電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)
電廠除灰除渣自動(dòng)化控制系統(tǒng)
1．概述：
寶鋼電廠1號(hào)機(jī)組的爐底渣和省煤器、空氣預(yù)熱器的粗灰采取傳統(tǒng)的水力除灰、渣系統(tǒng)，每年有大量鍋爐沖灰水、沖渣水、渣斗溢流水排放入灰場，在灰場固體沉淀后廢水排入長江，造成大量的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。水力除灰、除渣系統(tǒng)降低了灰渣的活性和綜合利用效益，同時(shí)為沖灰沖渣水設(shè)置灰場也占用了寶鋼寶貴的土地資源。為節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，節(jié)約土地資源，提高灰渣的綜合利用價(jià)值，灰渣采取負(fù)壓氣力除灰系統(tǒng)和風(fēng)冷式干除渣系統(tǒng)進(jìn)行收集，并將收集后的灰渣正壓壓送至煤粉公司處理后綜合利用。
灰處理濕出灰改干出灰的改造也是提高灰處理控制系統(tǒng)改造的自動(dòng)化水平的改造，此次改造中用PLC技術(shù)代替了繼電器控制系統(tǒng)，使得灰處理控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平提高成為可能。在本次改造中我們?cè)O(shè)置了1號(hào)機(jī)組單元灰處理PLC控制系統(tǒng)一套，負(fù)責(zé)干灰收集系統(tǒng)、干渣收集、干渣壓送系統(tǒng)的控制，在1號(hào)機(jī)EP室設(shè)一臺(tái)工控機(jī)為單元灰處理PLC提供操作界面；設(shè)置一套公用PLC控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)三臺(tái)機(jī)組的干灰壓送、干渣壓送管道切換、協(xié)調(diào)6臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行等，在1號(hào)機(jī)灰壓送室設(shè)一臺(tái)工控機(jī)為公用灰處理PLC提供操作界面。
2．控制系統(tǒng)硬件配置：
系統(tǒng)硬件采用施耐德Quantum系列PLC，組態(tài)軟件采用施耐德自己開發(fā)的Concept2.0軟件；畫面編制采用Wondeware公司的INTOUCH9.0；INTOUCH與PLC的通訊采用以太網(wǎng)MODIBUS協(xié)議；
#1機(jī)組單元灰處理PLC系統(tǒng)采用雙CPU、雙網(wǎng)絡(luò)，分為三個(gè)IO站，第一個(gè)IO站主要負(fù)責(zé)干渣收集；第二、三個(gè)站主要負(fù)責(zé)干灰收集和干渣壓送；
公用PLC采用單CPU，負(fù)責(zé)三臺(tái)機(jī)組的干灰壓送、干渣壓送管道切換、并協(xié)調(diào)6臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行；
#1機(jī)組單元灰處理PLC主要硬件配置：
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代號(hào) |
名稱 |
數(shù)量 |
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140CPU43412 |
CPU模塊 |
2 |
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140CRA93200 |
I/O通訊模件（CPU側(cè)） |
2 |
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140CRP93200 |
I/O通訊模件（IO側(cè)） |
3 |
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140NOE77100 |
網(wǎng)絡(luò)模件 |
3 |
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140CHS11011 |
熱備模件 |
2 |
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140CPS11420 |
電源模件 |
5 |
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140DDI35300 |
DI模件（32點(diǎn)） |
17 |
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140DO35300 |
DO模件 (32點(diǎn)不帶繼電器) |
10 |
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140ACI03000 |
AI模件 (4－20MA 8點(diǎn)) |
6 |
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140ARI03010 |
AI模件(RTD 8點(diǎn)) |
2 |
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140ACO02000 |
AO模件（4點(diǎn)） |
3 |
#1機(jī)組單元灰處理PLC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖：
3．控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：
