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技術頻道

和利時LK在電廠除灰除渣系統(tǒng)中的解決方案

1 引言
  
火電廠除灰系統(tǒng)裝置簡述
  除灰裝置是火力發(fā)電廠重要的輔助設備,其作用主要是把鍋爐電除塵器收集的粉煤灰輸送到灰?guī)欤WC鍋爐系統(tǒng)安全正常運行。根據(jù)工作原理的不同,除灰裝置可以分為:水力除灰裝置、氣力除灰裝置和機械式除灰裝置三種。近年來,氣力除灰裝置得到廣泛應用,經(jīng)常使用的氣力除灰裝置有:正壓氣力除灰裝置、低正壓氣力除灰裝置、負氣壓力除灰裝置和空氣輸送槽四種。氣力除灰系統(tǒng)的主要任務是將省煤器及電除塵下集灰斗所收集的飛灰,通過氣力排放到灰?guī)?,然后用車裝運,或攪拌成濕灰裝船運走。整個過程濕密封管道輸送。

  火電廠除灰除渣系統(tǒng)主要控制功能
  除灰除渣裝置的控制系統(tǒng)是一個比較復雜的控制項目,其主要控制對象:輸送風機、氣化風機、氣鎖閥、加熱器、各類閥門、卸灰裝置、布袋除塵器、收灰風機及管道壓力、底渣斗、貯水池以及灰?guī)斓仍O備。
 

  火電廠除渣系統(tǒng)裝置簡述
  大型機組除渣系統(tǒng)主要分為以下幾種方式:
  (1)水力噴射器除渣水力輸送方式。爐底渣經(jīng)碎渣機破碎后由水力噴射器送至灰漿池,再通過灰漿泵送至灰場。
  (2)刮板撈渣機除渣水力輸送方式。
 ?。?)水力除渣汽車運輸方式。鍋爐底渣采用水力方式輸送至脫水倉,渣經(jīng)脫水倉脫水后用汽車運至用戶或渣場。
 ?。?)水力除渣皮帶運輸方式。鍋爐底渣經(jīng)螺旋撈渣機撈入碎渣機破碎后,由渣溝流至渣漿泵房前池,再由渣泵送往脫水倉,渣經(jīng)脫水后上皮帶至灰場。
 ?。?)刮板撈渣機除渣皮帶運輸方式。排渣系統(tǒng)為爐底渣由刮板撈渣機撈出輸送至管帶輸送機,由管帶輸送機輸送并提升至渣倉,再由汽車運至灰場。
 ?。?)刮板撈渣機除渣汽車運輸至灰場的方式。爐底渣由刮板撈渣機直接輸送并提升至渣倉,再由汽車運至灰場。
 

  火電廠除灰除渣系統(tǒng)主要工藝系統(tǒng)組成
  大型機組的除灰除渣系統(tǒng)通常包括:磨煤機排出的石子煤處理、鍋爐底部渣的處理、省煤器、空氣預熱器和電氣除塵器飛灰的處理。
 ?。?)石子煤的處理:
  石子煤的成分主要是磨煤機無法磨碎的石子,在機組調試初期,還常含有大量的煤。處理方式有機械方式和水力噴射泵輸送方式。
 ?。?)底渣部分的處理:
  底渣是鍋爐底部燃燒產(chǎn)生的廢物,大排渣溫度高,需要有貯渣及水冷裝置。如水封式排渣或刮板撈渣機的水槽,經(jīng)過連續(xù)的冷卻水冷卻,然后采用機械方式和水力噴射泵輸送方式,另外還有適于北方干旱少雨缺水地區(qū)的空氣冷卻后加機械輸送的輸送方式。
  (3)灰的處理:
  大型機組的省煤器、空氣預熱器和電氣除塵器飛灰一般采用氣力輸送系統(tǒng),以便灰綜合利用和保護廠區(qū)環(huán)境?;?guī)熘械幕铱蛇M一步經(jīng)分選裝置,把粗灰中的細灰分離出來,提高細灰產(chǎn)量,同時達到商品優(yōu)質灰的細度要求。
  (4)廠外輸送:
  出于安全運行方面的因素,底渣和飛灰輸送到灰渣場。常有的輸送方式有灰渣泵水力輸送或干灰調濕后皮帶、汽車、裝船等。
 

