陳永強(qiáng) （眉山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 眉山620020）

【摘 要】本文介紹火力發(fā)電廠輸灰系統(tǒng)的工作流程和控制要求，倉泵正壓氣力輸送技術(shù)開始在國內(nèi)的運(yùn)用，進(jìn)一步促進(jìn)了國內(nèi)電廠粉煤灰氣力輸送技術(shù)的發(fā)展。氣力輸送系統(tǒng)的輸送距離、輸送濃度、系統(tǒng)出力和設(shè)備的制造工藝及自動化水平得到加強(qiáng)和提高。對于倉泵的輸灰控制采用OMRON公司的C200H可編程序控制器,在火力發(fā)電廠的輸灰控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對倉泵得進(jìn)料，進(jìn)氣，排氣，出料等過程的計算機(jī)控制。本文給出了具體的實(shí)施方案，由該裝置所構(gòu)成的控制系統(tǒng)運(yùn)行正常，其綜合效益十分明顯。

【關(guān)鍵詞】C200H可編程序控制器發(fā)電廠輸灰系統(tǒng)控制

鍋爐除灰系統(tǒng)由兩臺三電場除塵器、十二臺電動鎖氣器、兩臺飼料機(jī)、兩臺斜槽風(fēng)機(jī)、四臺倉泵、三臺空壓機(jī)、一個灰?guī)旒斑B接管路組成。

火力發(fā)電廠輸灰流程：電除塵器灰斗→鎖氣器→斜槽→飼料機(jī)→倉泵→灰?guī)?/span>→灰場，從除塵器灰斗至灰?guī)觳糠志唧w輸灰程序為：首先在倉泵泵體內(nèi)無壓力的情況下，打開進(jìn)料閥和放氣閥（有倉泵導(dǎo)電除塵器灰斗，以保證倉泵內(nèi)空氣的排放）、啟動鎖氣器，把電除灰塵灰斗內(nèi)的灰料經(jīng)鎖氣器 斜槽→飼料機(jī)→進(jìn)料閥送入倉泵內(nèi)，當(dāng)泵內(nèi)的灰料到達(dá)一定的程度時，停止鎖氣器運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)閉進(jìn)料、放氣器兩閥，打開出料閥，再開進(jìn)風(fēng)閥，利用壓縮空氣將泵內(nèi)的灰料通過輸灰管道至灰塔。然后再進(jìn)行料放氣，周而復(fù)始，完成將電除塵器分離出的灰送至灰?guī)焖娜蝿?wù)。該系統(tǒng)在整個生產(chǎn)過程中具有重要的作用，正常運(yùn)行時能確保鍋爐燃煤燒后產(chǎn)生的輸灰及時的輸送出去。

在倉泵輸灰控制過程中有大量連鎖及閉鎖。如：①在倉泵體仍有余壓得情況下就只能開放氣閥降壓而禁止開進(jìn)料閥，進(jìn)料和放氣兩閥未完全關(guān)閉時則禁止打開進(jìn)風(fēng)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(jìn)風(fēng)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(jìn)風(fēng)閥，防止堵管；④在進(jìn)風(fēng)閥未完全關(guān)閉時，閉鎖大開放氣閥和進(jìn)料閥；⑤當(dāng)倉泵內(nèi)的灰料高度已達(dá)到預(yù)定位置、同側(cè)的另一臺倉泵不再出料狀態(tài)且空氣母管壓力已達(dá)到規(guī)定值時，連鎖打開出料計進(jìn)風(fēng)閥進(jìn)行出料；當(dāng)空氣母管壓力降到規(guī)定值后，連鎖關(guān)閉進(jìn)風(fēng)、出料閥，停止出料；另外還者有閥門故障檢測系統(tǒng)，當(dāng)一閥門從全關(guān)位置到全開位置或從全開位置到全關(guān)位置的動作時間超過一定時間值時，則發(fā)出聲報警信號，提醒運(yùn)行人員，該閥門已卡，應(yīng)立即進(jìn)行處理。

