發電廠輸灰系統PLC控制—采用OMRON C系列P型機 PLC論文

陳永強 （眉山職業技術學院 四川 眉山620020）

【摘 要】本文介紹火力發電廠輸灰系統的工作流程和控制要求，倉泵正壓氣力輸送技術開始在國內的運用，進一步促進了國內電廠粉煤灰氣力輸送技術的發展。氣力輸送系統的輸送距離、輸送濃度、系統出力和設備的制造工藝及自動化水平得到加強和提高。對于倉泵的輸灰控制采用OMRON公司的C200H可編程序控制器,在火力發電廠的輸灰控制系統中的應用，實現了對倉泵得進料，進氣，排氣，出料等過程的計算機控制。本文給出了具體的實施方案，由該裝置所構成的控制系統運行正常，其綜合效益十分明顯。

【關鍵詞】C200H可編程序控制器發電廠輸灰系統控制

鍋爐除灰系統由兩臺三電場除塵器、十二臺電動鎖氣器、兩臺飼料機、兩臺斜槽風機、四臺倉泵、三臺空壓機、一個灰庫及連接管路組成。

火力發電廠輸灰流程：電除塵器灰斗→鎖氣器→斜槽→飼料機→倉泵→灰庫→灰場，從除塵器灰斗至灰庫部分具體輸灰程序為：首先在倉泵泵體內無壓力的情況下，打開進料閥和放氣閥（有倉泵導電除塵器灰斗，以保證倉泵內空氣的排放）、啟動鎖氣器，把電除灰塵灰斗內的灰料經鎖氣器 斜槽→飼料機→進料閥送入倉泵內，當泵內的灰料到達一定的程度時，停止鎖氣器運轉，關閉進料、放氣器兩閥，打開出料閥，再開進風閥，利用壓縮空氣將泵內的灰料通過輸灰管道至灰塔。然后再進行料放氣，周而復始，完成將電除塵器分離出的灰送至灰庫塔的任務。該系統在整個生產過程中具有重要的作用，正常運行時能確保鍋爐燃煤燒后產生的輸灰及時的輸送出去。

在倉泵輸灰控制過程中有大量連鎖及閉鎖。如：①在倉泵體仍有余壓得情況下就只能開放氣閥降壓而禁止開進料閥，進料和放氣兩閥未完全關閉時則禁止打開進風閥，以防止返灰；②在灰管壓力較允許值高時則閉鎖打開出料閥和進風閥，以防灰管堵塞或堵塞故障變大；③在空氣母管壓力較低時閉鎖打開進風閥，防止堵管；④在進風閥未完全關閉時，閉鎖大開放氣閥和進料閥；⑤當倉泵內的灰料高度已達到預定位置、同側的另一臺倉泵不再出料狀態且空氣母管壓力已達到規定值時，連鎖打開出料計進風閥進行出料；當空氣母管壓力降到規定值后，連鎖關閉進風、出料閥，停止出料；另外還者有閥門故障檢測系統，當一閥門從全關位置到全開位置或從全開位置到全關位置的動作時間超過一定時間值時，則發出聲報警信號，提醒運行人員，該閥門已卡，應立即進行處理。

1 倉泵除灰控制系統的工作原理

除灰系統是利用壓縮空氣將干灰沿除灰管道輸送至灰庫或中轉倉，輸送空氣壓力較高，輸送距離較長。進料閥由錐閥，連桿和活塞開關等部分組成，當活塞缺的活塞被氣壓推至上部時，連桿帶動搖臂桿使錐閥落下，進料閥開啟；反之，當活塞開關的活塞處于下部時，靠活塞開關內的彈簧的壓力把錐閥推至上方，并與橡膠圈壓緊，此時進料閥處于關閉狀態。

