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1、LK在电厂除灰除渣系统中的解决方案 （北京和利时自动化驱动公司 自动化系统事业部，100096） 吴云峰摘 要 除灰渣系统是火电厂十分重要的支持系统，也是保证机组连续正常发电的重要条件。本文介绍了基于HOLLiAS LK系列PLC的电厂除灰除渣集中控制系统的组成和功能，并从工艺要求、硬件设计、软件编制等几个方面阐述了PLC的优点。关键词: 火电厂除渣除灰；HOLLiAS LK PLC 1 引言1火电厂除灰系统装置简述除灰装置是火力发电厂重要的辅助设备，其作用主要是把锅炉电除尘器收集的粉煤灰输送到灰库，保证锅炉系统安全正常运行。根据工作原理的不同，除灰装置可以分为：水力除灰装置、气力除灰装置和机
2、械式除灰装置三种。近年来，气力除灰装置得到广泛应用，经常使用的气力除灰装置有：正压气力除灰装置、低正压气力除灰装置、负气压力除灰装置和空气输送槽四种。气力除灰系统的主要任务是将省煤器及电除尘下集灰斗所收集的飞灰，通过气力排放到灰库，然后用车装运，或搅拌成湿灰装船运走。整个过程湿密封管道输送。2火电厂除灰除渣系统主要控制功能除灰除渣装置的控制系统是一个比较复杂的控制项目，其主要控制对象：输送风机、气化风机、气锁阀、加热器、各类阀门、卸灰装置、布袋除尘器、收灰风机及管道压力、底渣斗、贮水池以及灰库等设备。3火电厂除渣系统装置简述大型机组除渣系统主要分为以下几种方式：（1）水力喷射器除渣水力输送方式
3、。炉底渣经碎渣机破碎后由水力喷射器送至灰浆池，再通过灰浆泵送至灰场。（2）刮板捞渣机除渣水力输送方式。（3）水力除渣汽车运输方式。锅炉底渣采用水力方式输送至脱水仓，渣经脱水仓脱水后用汽车运至用户或渣场。（4）水力除渣皮带运输方式。锅炉底渣经螺旋捞渣机捞入碎渣机破碎后，由渣沟流至渣浆泵房前池，再由渣泵送往脱水仓，渣经脱水后上皮带至灰场。（5）刮板捞渣机除渣皮带运输方式。排渣系统为炉底渣由刮板捞渣机捞出输送至管带输送机，由管带输送机输送并提升至渣仓，再由汽车运至灰场。（6）刮板捞渣机除渣汽车运输至灰场的方式。炉底渣由刮板捞渣机直接输送并提升至渣仓，再由汽车运至灰场。4 火电厂除灰除渣系统主要工艺系
4、统组成大型机组的除灰除渣系统通常包括：磨煤机排出的石子煤处理、锅炉底部渣的处理、省煤器、空气预热器和电气除尘器飞灰的处理。（1）石子煤的处理：石子煤的成分主要是磨煤机无法磨碎的石子，在机组调试初期，还常含有大量的煤。处理方式有机械方式和水力喷射泵输送方式。（2）底渣部分的处理：底渣是锅炉底部燃烧产生的废物，大排渣温度高，需要有贮渣及水冷装置。如水封式排渣或刮板捞渣机的水槽，经过连续的冷却水冷却，然后采用机械方式和水力喷射泵输送方式，另外还有适于北方干旱少雨缺水地区的空气冷却后加机械输送的输送方式。（3）灰的处理：大型机组的省煤器、空气预热器和电气除尘器飞灰一般采用气力输送系统，以便灰综合利用和
5、保护厂区环境。灰库中的灰可进一步经分选装置，把粗灰中的细灰分离出来，提高细灰产量，同时达到商品优质灰的细度要求。（4）厂外输送：出于安全运行方面的因素，底渣和飞灰输送到灰渣场。常有的输送方式有灰渣泵水力输送或干灰调湿后皮带、汽车、装船等。2 集控系统设计鉴于电厂除灰除渣系统工艺设备较分散，距离较远，范围大，运行时要按严格的相关条件和联锁关系及压力参数来控制运行。据此特点，我们采用和利时LK大型可编程序控制器（PLC）为核心的全自动化程序控制。在除灰除渣控制室设置PLC控制机柜及上位机，PLC控制站同监控计算机之间通过以太网进行数据通讯。图1 除灰除渣自动化控制系统图现场PLC控制系统是隶属主控