1 倉泵除灰控制系統(tǒng)的工作原理

除灰系統(tǒng)是利用壓縮空氣將干灰沿除灰管道輸送至灰?guī)旎蛑修D(zhuǎn)倉，輸送空氣壓力較高，輸送距離較長。進(jìn)料閥由錐閥，連桿和活塞開關(guān)等部分組成，當(dāng)活塞缺的活塞被氣壓推至上部時，連桿帶動搖臂桿使錐閥落下，進(jìn)料閥開啟；反之，當(dāng)活塞開關(guān)的活塞處于下部時，靠活塞開關(guān)內(nèi)的彈簧的壓力把錐閥推至上方，并與橡膠圈壓緊，此時進(jìn)料閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

進(jìn)氣閥是由閥上的上下氣流壓力差與彈簧之間平衡作用維持一定的開度讓一定量的壓縮空氣進(jìn)去缺體，使缺體內(nèi)物料氣化后，借缸體與管道的壓差，將氣化的物料送至輸送管道。

倉泵工作時，按下啟動按鈕，系統(tǒng)投入運(yùn)行，排氣閥打開，通過時間繼電器的延時：延時時間到，進(jìn)料閥打開，進(jìn)料此時也是通過一個時間繼電器來計量何時料滿：料滿延時時間到，就關(guān)閉放氣閥與進(jìn)料閥。此時生產(chǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)入下一過程，當(dāng)倉泵壓力達(dá)到一個給定值時，倉泵就應(yīng)進(jìn)行出料的生產(chǎn)過程。此時進(jìn)氣閥與出料閥都打開，出料延時時間繼電器開始延時，出料完，及出料延時時間到，關(guān)進(jìn)氣閥與出料閥，生產(chǎn)自動切換到進(jìn)料過程，開放氣閥，然后開進(jìn)料閥，如此循環(huán)往復(fù)的進(jìn)行生產(chǎn)。

2 電廠目前倉泵除灰系統(tǒng)狀況

某火力發(fā)電廠號機(jī)組的輸灰控制系統(tǒng)由于設(shè)計及設(shè)備等方面的不同，程度的存在一些問題，致使該系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來，運(yùn)行狀況一直不太理想，主要存在以下問題。

2．1倉泵沒有料位計

該系統(tǒng)原來配置的料位計（電容式料位計）可靠性較差，不能準(zhǔn)確的測量出倉泵內(nèi)料位，故當(dāng)時在調(diào)試是就由時間繼電器來代替料位計，使運(yùn)行人員再不十分清楚的情況當(dāng)前倉泵內(nèi)的灰料量的情況下，簡單的根據(jù)時間來操作，從而因操作失誤，控制失靈等經(jīng)常造成系統(tǒng)堵管，泄漏的問題，影響生產(chǎn)。

2．2倉泵控制系統(tǒng)設(shè)計不合理

原來設(shè)計的控制系統(tǒng)是由中間繼電器和時間繼電器構(gòu)成的，即繼電器控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)在運(yùn)行時所表現(xiàn)出來的突出問題是：繼電器經(jīng)常因周圍環(huán)境中較多灰塵而接觸不良，從而是整個系統(tǒng)不能正常工作，其次因控制柜，操縱臺內(nèi)以及相互之間的連接電纜，電線非常多，也造成了設(shè)備的故障率高，維護(hù)工作量大，維護(hù)費(fèi)用高等問題。

2．3電除塵器灰斗料位設(shè)計選型不合理

不利于節(jié)能降耗，原來電除塵器灰斗裝置設(shè)備的料位計為堵轉(zhuǎn)式料位計并只供監(jiān)視用，而且基本上都不能正常運(yùn)行，無法提供有效信號，這就造成崗位操作人員在不了解的情況（灰斗真實(shí)料位的情況），只能憑感覺，憑經(jīng)驗操作，以至于出現(xiàn)灰斗已經(jīng)基本無料，而操作人員卻開動設(shè)備出料的情況，從而所氣器，飼料機(jī)及倉泵的設(shè)備底效率運(yùn)轉(zhuǎn)，對設(shè)備及能源造成極大的浪費(fèi)。

