyanshi:延時時間到,進料閥打開,進料此時也是通過一個時間繼電器來計量何時料滿:料liao滿man延yan時shi時shi間jian到dao,就jiu關guan閉bi放fang氣qi閥fa與yu進jin料liao閥fa。此ci時shi生sheng產chan應ying轉zhuan入ru下xia一yi過guo程cheng,當dang倉cang泵beng壓ya力li達da到dao一yi個ge給gei定ding值zhi時shi,倉cang泵beng就jiu應ying進jin行xing出chu料liao的de生sheng產chan過guo程cheng。此ci時shi進jin氣qi閥fa與yu出chu料liao閥fa都dou打da開kai,出chu料liao延yan時shi時shi間jian繼ji電dian器qi開kai始shi延yan時shi,出chu料liao完wan,及ji出chu料liao延yan時shi時shi間jian到dao,關guan進jin氣qi閥fa與yu出chu料liao閥fa,生sheng產chan自zi動dong切qie換huan到dao進jin料liao過guo程cheng,開kai放fang氣qi閥fa,然ran後hou開kai進jin料liao閥fa,如ru此ci循xun環huan往wang複fu的de進jin行xing生sheng產chan。
圖 2 倉泵工藝流程圖 在倉泵輸灰控製過程中有大量連鎖及閉鎖。如:①在倉泵體仍有餘壓得情況下就隻能開放氣閥降壓而禁止開進料閥,進料和放氣兩閥未完全關閉時則禁止打開進風閥,以防止返灰;②在灰管壓力較允許值高時則閉鎖打開出料閥和進風閥,以防灰管堵塞或堵塞故障變大;③在空氣母管壓力較低時閉鎖打開進風閥,防止堵管;④在進風閥未完全關閉時,閉鎖大開放氣閥和進料閥;⑤當倉泵內的灰料高度已達到預定位置、同側的另一台倉泵不再出料狀態且空氣母管壓力已達到規定值時,連鎖打開出料計進風閥進行出料;當空氣母管壓力降到規定值後,連鎖關閉進風、出料閥,停止出料;lingwaihaizheyoufamenguzhangjiancexitong,dangyifamencongquanguanweizhidaoquankaiweizhihuocongquankaiweizhidaoquanguanweizhidedongzuoshijianchaoguoyidingshijianzhishi,zefachushengbaojingxinhao,tixingyunxingrenyuan,gaifamenyika,yinglijijinxingchuli。 2、方案設計 本係統以PLC為控製主體,並配置組態軟件作為監控係統,來實現對除灰係統的數據監視和流程控製。係統網絡結構簡單,PLC通過工業總線形式從各設備傳感器、壓力儀表等采集數據,通過軟件設計控製程序,對現場開關、閥門等進行監控處理,並可以以多種工作方式進行操作,如就地操作模式、遠程操作模式、自動流程控製等,將設備進行集中控製管理,並監視其運行狀況,方便進行故障處理。 PLC控kong製zhi站zhan同tong監jian控kong計ji算suan機ji之zhi間jian通tong過guo以yi太tai網wang進jin行xing數shu據ju通tong訊xun,控kong製zhi終zhong端duan均jun設she置zhi在zai除chu灰hui監jian控kong中zhong心xin,由you工gong作zuo人ren員yuan進jin行xing監jian控kong。上shang位wei機ji根gen據ju工gong藝yi流liu程cheng設she計ji監jian控kong畫hua麵mian,具ju有you數shu據ju采cai集ji顯xian示shi、數據存儲管理、報警輸出、曆li史shi數shu據ju存cun儲chu及ji報bao表biao生sheng成cheng等deng功gong能neng,並bing連lian接jie網wang絡luo打da印yin機ji,方fang便bian生sheng產chan過guo程cheng中zhong需xu要yao生sheng成cheng各ge種zhong報bao表biao文wen件jian。該gai係xi統tong設she計ji了le冗rong餘yu的de配pei置zhi模mo式shi,兩liang台tai上shang位wei機ji通tong過guo以yi太tai網wang相xiang連lian接jie,正zheng常chang時shi主zhu機ji進jin行xing於yuPLC的通訊,而主機發生異常時由從機與下位控製係統通訊,數據同步備份,保證了數據一致和完整性,使生產安全穩定的運行。 三、係統配置及功能實現 1、係統配置 硬件:監控中心配置2台工控機,安裝組態王軟件並配有除灰監控係統用於工作人員進行監控操作,並配置雙機熱備模式;同時安裝歐姆龍PLC,對現場設備進行數據采集和監控,並通過以太網交換機連接到2台上位機,進行數據通訊。 軟件:由組態王設計的除灰係統監控軟件對采集數據和工藝流程進行管理、控製;PLC 編程軟件將控製程序下裝到PLC,並對PLC進行網絡組態。硬件配置具有擴展性,用於增加設備或與其他係統進行通訊。 2、係統功能實現 根據係統工藝需求,該係統設計了豐富的畫麵顯示,形象動態的顯示除灰倉泵、輸灰管閥布置圖,並采用不同顏色的顯示來反映各設備的運行狀態。該係統具有模擬、遠操、自動、手動等控製功能,可以實現對設備的多種控製方式。上位機監控係統通過棒圖、趨勢圖等顯示時間、電流、壓力等數據形成有效的數據分析圖。該係統具有完善的報警處理,係統出現報警時,自動彈出報警畫麵、顯示報警內容,並對報警進行記錄,以便查詢、打印。為了提高係統安全,故障出現時,可根據故障類型,自動采取相應保護措施,對過流、過載、介質異常等具有保護功能。該係統軟硬件配置均具有可擴展性,可以方便的擴展到全廠輔控係統中,實現全廠集中控製。 * 畫麵顯示功能:包括倉泵係統監控畫麵、灰庫監控畫麵等,如圖3、圖4 所示,對現場設備進行監控。