6、系统又相对独立的智能控制系统，配备CPU模块、网络模块、通信模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、电源模块等，它接收主控机下发的参数设定、运行指令，并以预订的方式对输灰系统进行控制。这样，既保障了全系统的集中监控管理，又保证了各种保护的实时性，真正做到了分散控制，集中管理。监控计算机采用双机冗余配置，安装FacView监控组态软件，两台上位机通过以太网相连接，正常时主机与PLC控制系统进行通讯，而主机发生异常时由从机与PLC控制系统通讯，数据同步备份，保证了数据一致和完整性，使生产安全稳定的运行。以某电厂的除灰除渣系统为例，系统采用水力喷射除渣+气力除灰处理工艺，其主要控制对象
7、：水泵，输送风机、气化风机、气锁阀、加热器、各类阀门、卸灰装置、布袋除尘器、收灰风机及管道压力、底渣斗、贮水池以及灰库等设备。控制系统主要设备配置如下：序号设备名称型号及规格数量除灰控制站（DI:161 DO:60 AI:43 RTD:27 A0:6）1电源模块5ALK910,电源模块，输入120/230VAC，输出24VDC，5A22CPU模块LK210,冗余CPU模块，533MHZ，位指令0.013ms/K，程序16M，数据64MB1MB掉电保持区23通信接口模块LK231,PROFIBUS-DP通信接口模块3416点数字量输入模块LK610,16通道数字量输入模块，12/24V DC，漏
8、型11516点数字量输出模块LK710,16通道常开晶体管输出模块，24V DC468点模拟量输入模块LK411,8通道模拟量输入模块，16位，电流信号674点模拟量输出模块LK511,4通道模拟量输出模块，12位，电流信号，隔离286点热电阻输入模块LK430，6点热电阻，59本地背板LK121,本地背板，冗余CPU插槽，10 IO槽110扩展背板LK111,本地背板，10 IO槽211扩展电缆 3MLKX002412LK I/O端子矮盖板LKC1102813I/O端子矮盖板透明标签LKL02228除渣控制站（DI:140 DO:59 AI:35 RTD:38 A0:7）1电源模块5ALK9
9、10,电源模块，输入120/230VAC，输出24VDC，5A22CPU模块LK210,冗余CPU模块，533MHZ，位指令0.013ms/K，程序16M，数据64MB1MB掉电保持区23通信接口模块LK231,PROFIBUS-DP通信接口模块3416点数字量输入模块LK610,16通道数字量输入模块，12/24V DC，漏型9516点数字量输出模块LK710,16通道常开晶体管输出模块，24V DC468点模拟量输入模块LK411,8通道模拟量输入模块，16位，电流信号574点模拟量输出模块LK511,4通道模拟量输出模块，12位，电流信号，隔离286点热电阻输入模块LK430，6点热电阻
10、，79本地背板LK121,本地背板，冗余CPU插槽，10 IO槽110扩展背板LK111,本地背板，10 IO槽211扩展电缆 3MLKX002412占空模块LKC131113LK I/O端子矮盖板LKC1102814I/O端子矮盖板透明标签LKL02228运行人员通过上位机（LCD操作员站），根据工艺流程设计监控画面，对除灰除渣控制系统进行集中监控；LCD画面能够显示工艺流程、测量参数、设备运行工况；具有数据采集显示、数据存储管理、报警输出、历史数据存储及报表生成等功能，并连接网络打印机，方便生产过程中需要生成各种报表文件。能以不同颜色显示参数越限报警及控制对象故障(信号报警功能)；能打印测
