淺談PLC在火電廠中的應(yīng)用畢業(yè)論文

1、摘要： 說明了plc 在工業(yè)控制中的地位， 闡述了plc 在火電廠的應(yīng)用現(xiàn)狀， 并指出了plc 在火電廠的應(yīng)用趨勢。關(guān)鍵詞： plc；工業(yè)控制；火電廠； 應(yīng)用； 趨勢淺談plc在火電廠中的應(yīng)用1 plc 系統(tǒng)的特點(diǎn)“plc是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。 它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制。各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工 業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。”1.1 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)

2、備的關(guān)鍵性能。plc由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。此外，pl帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除plc以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。1.2 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)plc發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟饕?guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代plc大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來plc 的功能單元大量涌現(xiàn)，使p lc

3、滲透到了位置控制、溫度控制、cnc等各種工業(yè)控制中。加上pl c 通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用plc組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。1.3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造plc用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種小批量的生產(chǎn)場合。1.4 體積小，重量輕，能耗低以超小型plc為例， 新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100 mm，重量小于150g， 功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備 。1.5易學(xué)易

4、用，深受工程技術(shù)人員歡迎plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從plc作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用plc的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了

5、方便之門。2 應(yīng)用現(xiàn)狀通過對plc系統(tǒng)的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)plc越來越處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，各種形式的plc為各種各樣的工業(yè)自動化控制設(shè)備提供非?？煽康目刂品桨?，其中，plc 在火電廠較為普遍的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。2.1 爐膛安全保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)大容量鍋爐需要控制的燃燒設(shè)備數(shù)量比較多，類型復(fù)雜，有油燃燒器、煤粉燃燒器、輔助風(fēng)（二次風(fēng)) 擋板、燃料風(fēng)(周界風(fēng)) 擋板等。燃燒器的操作過程也比較復(fù)雜，點(diǎn)火油槍的投入操作包括點(diǎn)火油槍推進(jìn)、開霧化蒸汽(或霧化空氣) 門、開進(jìn)油門等；停用操作包括關(guān)進(jìn)油門、油槍吹掃、油槍退出等。煤粉燃燒器的投入操作包括開磨煤機(jī)出口檔板、開熱風(fēng)門、暖磨、磨煤機(jī)啟動、給

6、煤機(jī)啟動等；煤粉燃燒器停用操作包括停給煤機(jī)、關(guān)熱風(fēng)門、停磨煤機(jī)、磨煤機(jī)吹掃等。對一般不能伸進(jìn)和退出的點(diǎn)火裝置(點(diǎn)火器) 以及燃燒器的火焰監(jiān)視器等裝置要有冷卻措施，為此還設(shè)置了冷卻風(fēng)機(jī)。由此可見，即使投入或切除一組燃燒器也需要有相當(dāng)多的操作步驟和監(jiān)視判斷的項(xiàng)目。在鍋爐啟動或發(fā)生事故工況下， 燃燒器的操作工作更加繁瑣，所以大容量鍋爐的燃燒系統(tǒng)必須采用自動順序控制。爐膛安全保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)就是保證鍋爐燃燒系統(tǒng)中各設(shè)備按規(guī)定的操作順序和條件安全啟停、投切、并能在危急工況下，迅速切斷進(jìn)入爐膛的全部燃料，保證鍋爐安全，防止爆燃等破壞性事故發(fā)生的安全保護(hù)和順序控制裝置。目前， plc 已在火電廠的爐膛安全保護(hù)監(jiān)

7、控裝置中得到大量應(yīng)用。2.2 鍋爐吹灰控制系統(tǒng)在鍋爐運(yùn)行過程中，其各部分受熱面都會積灰，積灰不僅會影響受熱面管壁的傳熱效果，嚴(yán)重時(shí)還會形成結(jié)焦，影響受熱面的壽命，甚至損壞受熱面，因此， 在大型鍋爐上均設(shè)有吹灰器，用來定期清掃鍋爐水冷壁、過熱器、再熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器等受熱面上的積灰和結(jié)渣。吹灰器通常使用降壓的蒸汽進(jìn)行吹灰，對于水冷壁管的吹灰，有時(shí)也使用水作為吹灰介質(zhì)。為了防止吹灰器被爐膛內(nèi)的高溫?zé)龎?，吹灰器不吹灰時(shí)是退出爐膛的，吹灰時(shí)再推進(jìn)爐膛或煙道。吹灰器的推進(jìn)和退出都是靠電動機(jī)來驅(qū)動的，并可使吹灰器同時(shí)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，以提高吹灰效率。吹灰時(shí)，首先啟動吹灰用的汽源，然后再將吹灰器(一般是成對