圖3 1#爐倉泵監控畫麵 倉泵係統中對其壓力、時間、料位等參數進行監控,並可以手動設置工藝參數,對設備進行相應控製,係統共對4個機組的倉泵進行監控,畫麵中還包括限值報警狀態等信息。

圖4 灰庫監控畫麵 灰庫監控係統中對2個灰庫進行監控,灰庫係統中的監控設備有管道切換閥、灰庫料位計、加熱器、攪拌機、散(san)裝(zhuang)機(ji)以(yi)及(ji)氣(qi)化(hua)風(feng)機(ji)。畫(hua)麵(mian)中(zhong)每(mei)個(ge)管(guan)道(dao)中(zhong)有(you)切(qie)換(huan)閥(fa),其(qi)狀(zhuang)態(tai)清(qing)晰(xi)的(de)反(fan)映(ying)了(le)現(xian)場(chang)閥(fa)位(wei)信(xin)號(hao),並(bing)可(ke)以(yi)由(you)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)進(jin)行(xing)操(cao)作(zuo)。灰(hui)庫(ku)中(zhong)安(an)裝(zhuang)了(le)先(xian)進(jin)技(ji)術(shu)的(de)射(she)頻(pin)導(dao)納(na)料(liao)位(wei)傳(chuan)感(gan)器(qi),可(ke)以(yi)準(zhun)確(que)地(di)將(jiang)灰(hui)位(wei)信(xin)號(hao)傳(chuan)給(gei)PLC進而顯示在組態畫麵中,可以使工作人員清楚地分析灰位情況。 * 數據管理功能:該係統對數據進行采集反映在模擬畫麵中,通過報表工具生成實時報表,並通過組態王曆史記錄功能進行存儲,用於生成曆史趨勢、曆史報表,為工藝數據分析提供了可靠的依據。曆史數據畫麵如圖5所示,實時報表畫麵如圖6所示,係統可以方便的對這些數據分析結果進行文件生成,用於輸出或進行存儲。

