吹灰程控在DCS组态中实现的方法和步骤

辛 岩，丛日成，刘昕成, 董立南，韩孟健

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国电投清河电厂，辽宁 铁岭 112003；3.辽宁省送变电工程有限公司，辽宁 沈阳 110021)

随着电力系统的发展，现阶段的发电企业已进入大机组、高参数、高自动化阶段[1]。锅炉加热器和换热器的积灰、结焦影响受热面的传热效率，使锅炉排烟温度上升，导致锅炉的热效率下降。理论计算和运行经验表明，锅炉排烟温度升高20 ℃，锅炉热效率就会下降1%。同样严重的是积灰，结焦达到一定程度时会引起锅炉受热面的腐蚀和意外停工，造成重大的经济损失[2]。长期以来锅炉受热面的除灰问题一直是锅炉运行中特别受关注的问题之一，多年来为了解决此类问题，陆续研制了蒸汽吹灰、高压水力吹灰、钢珠清灰、压缩空气吹灰和声波吹灰。现代大型火电厂吹灰控制一般采用DCS控制或者PLC控制来实现，本文通过在国电投清河电厂1号机组烟水复合吹灰系统实例，来说明如何利用DCS控制系统，通过联锁程控来实现烟水复合吹灰控制。

1 吹灰程控需满足的工艺要求

1.1 热工信号

每台吹灰器有一个启动脉冲指令，吹灰器启动信号为5 s脉冲；反馈信号为进、退、过载、运行，用来显示吹灰器状态。吹灰器分组为左侧吹灰器(单数)，右侧吹灰器(双数)，进、退反馈信号公用，过载反馈信号和运行信号每台吹灰器一对一，后退脉冲指令为1 s脉冲每组吹灰器公用，为控制联锁用。

1.2 吹灰器运行特征

a. 给一个启动脉冲指令，吹灰器将被启动，吹灰器在前进过程中将反馈一个G信号(组信号，表示吹灰器前进)。

b. 进到位后吹灰器自动后退，后退过程中给一个反馈信号E(组信号，表示吹灰器在后退)。

c. 进退途中吹灰器运行信号均为 1; G、E全为0时，运行信号为0且延时3 s不变、无电源故障表示吹灰器在停止状态已后退到位。运行信号主要用于判断吹灰器是否运行超时，只要该信号长期为1，说明吹灰器没有后退到位。

d. 若吹灰器过载，回路将切断动力，并向DCS给出一个过载信号H。

吹灰器有如下状态：正常运行、进、退、过载。要控制一台吹灰器，只需发一个启动脉冲，然后就是监视其运行状态，若出现故障要进行故障处理。

1.3 要求DCS完成的功能

a. 一个操作台画面，可从该画面中选择自动状态(按下有效)；选择烟道吹灰程序或低温省煤器吹灰程序；有吹灰程序的“启动、暂停/恢复、停止”按钮；有吹灰器紧急返回按钮(左侧单数吹灰器返回、右侧双数吹灰器返回)；按下启动按钮，程序将自动吹灰；按下暂停按钮，程序暂停；按恢复按钮，程序从断点处继续执行；按停止按钮，程序退回正在运行的吹灰器，待吹灰器退回后，进行阀门操作，然后结束程序；按紧急退回按钮，正在前进的吹灰器退回。

b. 一个锅炉模拟图画面，反映吹灰器在锅炉上的大约布置位置，吹灰器的编号和系统图提供的一致；该画面可显示每台吹灰器的状况，显示吹灰管道阀门的开关状况；可显示每侧吹灰器的运行时间。

c. 能自动完成整个吹灰过程。

d. 根据输入信号，显示锅炉燃料是否正常、主汽压力偏高、偏低或正常。

e. 能对吹灰系统出现的故障进行报警并记录。报警内容包括：吹灰器过载；吹灰器启动失败(启动指令发出5 s后没收到反馈信号)；运行超时(该值根据现场吹灰器实际情况调整)。

f. 显示阀门的开关状况。

g. 吹灰程序运行步序：开疏水—开主汽阀—疏水—疏水时间(或温度)到—关疏水门—吹灰—关主汽阀—开疏水门—程序结束。其中“吹灰”的顺序：烟气旁路吹灰器运行顺序是C1、C3、C2、C4、C5、C7、C6、C8、C9、C11、C10、C12、C13、C15、C14、C16、C17、C19、C18、C20。低省吹灰器运行顺序是B1、B3、B5、B7、B9、B11、B13、B15、B2、B4、B6、B8、B10、B12、B14、B16。

2 DCS组态前的准备工作

DCS测点分配。本套吹灰系统共有143个测点，其中包括DI、DO、AI、RTD等测点，要合理分配测点位置，并要保证有适当的备用余量，相同设备的测点要分配在不同的卡键上，尽量要做到测点分配最优最合理。

导入数据库。数据库是DCS组态的基础[3]，其中包括测点的卡键位置、通道号、模拟量上下限、报警信息等相关设置。数据库的导入可以通过制作Excel表格，填入相关信息，统一导入。

3 DCS下位机组态

首先进行设备单操组态。其中需要特别注意：①由于吹灰器单体无推进和退出的到位信号，只能通过逻辑判断来表示其单体的行程位置，其中推进信号用本吹灰器运行和刚触发的后退信号 “与”来表示其进到位，退出信号用本吹灰器未运行来表示其退到位信号；②由于吹灰器本身进到位后自动退出，不需要DCS发退出指令，但为避免DCS系统报故障信息，要在吹灰器进到位后发自动关信号，保证DCS画面显示正常。其余需要注意的包括过载信号要引进来；在自动关信号触发的同时要触发关允许；自动开信号为常零信号。在DCS组态中的实际逻辑如图1所示。