進氣閥是由閥上的上下氣流壓力差與彈簧之間平衡作用維持一定的開度讓一定量的壓縮空氣進去缺體，使缺體內物料氣化后，借缸體與管道的壓差，將氣化的物料送至輸送管道。

倉泵工作時，按下啟動按鈕，系統投入運行，排氣閥打開，通過時間繼電器的延時：延時時間到，進料閥打開，進料此時也是通過一個時間繼電器來計量何時料滿：料滿延時時間到，就關閉放氣閥與進料閥。此時生產應轉入下一過程，當倉泵壓力達到一個給定值時，倉泵就應進行出料的生產過程。此時進氣閥與出料閥都打開，出料延時時間繼電器開始延時，出料完，及出料延時時間到，關進氣閥與出料閥，生產自動切換到進料過程，開放氣閥，然后開進料閥，如此循環往復的進行生產。

2 電廠目前倉泵除灰系統狀況

某火力發電廠號機組的輸灰控制系統由于設計及設備等方面的不同，程度的存在一些問題，致使該系統自投入運行以來，運行狀況一直不太理想，主要存在以下問題。

2．1倉泵沒有料位計

該系統原來配置的料位計（電容式料位計）可靠性較差，不能準確的測量出倉泵內料位，故當時在調試是就由時間繼電器來代替料位計，使運行人員再不十分清楚的情況當前倉泵內的灰料量的情況下，簡單的根據時間來操作，從而因操作失誤，控制失靈等經常造成系統堵管，泄漏的問題，影響生產。

2．2倉泵控制系統設計不合理

原來設計的控制系統是由中間繼電器和時間繼電器構成的，即繼電器控制系統，這種系統在運行時所表現出來的突出問題是：繼電器經常因周圍環境中較多灰塵而接觸不良，從而是整個系統不能正常工作，其次因控制柜，操縱臺內以及相互之間的連接電纜，電線非常多，也造成了設備的故障率高，維護工作量大，維護費用高等問題。

2．3電除塵器灰斗料位設計選型不合理

不利于節能降耗，原來電除塵器灰斗裝置設備的料位計為堵轉式料位計并只供監視用，而且基本上都不能正常運行，無法提供有效信號，這就造成崗位操作人員在不了解的情況（灰斗真實料位的情況），只能憑感覺，憑經驗操作，以至于出現灰斗已經基本無料，而操作人員卻開動設備出料的情況，從而所氣器，飼料機及倉泵的設備底效率運轉，對設備及能源造成極大的浪費。

為了克服以上缺陷，保證系統安全穩定的運行，保護環境以及節能降耗等方面的考慮，對該機組進行了技術改造，由PLC構成控制系統，采用電動鎖氣器。電動鎖器是一種通用供料設備，常安裝與鍋爐除塵器灰斗和物料發送裝置之間，作為氣力除灰系統的前置給料設備，或者安裝在儲灰庫或中轉灰庫的卸灰口處，作為后續輸送設備的給料設備。

3 倉泵改造后的功能要求

改造后應使該系統具有手動運行方式和自動運行方式，手動運行的功能是根據系統狀況來人為地操作相應的設備。

3.1手動運行方式

3．3．1合上甲(乙)側倉泵控制電源開關。

3．1．2將甲(乙)側倉泵手/自動運行方式選擇開關打到手動位置。

3．1．3將甲(乙)側電除塵器灰斗鎖氣器手/自動運行方式選擇開關打到手動位置。

3．1．4開啟對應倉泵進料閥開始進料,排氣指示燈亮。

3．1．5根據電除塵器灰斗料位情況,啟動灰斗鎖氣器運行(注:當本次需啟動的最后一臺鎖氣器完成啟動過程后,倉泵進料延時開始計時;此后在本次進料延時過程中不得啟停鎖氣器,否則將重新開始計時,易發生滿罐故障)。

3．1．6料滿指示燈亮或進料時間(根據設備運行情況暫定為:單臺鎖氣器運行,進料時間為7分鐘；兩臺鎖氣器運行,進料時間為3分鐘；三臺及以上臺數的鎖氣器運行,進料時間為1.5分鐘)到,將運行鎖氣器停止運行(注:進料延時從最后一臺鎖氣器啟動完成后開始計時)。

