電廠氣力除灰系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
引言
燃煤電廠在我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展中起著很大的作用拜岂,其發(fā)電量占我國(guó)總發(fā)電量的80%以上邓秕。但是它在為我們提供充足電力的同時(shí),也污染破壞環(huán)境庵偏,發(fā)電廠在發(fā)電過(guò)程中轻江,將產(chǎn)生大量的工業(yè)廢棄物(飛灰或粉煤灰)。
為了保證鍋爐系統(tǒng)的安全運(yùn)行母掀,同時(shí)為了保護(hù)環(huán)境挤帕,必須及時(shí)將這些粉煤灰清除運(yùn)走,并將廢物綜合利用。目前廣泛采用氣力除灰系統(tǒng)贤泥,并且對(duì)燃煤電廠提出了提高除塵效率和粉煤灰綜合利用的要求液茧。而在實(shí)際運(yùn)行中,輸灰系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性欠佳练缴,運(yùn)行故障發(fā)生的原因及部位也多種多樣缚庐,造成除塵效率下降、氣力輸灰系統(tǒng)停運(yùn)霎挟,使煙塵排放超標(biāo)窝剖,灰水污染環(huán)境,影響電廠的正常生產(chǎn)酥夭。
1電廠氣力輸送技術(shù)的發(fā)展
氣力輸送是以壓縮空氣(或其它氣體)為載體赐纱,與粉粒狀物料在一定混合比的情況下,在密閉管道內(nèi)通過(guò)氣力由一處送往另一處的輸送方式熬北。氣力除灰系統(tǒng)的主要任務(wù)是以倉(cāng)泵為發(fā)送器疙描,以壓縮空氣作動(dòng)力,沿除灰管道將電除塵器搜集的飛灰干法送至灰?guī)焖饴瘢缓蟀鸦規(guī)炖锏母苫矣密囇b運(yùn)淫痰,或者攪拌成濕灰用汽車外運(yùn)。
20世紀(jì)20年代整份,氣力輸送技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于燃煤電廠待错,主要用于除塵器底部粉煤灰的輸送,并以蒸汽抽氣器作為氣源設(shè)備烈评。50年代中期火俄,國(guó)內(nèi)少數(shù)電廠也開(kāi)始采用蒸汽抽氣式負(fù)壓氣力輸送系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的缺點(diǎn)式出力較低輸送距離較短该捎,設(shè)備磨損嚴(yán)重娇歹,蒸汽耗量大,系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)型均較差枝扭,一般僅限用于中小電廠劣屑。60年代以后,泵倉(cāng)正壓輸送技術(shù)開(kāi)始在國(guó)內(nèi)得到應(yīng)用孵钱。進(jìn)入80年代以后涮凡,許多電廠相繼自發(fā)達(dá)國(guó)家引進(jìn)了各種類型的先進(jìn)除灰設(shè)備及其相關(guān)技術(shù),進(jìn)一步促進(jìn)了國(guó)內(nèi)電廠粉煤灰氣力輸送技術(shù)的發(fā)展昏滔。懸浮式輸送技術(shù)以從單一的吸送式發(fā)展到壓送式以及吸-壓聯(lián)合式肤侍,栓塞式輸送技術(shù)也已在國(guó)內(nèi)燃煤電廠中獲得成功運(yùn)用。作為氣力輸送技術(shù)理論基礎(chǔ)的氣固兩相流的理論研究及輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法也不斷得到完善挫肆。同時(shí)弄业,由于制造技術(shù)和材料工程的飛躍發(fā)展泛邮,控制技術(shù)和傳感技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步,氣力輸送系統(tǒng)的輸送距離辈净、輸送濃度盯质、系統(tǒng)出力和設(shè)備制造工藝及自動(dòng)化管理水平得到了較大提高,從而提高了系統(tǒng)的可靠性和工程的經(jīng)濟(jì)性袭蝗。
電除塵器在國(guó)內(nèi)燃煤電廠大面積推廣應(yīng)用始于70年代唤殴,對(duì)于粉煤灰的綜合利用具有不可替代的三大優(yōu)勢(shì):干式收塵,使粉煤灰得以保持原有的良好活性到腥;收塵效率高可以最大幅度地將利用價(jià)值最高的細(xì)微塵粒收集下來(lái);自身的多電場(chǎng)收塵結(jié)構(gòu)具有對(duì)干灰進(jìn)行粒徑分級(jí)的特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)粗蔚袍、中乡范、細(xì)灰分除、分儲(chǔ)和分用啤咽。
隨著我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施和環(huán)境保護(hù)晋辆、粉煤灰綜合利用的發(fā)展,燃煤電廠氣力除灰技術(shù)的應(yīng)用前景將會(huì)越來(lái)越好宇整。
2 除灰工藝自動(dòng)化原理設(shè)計(jì)