图1 设备单操组态逻辑图

操作按钮下位机组态：运行操作按钮包括启动、停止、暂停、恢复、远方、就地、左侧急停、右侧急停、C侧切除、B侧切除、全部投入11个按钮，其中需要注意的是，在吹灰程控进行中不能进行C侧切除、B侧切除、全部投入操作，只能在吹灰程控启动前进行选择，另外只能选择C侧切除、B侧切除、全部投入3个模式中的1个，其组态如图2和图3所示。

图2 操作按钮组态逻辑图A

图3 操作按钮组态逻辑图B

程控联锁组态：程控的步骤是在指令发出后，待完成信号反馈发出时，发出本步骤完成信号，触发下一步程控指令，依次进行，直到程控结束。在这个过程中，必须保证吹灰程控是在进行时和程控未在暂停阶段。触发指令组态：当上一步触发指令发出后，上一步骤完成时触发本步骤指令，触发指令为脉冲信号。步骤完成信号：对于吹灰器，当设备出现故障需要检修时，为避免影响整个吹灰程控，需要在吹灰器禁操时跳过本步骤，直接进行下一步。为满足这样的要求，步骤完成信号包括两部分，禁操或吹灰器退到位后都应看做本步骤完成。另外在暂停时不能触发下一步指令，只有恢复后才能发出指令。其组态如图4所示。

图4 程控联锁组态逻辑图

其余下位机组态还有如下内容。

a. 在整个程控完成后，要触发程控完成信号，用此信号来复位程控进行中、C侧切除、B侧切除、全部投入等信号。

b. 在疏水这一步中，疏水时间到或疏水温度到都算本步骤完成，所以要设置操作员设置窗口，可以人工设置时间和温度参数，保证在任何一个满足条件后就可进行下一步程控。

c. 吹灰程控允许条件组态。本吹灰程控设置的允许条件包括无MFT、无蒸汽管道压力低、任选一种运行模式。

d. 当蒸汽管道压力低信号触发时，触发程控暂停指令。

e. 当机组MFT时，急停全部吹灰器，同时关疏水阀和吹灰主蒸汽阀。当运行操作停止按钮时，先急停全部吹灰器，再关吹灰主蒸汽阀，最后开疏水阀。

4 DCS上位机组态

在上位机组态中，要保证每个吹灰器都有自己的操作端，要有吹灰程控操作端，必要的参数显示和阀门状态显示，要保证与机组其他系统的画面显示和风格一致[4]，其系统图和吹灰控制操作端如图5、图6所示。首先要把系统画面组态完，包括管道位置，吹灰器分布等；接下来布置参数和帮助提示等信息，包括开关量和模拟量测点，对应参数要放在临近设备的位置；最后再制作操作端，操作端要有二次确认功能，防止运行人员误操作，操作端要保证能完成DCS下位机所需要完成的内容，测点参数要填写正确，保证上位机可用。

图5 吹灰系统图

图6 吹灰控制操作端

5 吹灰程控调试过程中常见问题分析

在吹灰程控实际调试的过程中出现了很多问题，以下列举2个有代表性的问题。

a. 吹灰程控在暂停之后再恢复，不进行下一步程控。其主要原因在于原逻辑中，只是单纯对上一步指令进行了记忆，而未记忆完成信号，由于完成信号为脉冲信号，在脉冲信号恢复后，即使程控恢复也无法触发下一步指令，如图4所示。所以对逻辑进行了改进，对完成信号也进行了记忆，保证在恢复暂停后可以进行下一步程控。

b. 由于运行可以选择操作模式，不同的模式对应不同的程控步序，所以程控中涉及到跳步功能，在原逻辑中部分编写错误导致此项功能不能完全实现。主要原因在于只针对触发开始阶段进行了改进，而后来在跳转回正常步序时未做正确的编写。所以在涉及到有跳转的程控时，既要注意跳转切入位置，又要注意返回时的切入位置。

6 结束语

机组安全性是系统在运行过程中表现出来的一种特性[5]，吹灰系统是火力发电厂的重要系统，必须保证其安全可靠。吹灰程控是DCS中比较大的程控，关系复杂，逻辑繁琐，控制设备多，其中一步错误会导致整个吹灰程控不能正确执行。在组态过程中，要清楚程控的步骤，实现的功能要能满足工艺要求，对于其中的脉冲、延时等信号要处理得当，注意前后联系，这样才能做出正确的控制策略，满足现场实际的要求。

[1] 蒋大伟，于龙斌.汽轮发电机安全运行极限图绘制方法[J].东北电力技术，2016，37(7)：9-10.

[2] 于庆广, 丁仁杰, 丁晓春. 300 MW机组锅炉吹灰计算机控制系统设计与实现[J].国内外机电一体化技术，2000(4)：30-34.

[3] 姚 远，潘秀秦，揭其良，等.火电机组汽动引风机改造控制策略研究[J].东北电力技术，2014，35(4)：24-26.

[4] 周俊虎, 靳彦涛, 杨卫娟，等.电站锅炉吹灰优化的研究应用现状[J].热力发电，2003，32(4)：24-27.

[5] 蔡 帜，戴 赛，赵 昆.未来国内电网调度与控制模式展望[J].东北电力技术，2016，37(8)：1-2.