3．1．7鎖氣器停止運行后,要求間隔5秒鐘后再關閉進料閥及放氣閥。

3．1．8進料閥和放氣閥關閉后,要求至少間隔10秒鐘后再進行出料。

3．1．9在空氣壓力滿足要求(≥0.55MPA)的情況下,開啟進風閥進行出料,進風指示燈亮,料滿指示燈滅。

3．1．10當空氣壓力降到規定值(0.12MPA)后,完成出料,關閉進風閥,進風閥關閉后至少15秒鐘方可開啟進料閥。此后就進入了下一循環。

3.2 自動運行方式

自動運行的功能為：該廠的除塵器甲、乙側各有一套倉泵自動輸灰控制系統，甲側自動輸灰系統同時控制1號、號倉泵自動運行，乙側自動輸灰系統同時控制3號，號倉泵自動運行，只有甲（乙）側兩臺倉泵均能正常運行的情況下倉泵方可投入自動運行。自動運行時系統優先選擇號（或號）倉泵進，出料，然后是號（或號）倉泵進出料，如此交替反復進行，當鎖氣器投入自動的灰斗低灰位、中灰位燈同時亮后，系統才能自動啟動對應灰斗鎖氣器運行，并保持到該灰斗料位降到低位以下才禁止其自啟動，當灰斗的灰位上升到中位以上時，該灰斗降被記憶，以備控制鎖氣器用。當倉泵料滿或進料時間到，自動停止運行鎖氣器，關閉倉泵進料閥，開啟倉泵允許進料時間為7分鐘（在調試的時候，該時間可做適當修改，以滿足生產的要求）。當有兩臺灰斗滿足選擇時，倉泵允許進料時間3分鐘（在調試是該時間可以修改，以滿足生產的要求）。當有3臺及以上灰斗滿足選擇條件時，倉泵允許進料時間為1.5分鐘（再調試時，該時間可做適當修改，以滿足生產的要求）自動輸灰系統開始計時后，如有其他灰斗有滿足輸灰條件，其灰斗鎖氣器不會自動啟動，只有到下一輪循環才參加輸灰選擇。

改造系統后采用雙倉泵的主要功能是通過兩臺單倉泵的交替裝料和出料實現物料的連續輸送，雙倉泵的控制系統包括倉泵指示機構，壓縮空氣控制管路等，由它們來控制執行倉泵的裝料及送料，兩臺單倉泵的交替出料控制，出料閥具有兩個進料口和一個出料口，通過切換閥芯將兩臺單倉泵的出料管與出灰管交替接通。當一臺處于出料狀態時，另一臺處于進料狀態。

雙倉泵的控制系統包括倉滿指示機構，壓縮空氣控制管路等。由他們來控制執行倉泵的裝料及送料。兩臺單倉泵的交替出料閥控制。出料閥具有兩個進料口和一個出料口，通過切換閥芯將兩臺單倉泵的出料關于出灰管道交替接通。火電站除灰工藝流程圖1

3.3 改造方案

根據存在的問題和實現的功能，結合現有的技術能力，該廠技術人員通過研究討論和論證的出如下改造方案。

問題的核心---控制系統部分用OMRON公司的C200H系列可編程序控制器PLC來代替中間（時間）繼電器，因為PLC是一種新型通用的自動控制裝置，它將傳統的繼電器技術，計算機技術和通訊技術融為一體，是專門為工業控制而設計的，具有功能強，通用靈活，可靠性高，穩定性好，抗干擾能力強，編程簡單，使用方便及體積小，重量輕，功耗低等一系列優點，它對環境的要求比較低PLC的工作環境溫度為最高溫度為儲藏溫度為相對溫度為5%--95%。空氣的條件周圍不能有可燃性，易爆性，腐蝕性的氣體。因此選擇它作為本系統改造后的控制核心，既可以達到降低系統的故障，維護費用和維護工作量減少，保證系統安全穩定運行的目的，有可以靈活配置所需要的模塊，最大限度的限制投資，減少備用備件。