氣力除灰系統(tǒng)以倉(cāng)泵為發(fā)送器瓶佳,以壓縮空氣作動(dòng)力,沿除灰管道將電除塵器搜集的飛灰干法送至灰?guī)炝矍啵麄€(gè)過(guò)程以密封管道的形式輸送霸饲。系統(tǒng)設(shè)有專用空氣壓縮機(jī)作為干灰輸送動(dòng)力并兼作控制氣源,在系統(tǒng)末端設(shè)有儲(chǔ)存粗灰键先、細(xì)灰的干灰?guī)熘糜蟆F渲须姵龎m器中一、二電場(chǎng)的灰是粗灰牺道,三栋湃、四電場(chǎng)的灰是細(xì)灰。正常情況下颈顽,三铲桑、四電場(chǎng)的飛灰只能送進(jìn)細(xì)灰?guī)欤桓侨⒍妶?chǎng)的粗灰只送進(jìn)粗灰?guī)觳粜健.?dāng)細(xì)灰?guī)斐霈F(xiàn)故障時(shí),細(xì)灰可以送到粗灰?guī)炖铩?/font>
系統(tǒng)設(shè)計(jì)的除灰系統(tǒng)包括除塵器下的灰斗筋蝴、灰?guī)旒捌涓綄僭O(shè)備厨摔、空壓機(jī)、灰儲(chǔ)罐岛涝、輸送設(shè)備脓杉、管道糟秘、倉(cāng)泵、閥門(mén)等球散。輸灰管道上接電除塵系統(tǒng)并通向除塵器尿赚,經(jīng)除塵器過(guò)濾后細(xì)灰粉進(jìn)入干灰?guī)臁T诨叶费b置處通過(guò)電氣三通電動(dòng)門(mén)可以控制采用干除灰處理方式或者水除灰處理方式蕉堰,料位計(jì)用于對(duì)干灰?guī)熘懈苫曳蹆?chǔ)存量進(jìn)行監(jiān)測(cè)凌净。當(dāng)灰斗內(nèi)的干灰粉到達(dá)不同位置時(shí),灰粉發(fā)出的天然的β射線照射到探測(cè)器的強(qiáng)度是不一樣的屋讶。由探測(cè)器測(cè)到的射線強(qiáng)度的不同來(lái)判斷干灰粉的位置冰寻。干灰經(jīng)灰斗排出后通過(guò)進(jìn)料閥進(jìn)入倉(cāng)泵,從出料閥排出皿渗,最終排往灰儲(chǔ)罐得以收集和再利用斩芭。
干除灰自動(dòng)控制系統(tǒng)中,plc可根據(jù)料位計(jì)傳輸過(guò)來(lái)的灰粉位置信號(hào)(高乐疆、正常划乖、低)和倉(cāng)泵上方的電接點(diǎn)壓力表指示壓力值信號(hào),采取相應(yīng)的處理挤土。當(dāng)料位計(jì)指示高料位阶庆,系統(tǒng)開(kāi)進(jìn)料閥,關(guān)出料閥巧杰、進(jìn)氣閥铺享、助吹閥、帶濾膜電磁閥距搂,干灰將從灰斗卸放到倉(cāng)泵進(jìn)行轉(zhuǎn)儲(chǔ)北淘;隨著倉(cāng)泵不斷儲(chǔ)灰,倉(cāng)泵內(nèi)部壓力逐漸升高恰磷,當(dāng)壓力超過(guò)定值i玷源,其上方電接點(diǎn)壓力表電接點(diǎn)接通,上位機(jī)顯示畫(huà)面中電接點(diǎn)壓力表圖符顯示紅色熏屎,此時(shí)控制系統(tǒng)將關(guān)閉進(jìn)料閥攀驶,電氣三通電動(dòng)門(mén)關(guān)閉干除灰入口,停止干除灰京嗽。之后系統(tǒng)打開(kāi)出料閥镰对,開(kāi)帶濾膜電磁閥、助吹閥墨叛、進(jìn)氣閥并啟動(dòng)空壓機(jī)止毕,在空氣壓力下倉(cāng)泵內(nèi)部干灰經(jīng)過(guò)灰管輸往灰儲(chǔ)罐。在此期間漠趁,倉(cāng)泵內(nèi)部壓力繼續(xù)升高扁凛,當(dāng)壓力超過(guò)定值ii忍疾,系統(tǒng)將停運(yùn)空壓機(jī),然后自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)氣閥谨朝,助吹閥卤妒,帶濾膜電磁閥。此后一段時(shí)間字币,倉(cāng)泵內(nèi)部干灰逐漸減少则披,壓力下降,當(dāng)壓力低于定值i時(shí)洗出,電接點(diǎn)壓力表電接點(diǎn)斷開(kāi)士复,系統(tǒng)顯示畫(huà)面中顯示為綠色,此時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)關(guān)閉出料閥共苛,開(kāi)啟進(jìn)料閥判没,開(kāi)啟電氣三通電動(dòng)門(mén)重新進(jìn)入干除灰處理過(guò)程。干除灰系統(tǒng)框圖如圖1所示氢莫。
圖1 干除灰系統(tǒng)框圖
3 除灰系統(tǒng)的plc控制設(shè)計(jì)
根據(jù)系統(tǒng)功能的需要,并對(duì)系統(tǒng)可靠性進(jìn)行考慮秤慌,選用西門(mén)子s7-200系列plc對(duì)輸灰進(jìn)行控制邦擎。s7-200plc提供了多種功能,使編成控制更加靈活方便式涝;具有擴(kuò)展模塊僧逞,易于系統(tǒng)擴(kuò)展;內(nèi)部集成的ppi接口為用戶提供了強(qiáng)大的通信功能图汪,實(shí)現(xiàn)上位機(jī)pc和plc的通信杏蟋,上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)編程,還可以監(jiān)視程序的運(yùn)行讳汇。
圖2 plc控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