11、量参数、报警信号等(记录仪功能)。系统使用双回路电源供电，能在电源柜中互为备用，自动切换。当工作电源出现故障时，自动快速切换到备用电源，而不影响控制系统正常工作，确保在任一路电源故障情况下，均不会导致系统的任一部分失电。为确保电源不间断，系统接入了UPS不间断电源装置更加确保了系统电源的稳定性。在工艺系统设备附近，设有就地操作箱。操作箱设有自动/手动转换开关及手操开关，便于设备自动投运前的调试和运行过程中发生故障后的检修。3 控制模式系统设置有自动、软手操、就地等三种方式。自动、半自动、软手操在模拟控制台上或者LCD操作员站上，经PLC对设备进行控制。“就地”是通过就地的操作箱自动/手动切换开
12、关及手动开关，对设备进行一对一控制操作。 手动操作手动操作分为就地现场箱手动操作和上位机手动操作（即上位机软手操）。 在系统工艺设备附近，设有就地操作箱。操作箱设有自动/手动转换开关及手操开关，便于设备自动投运前的调试和运行过程中发生故障后的检修。 进行上位机软手操。 自动控制当需要通过PLC程序进行自动运行时，操作前也必须满足以下条件： 就地操作箱上“手动/自动”旋钮位于“自动”位； 切换上位机“手动/自动”旋钮至“自动”位。自动运行条件下，现场被人为切换时，则会出现故障报警，即程序停止，现场所有阀门关闭。灰管疏通后，将仓泵内残留的灰手动吹扫干净后，返回到相应画面进行报警和故障复位，完毕后在
13、自动操作条件满足的情况下方可进行新一轮的自动运行操作。4 系统功能根据系统工艺需求，系统设计了丰富的画面显示，形象动态的显示除灰仓泵、输灰管阀布置图，并采用不同颜色的显示来反映各设备的运行状态。该系统具有模拟、远操、自动、手动等控制功能，可以实现对设备的多种控制方式。上位机监控系统通过棒图、趋势图等显示时间、电流、压力等数据形成有效的数据分析图。该系统具有完善的报警处理，系统出现报警时，自动弹出报警画面、显示报警内容，并对报警进行记录，以便查询、打印。为了提高系统安全，故障出现时，可根据故障类型，自动采取相应保护措施，对过流、过载、介质异常等具有保护功能。该系统软硬件配置均具有可扩展性，可以方
14、便的扩展到全厂辅控系统中，实现全厂集中控制。 工艺流程图显示工艺流程图包括1#炉负压系统操作监控图，用于对1#炉进行实时监控、操作；2#炉负压系统操作监控图，用于对2#炉进行实时监控、操作；负压系统监控图，用于对负压系统进行实时监视；仓泵系统监控图，用于对正压仓泵系统进行实时监控、操作。仓泵系统中对其压力、时间、料位等参数进行监控，并可以手动设置工艺参数，对设备进行相应控制，系统共对4个机组的仓泵进行监控，画面中还包括限值报警状态等信息。灰库监控系统中对2个灰库进行监控，灰库系统中的监控设备有管道切换阀、灰库料位计、加热器、搅拌机、散装机以及气化风机。画面中每个管道中有切换阀，其状态清晰的反映
15、了现场阀位信号，并可以由工作人员进行操作。灰库中安装了先进技术的射频导纳料位传感器，可以准确地将灰位信号传给PLC进而显示在组态画面中，可以使工作人员清楚地分析灰位情况。 数据管理该系统对数据进行采集反映在模拟画面中，通过报表工具生成实时报表，并通过历史记录功能进行存储，用于生成历史趋势、历史报表，为工艺数据分析提供了可靠的依据。系统可以方便的对这些数据分析结果进行文件生成，用于输出或进行存储。 系统报警功能系统具有完善的报警功能，在设备监控画面中用不同的颜色代表状态，模拟量设有限值报警，开关量设置状态转换报警，并专门设置总报警一览画面，显示所有的报警状态以及相关信息。系统配有语音报警，可以进行语音提示，方便的为工作人员提供了报警信息，即使对事故进行相应的处理。报警可以进行存储以备事故追忆提供依据。 系统网络功能系统利用监控组态软件的