將倉蹦泵體的料位計（電容式）該用美國DREXLBROOK公司的射頻導納點位計，這樣在料位即可靠的前提下，就可以將倉泵控制系統改為以料位為主，時間延時為輔的控制系統，保證操作人員在正常情況下能夠根據料位情況操作設備，這樣既減少了設備的損耗，有節約了能源，達到提高設備效率，節能降耗的目的。

在電除塵器上增設FM型負壓式膜片開關料位計,該料位計輸出兩對開關量信號，其中一對送到輸灰控制系統作為作用，另外一對送到監視系統（料位指示燈），作為運行操作人員監視灰斗料位用。

對倉泵，飼料機，鎖氣器以及電除塵器灰斗料位等設備或參數之間的連（閉）鎖系統進行修改，完善，是倉泵短時間不工作（除灰）時，飼料機，鎖氣器等設備也不運行，當電除塵器灰斗內的料位低于預定位置是系統不進行除灰作業，保證系統始終在高效率下運行，減少或杜絕設備不必要的消耗，這些都可以到達節能降耗的目的。

總而言之，本次技術改造主要是利用可編程序邏輯控制器（PLC）作為控制系統的核心部件，外圍利用除塵器灰斗料位計，倉泵料位計，及有關設備（倉泵，飼料機，鎖氣器等）的運行狀態吹灰空氣母管壓力等作為輸出信號；輸出控制倉泵進/出灰，鎖氣器，飼料機以及空壓機負荷等設備或參數。

圖1 火電站除灰工藝流程圖

4 PLC的輸入輸出的點分配

根據控制的要求，所選擇的輸入繼電器的編號為：00400～00411、00500～00511、00600～00611、00700～00714，輸入繼電器是PLC接受外部輸入設備開關信號的接口，所以這些端口與按鈕、反映設備狀態的信號相連；輸出繼電器的編號為01200～01206、01300～01309、01400～01409、01500～01507、01600～01607、01700～01707，輸出繼電器的輸端是PLC向外部負載傳送信號的接口，所以這些端口用來控制指示燈、電磁閥。具體的I/O分配如表1所示。

5 調試控制系統運行結果

通過PLC技術改造，設備的自動化水平和工作效率得到了提高。通過了長時間的運行情況來看，設備運行正常，維護、檢修工作量減少，大大降低了維護檢修費用；能準確測量倉泵的料位，是運行人員能準確掌握倉泵的運行狀態；對電除塵器灰斗的操作也可以根據有效的信號進行，提高鎖氣器、飼料機及倉泵等設備的運行效率，降低了設備的損耗及能源的浪費；保證了整個系統按工藝要求正常運行，達到了預期的目的。

表1 可編程序控制器的輸入、輸出點分配表

6 結束語

由C200H可編程序控制器來構成的此輸灰控制系統安全、穩定、操作簡便、控制靈活、維護工作量少、修改控制系統相當方便，且有能滿足生產的要求，所以本系統具有推廣價值。

【參考文獻】

[1]楊長能,張興毅.可編程序控制器（PC）基礎應用.重慶大學出版，1999.

[2]鄧則名,鄺穗芳.電器與可編程序控制器應用技術.機械工業出版社，1996.

[3]李江等.火電廠開關量控制技術及應用.中國電力出版社，2000.

[4]袁任光.可編程控制器應用技術與實例.華南理工大學出版社，1997.

[5]趙明.工廠電氣控制設備.機械工業出版社，1999.

[6]郭宗仁.可編程序控制器應用系統設計及通信網絡技術.人民郵電出版社，2002.

[7] .可編程序控制器操作手冊.OMRON公司， 1997.

[8]宋伯生.可編程序控制器.中國勞動出版社， 1993.

[9]尹宏業.PLC可編程控制教程.航空工業出版社，1997.