圖5倉泵曆史曲線監控畫麵

圖6 係統報表監控畫麵 * 係統報警功能:係(xi)統(tong)具(ju)有(you)完(wan)善(shan)的(de)報(bao)警(jing)功(gong)能(neng),在(zai)設(she)備(bei)監(jian)控(kong)畫(hua)麵(mian)中(zhong)用(yong)不(bu)同(tong)的(de)顏(yan)色(se)代(dai)表(biao)狀(zhuang)態(tai),模(mo)擬(ni)量(liang)設(she)有(you)限(xian)值(zhi)報(bao)警(jing),開(kai)關(guan)量(liang)設(she)置(zhi)狀(zhuang)態(tai)轉(zhuan)換(huan)報(bao)警(jing),並(bing)專(zhuan)門(men)設(she)置(zhi)總(zong)報(bao)警(jing)一(yi)覽(lan)畫(hua)麵(mian),如(ru)圖(tu)7所(suo)示(shi),顯(xian)示(shi)所(suo)有(you)的(de)報(bao)警(jing)狀(zhuang)態(tai)以(yi)及(ji)相(xiang)關(guan)信(xin)息(xi)。係(xi)統(tong)配(pei)有(you)語(yu)音(yin)報(bao)警(jing),可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)語(yu)音(yin)提(ti)示(shi),方(fang)便(bian)的(de)為(wei)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)報(bao)警(jing)信(xin)息(xi),即(ji)使(shi)對(dui)事(shi)故(gu)進(jin)行(xing)相(xiang)應(ying)的(de)處(chu)理(li)。報(bao)警(jing)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)存(cun)儲(chu)以(yi)備(bei)事(shi)故(gu)追(zhui)憶(yi)提(ti)供(gong)依(yi)據(ju)。

圖7 係統報警監控畫麵 * 係統網絡功能:係統利用組態王的雙機熱備功能,將監控中心兩台上位機配置為冗餘模式,保證了係統的安全,曆史數據可以進行一致性處理,保證了數據的可靠和完整。網絡的可擴展性為全廠輔控係統提供了通訊接口,可方便的進行通訊。 四、結語 整個係統具有可靠的PLCduishebeijinxingjizhongkongzhi,ershuangjirebeideshangweijixitongweiruanjiantigongleanquanbaozheng,gaixitongjuyouwanshandezutaigongneng,tigaolegaidianchangchuhuishengchanzidonghuashuiping,baozhenglejizudezhengchangyunxing。tongguoxiangmuchangshijianyunxingdeqingkuanglaikan,shebeiyunxingzhengchang,weihu、檢(jian)修(xiu)工(gong)作(zuo)量(liang)減(jian)少(shao),大(da)大(da)降(jiang)低(di)了(le)維(wei)護(hu)檢(jian)修(xiu)費(fei)用(yong)。通(tong)過(guo)監(jian)控(kong)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)人(ren)員(yuan)能(neng)準(zhun)確(que)了(le)解(jie)倉(cang)泵(beng)的(de)料(liao)位(wei)及(ji)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai),對(dui)倉(cang)泵(beng)的(de)操(cao)作(zuo)便(bian)有(you)了(le)有(you)效(xiao)信(xin)號(hao)依(yi)據(ju),提(ti)高(gao)倉(cang)泵(beng)等(deng)設(she)備(bei)的(de)運(yun)行(xing)效(xiao)率(lv),降(jiang)低(di)了(le)設(she)備(bei)的(de)損(sun)耗(hao)及(ji)能(neng)源(yuan)的(de)浪(lang)費(fei),保(bao)證(zheng)了(le)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)按(an)工(gong)藝(yi)要(yao)求(qiu)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing),為(wei)電(dian)廠(chang)正(zheng)常(chang)運(yun)轉(zhuan)提(ti)供(gong)了(le)有(you)利(li)的(de)保(bao)障(zhang)。
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