2 集控系統(tǒng)設計
  鑒于電廠除灰除渣系統(tǒng)工藝設備較分散,距離較遠,范圍大,運行時要按嚴格的相關條件和聯(lián)鎖關系及壓力參數(shù)來控制運行。據(jù)此特點,我們采用和利時LK大型可編程序控制器(PLC)為核心的全自動化程序控制。在除灰除渣控制室設置PLC控制機柜及上位機,PLC控制站同監(jiān)控計算機之間通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊。

  現(xiàn)場PLC控制系統(tǒng)是隸屬主控系統(tǒng)又相對獨立的智能控制系統(tǒng),配備CPU模塊、網(wǎng)絡模塊、通信模塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊、電源模塊等,它接收主控機下發(fā)的參數(shù)設定、運行指令,并以預訂的方式對輸灰系統(tǒng)進行控制。這樣,既保障了全系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理,又保證了各種保護的實時性,真正做到了分散控制,集中管理。
 
  監(jiān)控計算機采用雙機冗余配置,安裝FacView監(jiān)控組態(tài)軟件,兩臺上位機通過以太網(wǎng)相連接,正常時主機與PLC控制系統(tǒng)進行通訊,而主機發(fā)生異常時由從機與PLC控制系統(tǒng)通訊,數(shù)據(jù)同步備份,保證了數(shù)據(jù)一致和完整性,使生產(chǎn)安全穩(wěn)定的運行。
 
  以某電廠的除灰除渣系統(tǒng)為例,系統(tǒng)采用水力噴射除渣+氣力除灰處理工藝,其主要控制對象:水泵,輸送風機、氣化風機、氣鎖閥、加熱器、各類閥門、卸灰裝置、布袋除塵器、收灰風機及管道壓力、底渣斗、貯水池以及灰?guī)斓仍O備??刂葡到y(tǒng)主要設備配置如下:

序號

設備名稱

型號及規(guī)格

數(shù)量

除灰控制站(DI:161 DO:60 AI:43 RTD:27 A0:6

1

電源模塊5A

LK910,電源模塊,輸入120/230VAC,輸出24VDC,5A

2

2

CPU模塊

LK210,冗余CPU模塊,533MHZ,位指令0.013ms/K,程序16M,數(shù)據(jù)64MB1MB掉電保持區(qū)

2

3

通信接口模塊

LK231,PROFIBUS-DP通信接口模塊

3

4

16點數(shù)字量輸入模塊

LK610,16通道數(shù)字量輸入模塊,12/24V DC,漏型

11

5

16點數(shù)字量輸出模塊

LK710,16通道常開晶體管輸出模塊,24V DC

4

6

8點模擬量輸入模塊

LK411,8通道模擬量輸入模塊,16位,電流信號

6

7

4點模擬量輸出模塊

LK511,4通道模擬量輸出模塊,12位,電流信號,隔離

2

8

6點熱電阻輸入模塊

LK430,6點熱電阻,

5

9

本地背板

LK121,本地背板,冗余CPU插槽,10 IO

1

10

擴展背板

LK111,本地背板,10 IO

2

11

擴展電纜 3M

LKX002

4

12

LK I/O端子矮蓋板

LKC110

28

13

I/O端子矮蓋板透明標簽

LKL022

28

除渣控制站(DI:140 DO:59 AI:35 RTD:38 A0:7

 

1

電源模塊5A

LK910,電源模塊,輸入120/230VAC,輸出24VDC,5A

2

2

CPU模塊

LK210,冗余CPU模塊,533MHZ,位指令0.013ms/K,程序16M,數(shù)據(jù)64MB1MB掉電保持區(qū)

