中寧電廠鍋爐吹灰熱控系統(tǒng)DCS組態(tài)的設(shè)計(jì)

1、中寧電廠鍋爐吹灰熱控系統(tǒng)的 DCS 組態(tài)設(shè)計(jì)潘曉峰 , 蔣學(xué)萍寧夏中寧發(fā)電有限責(zé)任公司 ( 中寧縣 755100)摘要 : 介紹了鍋爐吹灰控制系統(tǒng)采用 DCS 組態(tài)設(shè)計(jì)的思路和過程 , 對(duì)系統(tǒng)的工藝流程、 功能、硬件和組態(tài)設(shè)計(jì)均作了說 明。運(yùn)行結(jié)果表明功能可靠 , 控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。關(guān)鍵詞 : 吹灰; 組態(tài); DCS 網(wǎng)絡(luò)1 引言 在火力發(fā)電廠中 , 吹灰器是鍋爐的主要輔助設(shè)備 , 主要作用是清除爐膛受熱面、 過熱器及尾部煙道的結(jié)垢和積灰 , 維持煙道的清潔和暢通。吹灰器在提高鍋爐效 率的同時(shí) , 因吹灰器故障原因造成的停爐和吹灰槍燒毀的事故時(shí)有發(fā)生 , 給電 力安全生產(chǎn)造成了很大的影響。 中

2、寧電廠擴(kuò)建工程吹灰器就地設(shè)備由上海克萊德 貝爾格曼機(jī)械有限公司提供 , DCS 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)爐膛、 過熱器、再熱器、省煤器及 空預(yù)器吹灰系統(tǒng)的邏輯控制。 寧夏大壩發(fā)電廠和石嘴山電廠擴(kuò)建工程的吹灰控制 均采用PLC上位機(jī)的控制方式。2 控制對(duì)象工藝流程2.1 吹灰器的系統(tǒng)組成中寧電廠鍋爐吹灰管道系統(tǒng)由 1 個(gè)主蒸汽電動(dòng)門、 1 個(gè)蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥、 1 個(gè)空 預(yù)器輔汽電動(dòng)門和 5 個(gè)疏水閥構(gòu)成。來自后屏過熱器的高溫高壓蒸汽經(jīng)過壓力 調(diào)節(jié)閥減壓后,變成溫度為380C左右、壓力為1.8MPa1.9MPa的蒸汽送到各吹 灰器。在機(jī)組啟動(dòng)初期空預(yù)器吹灰時(shí) , 因過熱器壓力不能滿足吹灰要求還需要打 開空預(yù)器輔

3、汽電動(dòng)門 , 通過輔汽聯(lián)箱的蒸汽來進(jìn)行空預(yù)器吹灰。 各疏水閥主要是 在吹灰系統(tǒng)管路進(jìn)行暖管期間 , 排放吹灰管道中的蒸汽冷凝水 , 防止吹灰蒸汽 帶水噴射到鍋爐受熱面上 , 使其受損。長(zhǎng)伸縮式吹灰器鍋爐左右兩側(cè)對(duì)稱布置 , 編號(hào)分別為 L1-L26,R1- R26, 共52 臺(tái), 爐膛吹灰器分別為 A(A1- A4), B(B1-B 11), C(C1- C10), D(D1- D10), E(E1- E20), 共5 組, 55 臺(tái), 空預(yù)器吹灰器 A、B空預(yù)器各安裝2臺(tái)，編號(hào)為AH1- AH4共安裝吹灰器111臺(tái)。2.2 吹灰系統(tǒng)的工藝流程當(dāng)需要吹灰時(shí) , 選擇吹灰程序 , 自動(dòng)過程啟動(dòng)按