本系統(tǒng)組態(tài)采用FBD功能快，并利用Concept支持自定義模塊的功能，自定義了電機(jī)與電磁閥的DEVICE模塊，，將本系統(tǒng)PLC的組態(tài)軟件Concept做成了DCS化；
圖1.自定義的DEVICE模塊
4．控制系統(tǒng)簡介：
本系統(tǒng)分為四個(gè)部分：干灰收集系統(tǒng)、干渣收集系統(tǒng)、干灰壓送系統(tǒng)、干渣壓送系統(tǒng)；
4．1 干灰收集系統(tǒng)：
干灰收集系統(tǒng)分為四大系統(tǒng)：灰斗、支管、過濾器、負(fù)壓風(fēng)機(jī)；它由兩套可以單獨(dú)運(yùn)行的真空飛灰子系統(tǒng)構(gòu)成。子系統(tǒng)A服務(wù)于8個(gè)EP灰斗和4個(gè)空預(yù)器灰斗。EP灰斗被分成兩列，而4個(gè)空預(yù)器灰斗另外構(gòu)成一列。子系統(tǒng)B與之相類似，服務(wù)于兩列（每列4個(gè)）EP灰斗和一列省煤器灰斗（6個(gè)）。獨(dú)立配置的傳輸管線、布袋過濾器/收集器和負(fù)壓風(fēng)機(jī)讓我們能夠單獨(dú)對(duì)任一子系統(tǒng)進(jìn)行操作。每個(gè)子系統(tǒng)中的飛灰最后都要送入＃1灰?guī)欤苫沂占到y(tǒng)的負(fù)壓風(fēng)機(jī)為干灰收集的輸送動(dòng)力源，利用負(fù)壓風(fēng)機(jī)的抽吸作用，在系統(tǒng)內(nèi)形成真空，每個(gè)灰斗下設(shè)有氣動(dòng)物料輸送閥，它使灰飛順利地進(jìn)入輸送管道，灰斗按照程序設(shè)定的順序一個(gè)一個(gè)分別出灰，當(dāng)一個(gè)灰斗內(nèi)灰清空，就自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)灰斗開始出灰，如此循環(huán)連續(xù)輸送；通過A、B兩個(gè)子系統(tǒng)的切換門與管線，飛灰通過A/B布袋過濾器收集器中的任意一路進(jìn)入＃1灰?guī)欤苫液涂諝庠诓即^濾收集器內(nèi)分離后，干灰進(jìn)入＃1灰?guī)欤鴥艋目諝鈩t通過負(fù)壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入大氣。中間灰?guī)斓母苫以偻ㄟ^干灰壓送系統(tǒng)運(yùn)至煤灰公司原灰?guī)欤?/font>
系統(tǒng)真空度根據(jù)系統(tǒng)選擇過濾器所選的壓力變送器來決定，灰斗飛灰排放流程分為4個(gè)狀態(tài)：PSL（灰斗清空值） PSH（灰斗關(guān)）、PSML（灰斗允許開）、PSML（灰斗允許開），灰斗的開啟由真空值決定，在PSL時(shí)打開灰斗，PSH時(shí)關(guān)閉灰斗，PSMH時(shí)再打開灰斗；灰斗在放灰的過程中，灰斗不停地開啟和關(guān)閉，如此循環(huán)反復(fù)，最后直至灰斗清空，跳到下一個(gè)灰斗出灰。
飛灰經(jīng)過切換閥，進(jìn)入過濾器，過濾器運(yùn)行規(guī)則為：開通氣泵與濾布的平衡門－>3s后打開頂門，持續(xù)一段時(shí)間（設(shè)定）后關(guān)閉頂門－>開通氣泵與灰?guī)斓钠胶忾T－>3s后打開底門、打開下部流化門，持續(xù)一段時(shí)間后關(guān)閉底門、關(guān)閉下部流化門、通氣泵與濾布的平衡門，如此循環(huán)。如果在循環(huán)的過程中過濾器氣鎖閥不自動(dòng)運(yùn)行了，過濾器氣鎖閥也要完成一個(gè)循環(huán)才能完全停下來。
4．2 干灰壓送系統(tǒng)
干灰壓送在公用PLC中實(shí)現(xiàn)，壓灰流程：開壓送容器入口門－>開灰回收槽出口門－>持續(xù)120s，如果在120s內(nèi)出現(xiàn)料位高則停止出灰－>關(guān)回收槽出口門－>關(guān)壓送容器入口門－>5s后開主空氣門－>持續(xù)600s，在這段時(shí)間內(nèi)如果出現(xiàn)從壓力高變到壓力低，則停止壓灰，關(guān)閉主空氣門－>過10s開始循環(huán)；
圖2.干灰收集
4．3 干渣收集系統(tǒng)
鍋爐爐底渣通過鍋爐新建渣井落在MAC機(jī)輸送鋼帶上，熱渣在輸送的過程中被初步冷卻，初步冷卻后的爐底渣通過一級(jí)碎渣機(jī)破碎成小于70mm粒經(jīng)后，進(jìn)入后續(xù)冷卻器繼續(xù)冷卻。經(jīng)過兩級(jí)冷卻后的爐底渣通過三通接頭排出，三通接頭其中兩個(gè)出口連接干渣正壓壓送系統(tǒng)，另外一個(gè)出口連接緊急卸渣系統(tǒng)；
4．4 干渣壓送系統(tǒng)
干渣壓送依靠灰用氣泵的壓力對(duì)干渣進(jìn)行正壓壓送，三個(gè)氣泵可以任意選擇，但必須保證只能同時(shí)只有一個(gè)氣泵進(jìn)灰和同時(shí)只有一個(gè)氣泵出灰；
單個(gè)氣泵運(yùn)行順序：開平衡門（開反吹門）－>10s后開進(jìn)料閥門（關(guān)反吹門）－>開隔絕門－>設(shè)定時(shí)間到或者料位高持續(xù)3s后－>關(guān)隔絕門－>5s后關(guān)進(jìn)料閥門－>7s后關(guān)平衡門－>開進(jìn)壓門－>5s出料門根據(jù)管道壓力開或關(guān)－>出料門累積開設(shè)定時(shí)間－>關(guān)出料門－>關(guān)進(jìn)壓門；
圖3.干渣收集與壓送
5. 小結(jié)
寶鋼電廠1號(hào)機(jī)組單元灰渣處理改造在技術(shù)上有了很大的創(chuàng)新，包括DEVICE的建立、控制思路等等，為今后灰渣系統(tǒng)的PLC控制DCS化奠定了基礎(chǔ)。
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