8、投入) 推進(jìn)爐膛或煙道進(jìn)行吹灰，經(jīng)過一定時(shí)間后再將吹灰器退出爐膛。吹灰器通常對稱安裝在鍋爐水冷壁，過熱器、再熱器和空氣預(yù)熱器等處的兩側(cè)爐墻上。吹灰用的蒸汽通常采用過熱蒸汽或再熱蒸汽，在蒸汽總管道上有一個(gè)總閥門，在各種吹灰器的分支蒸汽管道上各有一個(gè)進(jìn)汽閥門和一個(gè)疏水閥門。以前，鍋爐吹灰器的控制常采用繼電器式程控裝置，由于大型鍋爐使用的吹灰器數(shù)量多，且要求順序操作，因此，目前廣泛采用plc 進(jìn)行控制。2.3 鍋爐定期排污控制系統(tǒng)鍋爐的定期排污是按規(guī)定的時(shí)間或根據(jù)水質(zhì)狀況，周期性地從鍋爐下聯(lián)箱連接的排污閥門將含鹽量高的鍋水排除，以降低鍋水含鹽量，提高蒸汽品質(zhì)。鍋爐定期排污系統(tǒng)的閥門較多，通?？蛇_(dá)20

9、個(gè)左右，這些排污閥門一般安裝在爐底附近，那里環(huán)境條件較差。鍋爐運(yùn)行過程中，通常每班需要按順序全部操作一遍排污閥門，人工操作時(shí)間長，勞動強(qiáng)度大。因此，許多電廠已采用程序控制系統(tǒng)對鍋爐定期排污系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。由于采用繼電器的固定接線式程序控制系統(tǒng)復(fù)雜，體積大，觸點(diǎn)多，可靠性較差。因此，現(xiàn)在有越來越多的電廠采用plc 實(shí)現(xiàn)鍋爐定期排污的控制。3 應(yīng)用趨勢前面介紹的是plc在火電廠應(yīng)用較為普遍的幾個(gè)系統(tǒng)，隨著plc控制技術(shù)的成熟，現(xiàn)已開始在火電廠的其他系統(tǒng)中應(yīng)用，這是plc在火電廠應(yīng)用的新趨勢。3.1 輸煤控制系統(tǒng)電廠輸煤系統(tǒng)的任務(wù)主要是卸煤、儲煤、上煤和配煤。輸煤控制系統(tǒng)就是對輸煤系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行控

10、制，使其能按一定的順序運(yùn)行，以便完成上述任務(wù)。輸煤系統(tǒng)的控制方式從就地手動控制發(fā)展到集中控制(集中手動控制和集中程序控制)，再到plc 控制。目前，我國電廠輸煤系統(tǒng)大多數(shù)采用集中控制方式。近年來，隨著引進(jìn)機(jī)組的增加和大型機(jī)組的投產(chǎn)，有越來越多的電廠輸煤系統(tǒng)采用了plc 控制，plc 控制系統(tǒng)已成為輸煤控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。3.2 300 mw 機(jī)組磨煤機(jī)啟停控制系統(tǒng)磨煤機(jī)啟停自動控制系統(tǒng)是300 mw 機(jī)組的重要輔機(jī)系統(tǒng)，隨著電網(wǎng)用電負(fù)荷的變化，機(jī)組需隨時(shí)增減磨煤機(jī)的投入臺數(shù)以適應(yīng)負(fù)荷變化，這就要求磨煤機(jī)能有一套邏輯準(zhǔn)確、保護(hù)功能可靠的自動控制系統(tǒng) 300 mw 機(jī)組磨煤機(jī)啟停控制系統(tǒng)的原設(shè)計(jì)大