4、程序的要求打開吹灰蒸汽總門 , 對(duì)整個(gè)管路進(jìn)行暖管 ! 同時(shí)所有疏水閥門打開疏水 ! 疏水完畢 ( 疏水溫度到或疏 水時(shí)間到 ) 疏水閥門關(guān)閉 ! 自動(dòng)檢測(cè)吹灰蒸汽的壓力 , 若壓力沒有達(dá)到規(guī)定值 , 調(diào)整減壓回路調(diào)節(jié)閥設(shè)定值對(duì)吹灰蒸汽的壓力進(jìn)行調(diào)整 , 直到吹灰蒸汽的壓力 達(dá)到規(guī)定值后 , 依次啟動(dòng)空預(yù)器吹灰器 !按順序啟動(dòng)爐膛吹灰器 ! 對(duì)稱啟動(dòng)長(zhǎng)伸 縮式吹灰器 , 再次啟動(dòng)空預(yù)器吹灰器 ! 吹灰器運(yùn)行結(jié)束的標(biāo)志出現(xiàn) , 程序自動(dòng)關(guān) 閉蒸汽總門主蒸汽閥門關(guān)閉 !疏水閥門打開疏水 !疏水閥門關(guān)閉 !自動(dòng)過程結(jié)束。2.3 吹灰槍電氣原理所有吹灰槍的電氣原理都是一樣的 , 現(xiàn)以爐膛吹灰槍 D1

5、為例, 其電氣原理如 圖 1 所示。DKA5E3K1Ga-DESLT r ?-DISLC_ IDIRLCDi-tanDIFRJ-!nnQ.aI IDQQEHCI吹縱衣:匚血D1咬灰器SJJC動(dòng)作D1畋4；黠RJJC切件C3-KM2T -rSLC-fe位f丿： RLS-原位行程開關(guān);SF就地啟動(dòng)按鈕；BKA5-DCS強(qiáng)制退I :前進(jìn)交流接觸器：KM卜后退交流接觸器圖1電氣原理圖團(tuán)片上僅于礎(chǔ)H. CMWAimONG. COM34吹灰器的動(dòng)作過程：DCS發(fā)出連續(xù)5s啟動(dòng)信號(hào)吹灰器啟動(dòng)離開原位,此時(shí)SLC 限位開關(guān)復(fù)位,接觸器自保,前進(jìn)至碰到RLS限位開關(guān)動(dòng)作后DCS（或者就地 手動(dòng)方式通過繼電器）發(fā)

6、出退回信號(hào)，斷開吹灰器前進(jìn)回路，使吹灰器后退， 當(dāng)SLC開關(guān)被壓住后，吹會(huì)槍控制回路斷開，吹灰器停止下來。3吹灰控制系統(tǒng)的組態(tài)設(shè)計(jì)過程3.1 DCS控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)介中寧電廠DCS系統(tǒng)選用新華控制工程有限公司的 XDPS -400+分散控制系統(tǒng)，具有開放式的結(jié)構(gòu)、模塊化的技術(shù)設(shè)計(jì)和易于擴(kuò)展的特 點(diǎn)。DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建采用星型+環(huán)形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),用22對(duì)DPU分布式處理 單元）完成了機(jī)組SCS FSSS MCS ECS等的控制任務(wù)，鍋爐吹灰控制系統(tǒng)作為 爐側(cè)SCS的一個(gè)組成部分,其DPU節(jié)點(diǎn)號(hào)為#3/#23。E1片上匡刊幗CHUhKDOBG. COMm 1屮r電I dcs麻址的判堵斛曲3.2操作萬式

7、中寧電廠MMI人機(jī)接口站)在集控室配置了 4臺(tái)操作員站和1套大屏幕系統(tǒng)。M Ml包括操作員站、工程師站、歷史數(shù)據(jù)站，均采用相同的硬件平臺(tái)，通過數(shù)據(jù)高 速公路實(shí)現(xiàn)信息共享,可在任一 MMI站的畫面上完成對(duì)吹灰系統(tǒng)的操作。DCS畫 面操作面板設(shè)計(jì)如圖3所示。次應(yīng)杲城站“畀館僧伽 I ! I7Tifl *1P . 44囂詁譏卜彊 A.豎陸口打葉儷葉+曙山,悴總弊5IW新H蟲H.i即唆弋tfk址曰越撫小1 5:.| 1 * 巧cH卻!序二砂時(shí)J+h；：訓(xùn) .!WjrHt”ri;M0慮g“ -jr ii-*- T*r A8片上侵于冊(cè)艮CKUAMWMG. COW根據(jù)吹灰系統(tǒng)的工藝流程和控制要求，操作面板可

