锅炉吹灰控制在DCS 系统中的实现和优化

2015-12-25李克昌

重庆电力高等专科学校学报 2015年2期

李克昌

(广东沙角A电厂，广东东莞523908)

随着电力企业的市场化，机组安全、稳定、经济的运行越来越重要。在火力发电厂中，锅炉吹灰控制系统能根据运行工况随时清除积灰，对减少炉管壁超温、提高机组的效率起着举足轻重的作用。

广东沙角A电厂2003年对3#机组锅炉吹灰控制系统进行了升级，采用西门子S7系列PLC控制，通过上位机进行控制，能独立完成锅炉吹灰程控功能。控制对象包括1台锅炉吹灰蒸汽电动总门、70台炉膛短吹灰器、10台长伸缩吹灰器、8台固定旋转式吹灰器。随着十多年的长时间运行，系统控制设备开始老化，PLC和上位机故障增多且运行不稳定，经常影响锅炉吹灰系统的正常投入，对机组的安全经济运行不利。经过研究论证，决定将锅炉吹灰控制纳入DCS系统。

1 锅炉吹灰控制系统梳理及存在问题

1.1 锅炉吹灰控制系统梳理

由于原PLC控制系统采用了加密技术，无法从PLC中导出原来的控制逻辑软件，只能根据吹灰系统相关的说明书及资料，对整个吹灰过程进行梳理。

(1)吹灰程序自动控制流程见图1。

(2)吹灰程控方式分为两种:单吹、对吹(其中长伸缩式吹灰器仅有单吹)，均采用顺控方式实现整个吹灰过程。

①单吹顺控流程:当吹灰方式设为单吹，将会按照如下顺序吹灰:左→右→前→后→左→右→前→后……循环，直至所有的吹灰器吹完，如果某侧吹灰器已经吹完，则自动跳至下一侧吹灰器。

图1 吹灰程序自动控制流程

②对吹顺控流程:当吹灰方式设为对吹，将会按照左右→前后→左右→前后……循环方式进行吹灰，但一旦在吹长伸缩式吹灰器时，运行方式只能是单吹。

1.2 锅炉吹灰控制系统存在问题

在吹灰控制运行和检修中，发现原系统的控制方式存在一些问题。

(1)系统全部的吹灰器控制电源和过载信号采用并联方式接在一起，发生问题时难以判断故障点，故障处理工作量大。

(2)吹灰程序如果发生中断，需重新启动顺控，从头开始按程序吹灰，造成下层的吹灰器重复工作，造成过吹，上层的吹灰器需要吹灰又无法及时投运，对锅炉燃烧控制不利。

(3)任一台吹灰器发生故障，都需完成检修后才能重新投入自动吹灰，使锅炉吹灰系统常常无法正常投运，对机组的安全经济运行不利。

(4)吹灰蒸汽管道无温度测点反馈，而是依靠吹灰蒸汽管道疏水基地式调节气动执行器关闭信号的反馈进行吹灰控制，控制性能较差，经常造成吹灰蒸汽温度不够，含水量大，吹灰效果不佳。

2 吹灰器控制改造及优化

2.1 吹灰控制系统设计

广东沙角A电厂3#机组的DCS系统采用德国H＆B公司的Symphony控制系统，系统逻辑组态设计有顺序控制模块，能方便实现吹灰程序自动控制功能。针对系统原来存在的问题，对吹灰控制流程进行了重新设计和优化。

(1)区域划分，方便故障分析。要解决吹灰器控制电源和过载信号并联的问题，就需将所有吹灰器状态信号都接入DCS系统，但这需要增加大量的卡件、电缆等，即增加改进费用和工作量，又额外增加DCS系统负荷。设计按照锅炉吹灰器的实际安装位置，将吹灰器系统划分为前、后、左、右四个区域(见图2)。每个区域设置一个总控制电源开关，将区域内吹灰器的过载信号、状态指示独立显示(见图3)。这样既不会增加太多控制设备，又能方便故障的分析和判断。结合DCS系统SOE记录，很容易就能找到故障点和故障原因。

图2 锅炉吹灰系统流程图

(2)分层独立控制，灵活安排吹灰。根据吹灰器的实际位置，将系统吹灰器分为9层(见图2)。每层设计一个独立的顺控程序，专门设计了一个总的吹灰顺控实现整个锅炉的程控自动吹灰控制。这样，运行人员可根据锅炉的实际运行工况，选择全部或部分层的吹灰器进行吹灰，既提高了吹灰效果，又减少了吹灰蒸汽对锅炉管壁的吹损，一举两得。

图3 锅炉吹灰区域状态信号

(3)跳步设置，便于隔离故障设备。当单台吹灰器出现故障不能在短时间内处理好时，需设置跳步使自动吹灰程序能正常投入。但如果每支吹灰器都设置投退开关，需在DCS系统中增加很多过程点。经过研究，利用功能键盘的设备锁定方式，实现了跳步功能(逻辑如图4所示)。当设备锁定时，逻辑功能图中操作器的状态参数IST会改变。IST参数是1个32位的布尔量，通过解包模块将表示锁定的那1位取出与吹灰器吹灰完成通过“或”逻辑启动顺控下一步。图2中，40#吹灰器即被设置跳步。