2

3

通信接口模塊

LK231,PROFIBUS-DP通信接口模塊

3

4

16點數(shù)字量輸入模塊

LK610,16通道數(shù)字量輸入模塊,12/24V DC,漏型

9

5

16點數(shù)字量輸出模塊

LK710,16通道常開晶體管輸出模塊,24V DC

4

6

8點模擬量輸入模塊

LK411,8通道模擬量輸入模塊,16位,電流信號

5

7

4點模擬量輸出模塊

LK511,4通道模擬量輸出模塊,12位,電流信號,隔離

2

8

6點熱電阻輸入模塊

LK430,6點熱電阻,

7

9

本地背板

LK121,本地背板,冗余CPU插槽,10 IO

1

10

擴展背板

LK111,本地背板,10 IO

2

11

擴展電纜 3M

LKX002

4

12

占空模塊

LKC131

1

13

LK I/O端子矮蓋板

LKC110

28

14

I/O端子矮蓋板透明標簽

LKL022

28

  運行人員通過上位機(LCD操作員站),根據(jù)工藝流程設計監(jiān)控畫面,對除灰除渣控制系統(tǒng)進行集中監(jiān)控;LCD畫面能夠顯示工藝流程、測量參數(shù)、設備運行工況;具有數(shù)據(jù)采集顯示、數(shù)據(jù)存儲管理、報警輸出、歷史數(shù)據(jù)存儲及報表生成等功能,并連接網(wǎng)絡打印機,方便生產(chǎn)過程中需要生成各種報表文件。能以不同顏色顯示參數(shù)越限報警及控制對象故障(信號報警功能);能打印測量參數(shù)、報警信號等 (記錄儀功能)。
 
  系統(tǒng)使用雙回路電源供電,能在電源柜中互為備用,自動切換。當工作電源出現(xiàn)故障時,自動快速切換到備用電源,而不影響控制系統(tǒng)正常工作,確保在任一路電源故障情況下,均不會導致系統(tǒng)的任一部分失電。為確保電源不間斷,系統(tǒng)接入了 UPS不間斷電源裝置更加確保了系統(tǒng)電源的穩(wěn)定性。
 
  在工藝系統(tǒng)設備附近,設有就地操作箱。操作箱設有自動/手動轉換開關及手操開關,便于設備自動投運前的調試和運行過程中發(fā)生故障后的檢修。
3 控制模式
  系統(tǒng)設置有自動、軟手操、就地等三種方式。自動、半自動、軟手操在模擬控制臺上或者LCD操作員站上,經(jīng)PLC對設備進行控制?!熬偷亍笔峭ㄟ^就地的操作箱自動/手動切換開關及手動開關,對設備進行一對一控制操作。
  
  手動操作
  手動操作分為就地現(xiàn)場箱手動操作和上位機手動操作(即上位機軟手操)。
  在系統(tǒng)工藝設備附近,設有就地操作箱。操作箱設有自動/手動轉換開關及手操開關,便于設備自動投運前的調試和運行過程中發(fā)生故障后的檢修。
  進行上位機軟手操。

  自動控制
  當需要通過PLC程序進行自動運行時,操作前也必須滿足以下條件:
  就地操作箱上“手動/自動”旋鈕位于“自動”位;
  切換上位機“手動/自動”旋鈕至“自動”位。
  自動運行條件下,現(xiàn)場被人為切換時,則會出現(xiàn)故障報警,即程序停止,現(xiàn)場所有閥門關閉。灰管疏通后,將倉泵內(nèi)殘留的灰手動吹掃干凈后,返回到相應畫面進行報警和故障復位,完畢后在自動操作條件滿足的情況下方可進行新一輪的自動運行操作。
4 系統(tǒng)功能
  根據(jù)系統(tǒng)工藝需求,系統(tǒng)設計了豐富的畫面顯示,形象動態(tài)的顯示除灰倉泵、輸灰管閥布置圖,并采用不同顏色的顯示來反映各設備的運行狀態(tài)。該系統(tǒng)具有模擬、遠操、自動、手動等控制功能,可以實現(xiàn)對設備的多種控制方式。上位機監(jiān)控系統(tǒng)通過棒圖、趨勢圖等顯示時間、電流、壓力等數(shù)據(jù)形成有效的數(shù)據(jù)分析圖。該系統(tǒng)具有完善的報警處理,系統(tǒng)出現(xiàn)報警時,自動彈出報警畫面、顯示報警內(nèi)容,并對報警進行記錄,以便查詢、打印。為了提高系統(tǒng)安全,故障出現(xiàn)時,可根據(jù)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。該系統(tǒng)軟硬件配置均具有可擴展性,可以方便的擴展到全廠輔控系統(tǒng)中,實現(xiàn)全廠集中控制。
  

  工藝流程圖包括1#爐負壓系統(tǒng)操作監(jiān)控圖,用于對1#爐進行實時監(jiān)控、操作;2#爐負壓系

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