8、實(shí)現(xiàn)如下功能：(1) 程控控制系統(tǒng)電源通斷的操作和狀態(tài)顯示。(2) 吹灰系統(tǒng)流程全貌的動(dòng)態(tài)顯示.操作面板通過紅、藍(lán)、灰色來模擬系統(tǒng)各設(shè) 備的運(yùn)行過程，包括閥門開啟、關(guān)閉，吹灰器進(jìn)、退、停狀態(tài)顯示，吹灰介質(zhì)壓 力、溫度的動(dòng)態(tài)顯示。(3) 所有控制設(shè)備具有遠(yuǎn)程手動(dòng)、自動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)就地 3種控制方式，且三者之間 可任意切換，當(dāng)選擇一種控制方式后，自動(dòng)閉鎖另外兩種方式。面板上模擬流程 各操作對(duì)象圖案上均設(shè)有遠(yuǎn)程手動(dòng)按鈕。(4) 每支吹灰槍均設(shè)有跳步選擇按鈕，在單支設(shè)備出現(xiàn)暫時(shí)無法處理的缺陷時(shí) 可通過跳步選擇設(shè)置使該設(shè)備退出運(yùn)行而不影響整個(gè)程序的正常運(yùn)行。(5) 主要的控制功能。!在程控狀態(tài)下可以單吹、對(duì)吹

9、，并能在運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行切換；#根據(jù)吹灰器 安裝位置分為多個(gè)控制子組(爐膛吹灰器分為A- E組,共5組；長(zhǎng)吹灰器分 為P1- P6,共6組；空預(yù)器吹灰器為1組),設(shè)有12個(gè)控制子組的跳步選擇 按鈕,運(yùn)行人員可根據(jù)鍋爐的燃燒情況有選擇的進(jìn)行吹灰；!程控狀態(tài)下，具有自動(dòng)、暫停、緊急返回、跳步選擇、程序停止、復(fù)位等功能。(6) 報(bào)警指示功能，對(duì)運(yùn)行中的非正常工況畫面上相應(yīng)紅色報(bào)警顯示，并進(jìn)行 音響報(bào)警，提示運(yùn)行人員及時(shí)采取措施，同時(shí)程序中斷，運(yùn)行的吹灰槍自動(dòng)退回。（7）程序暫停后再次啟動(dòng)的保護(hù)措施，由于故障原因造成程序暫停，必須按下控 制面板上暫停復(fù)位按鈕后，才能使程序從中斷處自動(dòng)按原程序運(yùn)行，防止復(fù)

10、位后 出現(xiàn)誤操作。3.3系統(tǒng)硬件配置根據(jù)DCS系統(tǒng)設(shè)計(jì),將鍋爐吹灰系統(tǒng)的440多個(gè)輸入/輸出信號(hào)布置在#3DPU （分布式處理單元）的29塊端子板上,通過預(yù)制電纜與I/O卡件連接,I/O 模 件與I/O站控制卡（BC- NET）之間以并行總線方式通訊，所有的BC- NET卡都 掛在I/O總線上,與DPU進(jìn)行通訊.DPU是直接執(zhí)行過程控制的單元,是DCS 的核心。DPU通過冗余的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與 MMI節(jié)點(diǎn)及其它DPU連接,提供雙向 的信息交換，實(shí)現(xiàn)各種控制策略。3.4控制組態(tài)設(shè)計(jì)方案以下就根據(jù)吹灰系統(tǒng)主要功能的組態(tài)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行介紹。參考新華XDPS功能碼手冊(cè)，選擇合適的功能塊，進(jìn)行程序的編制工作

11、。功能塊是XDPS中能被組態(tài)修 改的最小對(duì)象，所有組態(tài)設(shè)計(jì)都需用不同功能塊通過連接組合來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)吹灰 控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程和特點(diǎn),使用步序控制器STEP RS觸發(fā)器、簡(jiǎn)單數(shù)字手操 器DEVICE定時(shí)器TIME、開關(guān)首出序號(hào)指示FIRST等功能塊來完成吹灰的組態(tài) 設(shè)計(jì)。典型組態(tài)設(shè)計(jì)如圖4所示：機(jī) 組負(fù)荷A70% ；MFTfS號(hào) NOT |竺 吹灰用動(dòng)條件滿足系統(tǒng)投入啟動(dòng) 圖4團(tuán)片上傳于WV. CMVWIDONG. COM上面是吹灰程序啟動(dòng)條件的設(shè)計(jì)：當(dāng)鍋爐負(fù)荷大于 70%,即大于230MW,無鍋爐跳閘的條件（MFT）時(shí)，運(yùn)行人員通過操作員畫面選擇吹灰系統(tǒng)投入自動(dòng)按鈕，即程序運(yùn)行條件滿足，可以進(jìn)行