為了克服以上缺陷，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，保護(hù)環(huán)境以及節(jié)能降耗等方面的考慮，對該機(jī)組進(jìn)行了技術(shù)改造，由PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，采用電動鎖氣器。電動鎖器是一種通用供料設(shè)備，常安裝與鍋爐除塵器灰斗和物料發(fā)送裝置之間，作為氣力除灰系統(tǒng)的前置給料設(shè)備，或者安裝在儲灰?guī)旎蛑修D(zhuǎn)灰?guī)斓男痘铱谔?，作為后續(xù)輸送設(shè)備的給料設(shè)備。

3 倉泵改造后的功能要求

改造后應(yīng)使該系統(tǒng)具有手動運(yùn)行方式和自動運(yùn)行方式，手動運(yùn)行的功能是根據(jù)系統(tǒng)狀況來人為地操作相應(yīng)的設(shè)備。

3.1手動運(yùn)行方式

3．3．1合上甲(乙)側(cè)倉泵控制電源開關(guān)。

3．1．2將甲(乙)側(cè)倉泵手/自動運(yùn)行方式選擇開關(guān)打到手動位置。

3．1．3將甲(乙)側(cè)電除塵器灰斗鎖氣器手/自動運(yùn)行方式選擇開關(guān)打到手動位置。

3．1．4開啟對應(yīng)倉泵進(jìn)料閥開始進(jìn)料,排氣指示燈亮。

3．1．5根據(jù)電除塵器灰斗料位情況,啟動灰斗鎖氣器運(yùn)行(注:當(dāng)本次需啟動的最后一臺鎖氣器完成啟動過程后,倉泵進(jìn)料延時開始計時;此后在本次進(jìn)料延時過程中不得啟停鎖氣器,否則將重新開始計時,易發(fā)生滿罐故障)。

3．1．6料滿指示燈亮或進(jìn)料時間(根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況暫定為:單臺鎖氣器運(yùn)行,進(jìn)料時間為7分鐘；兩臺鎖氣器運(yùn)行,進(jìn)料時間為3分鐘；三臺及以上臺數(shù)的鎖氣器運(yùn)行,進(jìn)料時間為1.5分鐘)到,將運(yùn)行鎖氣器停止運(yùn)行(注:進(jìn)料延時從最后一臺鎖氣器啟動完成后開始計時)。

3．1．7鎖氣器停止運(yùn)行后,要求間隔5秒鐘后再關(guān)閉進(jìn)料閥及放氣閥。

3．1．8進(jìn)料閥和放氣閥關(guān)閉后,要求至少間隔10秒鐘后再進(jìn)行出料。

3．1．9在空氣壓力滿足要求(≥0.55MPA)的情況下,開啟進(jìn)風(fēng)閥進(jìn)行出料,進(jìn)風(fēng)指示燈亮,料滿指示燈滅。

3．1．10當(dāng)空氣壓力降到規(guī)定值(0.12MPA)后,完成出料,關(guān)閉進(jìn)風(fēng)閥,進(jìn)風(fēng)閥關(guān)閉后至少15秒鐘方可開啟進(jìn)料閥。此后就進(jìn)入了下一循環(huán)。