3.1 模塊化軟件設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)編程模式以線性的或順序的方式執(zhí)行每條指令震崎,設(shè)計(jì)的程序不容易閱讀,也不易驗(yàn)證其正確性枪第。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法注重軟件設(shè)計(jì)的模塊結(jié)構(gòu)和層次化特點(diǎn)汉锡,在設(shè)計(jì)程序前,要在總體上對(duì)軟件的組成與模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)兜蠕,程序在設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行自頂而下的逐步細(xì)化扰肌,這對(duì)于控制結(jié)構(gòu)和功能比較復(fù)雜的系統(tǒng)更容易實(shí)現(xiàn)控制⌒苎睿控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示曙旭。
系統(tǒng)具有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制功能,上位機(jī)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸灰系統(tǒng)的監(jiān)控晶府。
3.2 用戶軟件功能設(shè)計(jì)
」瘐铩(1)程控部分主要功能:
定時(shí)程控除灰: plc根據(jù)料位計(jì)傳輸過(guò)來(lái)的灰粉位置信號(hào)(高钻趋、正常、低)和倉(cāng)泵上方的電接點(diǎn)壓力表指示壓力值信號(hào)沼头,采取相應(yīng)的處理措施爷绘;
高灰位優(yōu)先排灰:料位計(jì)指示灰粉位置高時(shí),plc根據(jù)中斷請(qǐng)求優(yōu)先控制進(jìn)行排灰进倍;
程序控制自動(dòng)輸灰:系統(tǒng)處于程控執(zhí)行狀態(tài)時(shí)土至,由plc對(duì)干除灰系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)輸灰;
遠(yuǎn)端操作:當(dāng)系統(tǒng)處于遠(yuǎn)操狀態(tài)猾昆,操作人員可以在控制室進(jìn)行遠(yuǎn)端手操控制陶因。
2)上位監(jiān)控部分主要功能:
工藝流程圖、趨勢(shì)圖顯示:上位機(jī)可以顯示系統(tǒng)工藝流程圖及對(duì)倉(cāng)泵壓力變化進(jìn)行1小時(shí)帅珍、8小時(shí)忠牛、12小時(shí)、24小時(shí)等不同時(shí)段曲線跟蹤顯示等司报;
參數(shù)顯示克鼠、報(bào)警畫(huà)面顯示:當(dāng)倉(cāng)泵上方電接點(diǎn)壓力表指示偏高時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警告聲音偎洋,顯示紅色警告信號(hào)滚尼;當(dāng)料位計(jì)監(jiān)視灰斗內(nèi)料位高/低時(shí),系統(tǒng)發(fā)出警示信號(hào)等睁奶;
統(tǒng)計(jì)管理功能及各類報(bào)表顯示和打蛹馈:系統(tǒng)可以對(duì)歷史記錄情況(當(dāng)班人員操作記錄、除灰次數(shù)爵蝠、除灰時(shí)間捌唾、壓力曲線圖等)進(jìn)行匯總、打印報(bào)表等揩墓;
生產(chǎn)過(guò)程事件及報(bào)警記錄:系統(tǒng)可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中異常事件進(jìn)行跟蹤及報(bào)警記錄吆视;
程控系統(tǒng)與主廠計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng):系統(tǒng)可以與主廠mis系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng),便于工作記錄信息登記切诀、數(shù)據(jù)傳輸揩环、上報(bào)等。
4 結(jié)束語(yǔ)
本文選用西門(mén)子s7-200系列plc對(duì)輸灰進(jìn)行控制幅虑,在干除灰系統(tǒng)中采用電接點(diǎn)壓力表對(duì)倉(cāng)泵進(jìn)料/出料過(guò)程進(jìn)行控制丰滑,通過(guò)設(shè)定電接點(diǎn)壓力i值、ii值倒庵,可以自動(dòng)地控制干除灰運(yùn)行褒墨,有效地避免原系統(tǒng)因進(jìn)料/出料過(guò)程控制劃分不明顯而引起管道堵塞等問(wèn)題的出現(xiàn)。實(shí)時(shí)監(jiān)控擎宝、故障顯示記錄提高了系統(tǒng)控制自動(dòng)化系統(tǒng)化程度郁妈,提高了工作效率和粉煤灰的綜合利用率浑玛。
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