11、多采用傳統(tǒng)繼電器作為控制設(shè)備。由于控制設(shè)備為分離元件， 以硬接線方式連接，不但其控制功能受到限制，而且硬接點(diǎn)老化、松動，經(jīng)常出現(xiàn)誤動作，直接影響磨煤機(jī)正常運(yùn)行。因此，可采用plc 對磨煤機(jī)啟?？刂葡到y(tǒng)進(jìn)行改造。3.3 汽輪機(jī)保護(hù)控制系統(tǒng)汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)原設(shè)計(jì)也為繼電器控制方式，當(dāng)汽輪機(jī)緊急停機(jī)時(shí)，由于保護(hù)項(xiàng)目較多，故障原因錯(cuò)綜復(fù)雜，令操作和維護(hù)人員很難正確分析和判斷故障的原因，影響了機(jī)組的安全運(yùn)行，為此，可采用plc 對汽輪機(jī)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改造， 并增設(shè)了故障信號出現(xiàn)順序的記憶功能。利用plc 中的閃光因子(電路)，可使最先出現(xiàn)的故障信號閃光，若改變閃光因子(電路)的周期，可改變故障信號閃光的頻率

12、，根據(jù)故障信號閃光的頻率不同，即可區(qū)別故障信號出現(xiàn)的先后順序， 這給故障分析帶來了極大的方便。3.4 給水泵控制大型鍋爐的電動給水泵容量大、壓力高，有的還配有液力聯(lián)軸器調(diào)速，因此在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式上都有自己的特點(diǎn)。給水泵啟、停控制一般都采用聯(lián)動控制系統(tǒng)，其控制對象包括給水泵電動機(jī)、輔機(jī)油泵、泵出口閥門和再循環(huán)閥門。在停止給水泵時(shí)，應(yīng)先將給水泵的轉(zhuǎn)速降到最低值后再停止給水泵的電動機(jī)，這樣做的目的是當(dāng)再次啟動給水泵時(shí)，可以保證電動機(jī)在低負(fù)荷下啟動。給水泵啟動后， 需要保持一定流量的給水以冷卻泵體。因此，在泵的出口閥門前設(shè)有再循環(huán)閥門， 當(dāng)泵的流量低于規(guī)定值時(shí)，就要開啟再循環(huán)閥門，使泵有足夠的流量。一

13、般情況下，再循環(huán)閥門的動作值是泵最大流量的30%。為了避免在啟動時(shí)電動機(jī)過載， 要求水泵在空載條件下啟動，也就是當(dāng)水泵出口母管壓力等于零的情況下啟動給水泵時(shí)，應(yīng)先將泵出口閥門關(guān)閉后再啟動。而在其他情況下啟動給水泵時(shí)，不論是泵的切換或備用泵自啟動，由于水泵出口母管壓力已經(jīng)建立，為了縮短水泵的啟動時(shí)間以適應(yīng)盡快帶負(fù)荷的要求應(yīng)在泵出口閥門開啟情況下啟動給水泵，而泵的出口逆止閥在泵啟動前處于關(guān)閉位置可以保證泵可靠的隔離。在電動機(jī)的軸上帶有1臺主油泵，在電動機(jī)運(yùn)行時(shí)，供液力聯(lián)軸器和各個(gè)軸承的潤滑用油。在泵啟動和停止過程中必須啟動輔助油泵。采用plc可以按上述運(yùn)行方式對給水泵的啟、停全過程進(jìn)行自動控制。4 結(jié)束語plc既可以滿足工業(yè)控制系統(tǒng)對于開放性的要求，又可以滿足用戶對穩(wěn)定性和可靠性的要求。利用plc控制技術(shù)，可以有效地為客戶降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)收益的增長。plc 在火電廠應(yīng)用的實(shí)踐證明：plc 是實(shí)現(xiàn)火電廠熱工自動化的理想控制器，具有體積小、功能強(qiáng)、程度設(shè)計(jì)簡單、靈活通用、維護(hù)方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)， 特別是它的高可靠性和較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力，更是得到用戶的好評。plc技術(shù)的飛速發(fā)展是為了服務(wù)于我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)化技術(shù)的前進(jìn)與提高，便于社會繁榮的加速?？梢灶A(yù)言，隨著plc 控制技術(shù)的不斷進(jìn)