12、自動(dòng)吹灰。步序控制器STEP提供了組級(jí)順控和子組級(jí)順控邏輯的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方法。每個(gè)步序控制器 STEP可完成不超過 8步的設(shè)備自動(dòng)步序邏輯操作，通過級(jí)聯(lián)多個(gè)步序邏 輯算法可實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的順序控制邏輯。上圖是吹灰主程序啟動(dòng)的組態(tài)圖。當(dāng)吹灰啟動(dòng)條件滿足后，運(yùn)行人員在畫面按下“程序啟動(dòng)按鈕”，當(dāng)此按鈕為紅色后，程序選擇完畢，吹灰程控 開始投運(yùn)，依次啟動(dòng)本體暖管子程序（開始進(jìn)行暖管）、AH（空預(yù)器吹灰器）子程序、爐膛 吹灰器（A- E組）子程序、長(zhǎng)伸縮吹灰器（P1- P6組）子程序，在程序運(yùn)行過程中,每一步指令 發(fā)出后，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)收到反饋信號(hào)后，程序自動(dòng)進(jìn)入下一步，如果沒有則程序自動(dòng)中斷，并通過STEP

13、的狀態(tài)輸出提示運(yùn)行人員。延吋組啟動(dòng)福骨一I遞時(shí)她齢前進(jìn) TRAW賄匚建A1畋灰器愼位 imh沒有肋址 用Y爼股復(fù)匚沾 站喊參據(jù)位乎動(dòng)啊裾疋載UandiANDAND1 白創(chuàng)吹如怙勺SUPRL7JRUVWFBLSTEF1HJ2STET?msTtytI1HSTI?4卜B5STBF5FP6STFF6ID?STIP7IltfsSi伽來自上程序Q功1十人也 啟功抱令JH眩1址吁曲示H爼故聽措示-IRA紐蛤版捋示盼印IR兀凱APA1M：*殆令口功TR AI1M2/.M吹阪擋那吹尿卷邑功捋令圖7圖片上儒于1HW CHUWIDOW. COM圖6為IA- A 組控制子組的程序設(shè)計(jì),來自吹灰主程序的指令啟動(dòng)IA-

14、A 組吹 灰器后,發(fā)出A1/A3的啟動(dòng)指令，A1/A3同時(shí)運(yùn)行,通過動(dòng)力柜的電氣回路,自 動(dòng)進(jìn)行吹灰過程,只有在兩只吹灰槍同時(shí)回到原位，F(xiàn)B1為1時(shí)，才發(fā)出A2/A4 的啟動(dòng)指令,A2/A4在完成了上述過程后,IA- A 組結(jié)束指示為1,自動(dòng)啟動(dòng)IA- B組控制子程序。圖7為單支吹灰器的組態(tài)設(shè)計(jì)，可以看出，任意吹灰槍的啟動(dòng)有兩種方式：手 動(dòng)、自動(dòng)方式。當(dāng)吹灰槍在手動(dòng)方式時(shí)（畫面選擇），運(yùn)行人員通過吹灰器單操 按鈕手動(dòng)啟動(dòng)吹灰槍，在沒有這只吹灰器跳步信號(hào)的情況下，發(fā)出15s的脈沖 信號(hào)，啟動(dòng)吹灰槍運(yùn)行。自動(dòng)吹灰信號(hào)來自吹灰主程序及各子程序。3.5組態(tài)的調(diào)試在組態(tài)設(shè)計(jì)完畢后，將設(shè)計(jì)好的程序通過 DCS系統(tǒng)工程師站下裝到#3DPU內(nèi)部, 并進(jìn)行認(rèn)真的檢查和驗(yàn)證，改正程序設(shè)計(jì)中的邏輯、語法錯(cuò)誤，最后配合檢修 人員完成吹灰系統(tǒng)的調(diào)試工作。4結(jié)束語吹灰控制系統(tǒng)通過DCS來實(shí)現(xiàn)，不僅提高了控制對(duì)象的安全性和可靠性，還可 以降低運(yùn)行值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少集控室內(nèi)操作員站的個(gè)數(shù)?？刂葡到y(tǒng)采用 網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，與DCS其他子系統(tǒng)和工程師站、操作員站掛接在同一