3.2 自動運(yùn)行方式

自動運(yùn)行的功能為：該廠的除塵器甲、乙側(cè)各有一套倉泵自動輸灰控制系統(tǒng)，甲側(cè)自動輸灰系統(tǒng)同時控制1號、號倉泵自動運(yùn)行，乙側(cè)自動輸灰系統(tǒng)同時控制3號，號倉泵自動運(yùn)行，只有甲（乙）側(cè)兩臺倉泵均能正常運(yùn)行的情況下倉泵方可投入自動運(yùn)行。自動運(yùn)行時系統(tǒng)優(yōu)先選擇號（或號）倉泵進(jìn)，出料，然后是號（或號）倉泵進(jìn)出料，如此交替反復(fù)進(jìn)行，當(dāng)鎖氣器投入自動的灰斗低灰位、中灰位燈同時亮后，系統(tǒng)才能自動啟動對應(yīng)灰斗鎖氣器運(yùn)行，并保持到該灰斗料位降到低位以下才禁止其自啟動，當(dāng)灰斗的灰位上升到中位以上時，該灰斗降被記憶，以備控制鎖氣器用。當(dāng)倉泵料滿或進(jìn)料時間到，自動停止運(yùn)行鎖氣器，關(guān)閉倉泵進(jìn)料閥，開啟倉泵允許進(jìn)料時間為7分鐘（在調(diào)試的時候，該時間可做適當(dāng)修改，以滿足生產(chǎn)的要求）。當(dāng)有兩臺灰斗滿足選擇時，倉泵允許進(jìn)料時間3分鐘（在調(diào)試是該時間可以修改，以滿足生產(chǎn)的要求）。當(dāng)有3臺及以上灰斗滿足選擇條件時，倉泵允許進(jìn)料時間為1.5分鐘（再調(diào)試時，該時間可做適當(dāng)修改，以滿足生產(chǎn)的要求）自動輸灰系統(tǒng)開始計時后，如有其他灰斗有滿足輸灰條件，其灰斗鎖氣器不會自動啟動，只有到下一輪循環(huán)才參加輸灰選擇。

改造系統(tǒng)后采用雙倉泵的主要功能是通過兩臺單倉泵的交替裝料和出料實(shí)現(xiàn)物料的連續(xù)輸送，雙倉泵的控制系統(tǒng)包括倉泵指示機(jī)構(gòu)，壓縮空氣控制管路等，由它們來控制執(zhí)行倉泵的裝料及送料，兩臺單倉泵的交替出料控制，出料閥具有兩個進(jìn)料口和一個出料口，通過切換閥芯將兩臺單倉泵的出料管與出灰管交替接通。當(dāng)一臺處于出料狀態(tài)時，另一臺處于進(jìn)料狀態(tài)。

雙倉泵的控制系統(tǒng)包括倉滿指示機(jī)構(gòu)，壓縮空氣控制管路等。由他們來控制執(zhí)行倉泵的裝料及送料。兩臺單倉泵的交替出料閥控制。出料閥具有兩個進(jìn)料口和一個出料口，通過切換閥芯將兩臺單倉泵的出料關(guān)于出灰管道交替接通。火電站除灰工藝流程圖1

3.3 改造方案

根據(jù)存在的問題和實(shí)現(xiàn)的功能，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)能力，該廠技術(shù)人員通過研究討論和論證的出如下改造方案。

問題的核心---控制系統(tǒng)部分用OMRON公司的C200H系列可編程序控制器PLC來代替中間（時間）繼電器，因為PLC是一種新型通用的自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)，計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，是專門為工業(yè)控制而設(shè)計的，具有功能強(qiáng)，通用靈活，可靠性高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，編程簡單，使用方便及體積小，重量輕，功耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)，它對環(huán)境的要求比較低PLC的工作環(huán)境溫度為最高溫度為儲藏溫度為相對溫度為5%--95%?？諝獾臈l件周圍不能有可燃性，易爆性，腐蝕性的氣體。因此選擇它作為本系統(tǒng)改造后的控制核心，既可以達(dá)到降低系統(tǒng)的故障，維護(hù)費(fèi)用和維護(hù)工作量減少，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的，有可以靈活配置所需要的模塊，最大限度的限制投資，減少備用備件。

將倉蹦泵體的料位計（電容式）該用美國DREXLBROOK公司的射頻導(dǎo)納點(diǎn)位計，這樣在料位即可靠的前提下，就可以將倉泵控制系統(tǒng)改為以料位為主，時間延時為輔的控制系統(tǒng)，保證操作人員在正常情況下能夠根據(jù)料位情況操作設(shè)備，這樣既減少了設(shè)備的損耗，有節(jié)約了能源，達(dá)到提高設(shè)備效率，節(jié)能降耗的目的。

在電除塵器上增設(shè)FM型負(fù)壓式膜片開關(guān)料位計,該料位計輸出兩對開關(guān)量信號，其中一對送到輸灰控制系統(tǒng)作為作用，另外一對送到監(jiān)視系統(tǒng)（料位指示燈），作為運(yùn)行操作人員監(jiān)視灰斗料位用。

對倉泵，飼料機(jī)，鎖氣器以及電除塵器灰斗料位等設(shè)備或參數(shù)之間的連（閉）鎖系統(tǒng)進(jìn)行修改，完善，是倉泵短時間不工作（除灰）時，飼料機(jī)，鎖氣器等設(shè)備也不運(yùn)行，當(dāng)電除塵器灰斗內(nèi)的料位低于預(yù)定位置是系統(tǒng)不進(jìn)行除灰作業(yè)，保證系統(tǒng)始終在高效率下運(yùn)行，減少或杜絕設(shè)備不必要的消耗，這些都可以到達(dá)節(jié)能降耗的目的。

總而言之，本次技術(shù)改造主要是利用可編程序邏輯控制器（PLC）作為控制系統(tǒng)的核心部件，外圍利用除塵器灰斗料位計，倉泵料位計，及有關(guān)設(shè)備（倉泵，飼料機(jī)，鎖氣器等）的運(yùn)行狀態(tài)吹灰空氣母管壓力等作為輸出信號；輸出控制倉泵進(jìn)/出灰，鎖氣器，飼料機(jī)以及空壓機(jī)負(fù)荷等設(shè)備或參數(shù)。

圖1 火電站除灰工藝流程圖

4 PLC的輸入輸出的點(diǎn)分配

根據(jù)控制的要求，所選擇的輸入繼電器的編號為：00400～00411、00500～00511、00600～00611、00700～00714，輸入繼電器是PLC接受外部輸入設(shè)備開關(guān)信號的接口，所以這些端口與按鈕、反映設(shè)備狀態(tài)的信號相連；輸出繼電器的編號為01200～01206、01300～01309、01400～01409、01500～01507、01600～01607、01700～01707，輸出繼電器的輸端是PLC向外部負(fù)載傳送信號的接口，所以這些端口用來控制指示燈、電磁閥。具體的I/O分配如表1所示。

5 調(diào)試控制系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

通過PLC技術(shù)改造，設(shè)備的自動化水平和工作效率得到了提高。通過了長時間的運(yùn)行情況來看，設(shè)備運(yùn)行正常，維護(hù)、檢修工作量減少，大大降低了維護(hù)檢修費(fèi)用；能準(zhǔn)確測量倉泵的料位，是運(yùn)行人員能準(zhǔn)確掌握倉泵的運(yùn)行狀態(tài)；對電除塵器灰斗的操作也可以根據(jù)有效的信號進(jìn)行，提高鎖氣器、飼料機(jī)及倉泵等設(shè)備的運(yùn)行效率，降低了設(shè)備的損耗及能源的浪費(fèi)；保證了整個系統(tǒng)按工藝要求正常運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期的目的。

表1 可編程序控制器的輸入、輸出點(diǎn)分配表

6 結(jié)束語

由C200H可編程序控制器來構(gòu)成的此輸灰控制系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、操作簡便、控制靈活、維護(hù)工作量少、修改控制系統(tǒng)相當(dāng)方便，且有能滿足生產(chǎn)的要求，所以本系統(tǒng)具有推廣價值。

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