一、概述

電力是現(xiàn)代人類文明社會的必需品，而火力發(fā)電是電力生產(chǎn)的主要組成部分，火力發(fā)電是指使用化石燃料（即煤炭、石油、天然氣），通過燃燒釋放出熱能加熱工質(zhì)，再通過熱力原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電方式�；痣娧b機(jī)容量占全國發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?5%。燃煤電廠產(chǎn)生的大量灰、渣, 除少量灰分排入大氣外, 余者都以灰、渣形式由除灰系統(tǒng)送至灰場。除灰系統(tǒng)分機(jī)械除灰（適于小電廠的鏈條爐）,氣力除灰和水力除灰三種工藝。除灰系統(tǒng)包括除塵器下的灰斗、輸送風(fēng)機(jī)、液態(tài)化風(fēng)機(jī)、灰?guī)旒盎規(guī)旄綄僭O(shè)備、輸送設(shè)備、管道、泵、閥門等�，F(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)以PLC（可編程控器）為核心，能夠按照預(yù)定的程序，定時(shí)、自動(dòng)地對除灰系統(tǒng)倉泵等設(shè)備進(jìn)行操作，并具有對除灰過程中可能發(fā)生的異常情況進(jìn)行智能處理。

本系統(tǒng)采用氣力除灰工藝，氣力除灰系統(tǒng)是將省煤器及電除塵下集灰斗所收集到的飛灰，通過氣力輸送排放到灰?guī)欤�然后用車裝運(yùn)。控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控灰斗料位、氣源壓力、倉泵料位、倉泵壓力、灰?guī)炝衔�、灰管壓力等參�?shù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料、流化、輸灰、吹堵等除灰過程的全自動(dòng)控制。該程控系統(tǒng)采用可編程序控制器為主控設(shè)備,完成對除灰工藝全過程的程序控制，模擬顯示監(jiān)控站采用工業(yè)總線工控機(jī),管理集控式模擬盤顯示、鍵盤操作，上位機(jī)采用組態(tài)王監(jiān)控軟件,承擔(dān)管理、編程、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集、定值修改等任務(wù),并設(shè)計(jì)相應(yīng)的除灰監(jiān)控系統(tǒng)軟件。該電廠四臺燃煤鍋爐的除灰系統(tǒng)共用一臺PC機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一控制,以簡化管理,降低成本。除灰程序控制系統(tǒng)具有完善的聯(lián)鎖保護(hù)、故障診斷、多種運(yùn)行方式和人機(jī)對話功能,安全、實(shí)用、可靠。系統(tǒng)中PLC與監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間采用以太網(wǎng)通訊方式,提高了通訊速度，并保證數(shù)據(jù)的可靠性。監(jiān)控畫面模擬顯示倉泵狀態(tài)、壓力、料位,灰?guī)炝衔灰约盎夜軌毫Φ雀鞣N工況參數(shù),并具備操作步驟,報(bào)警等信號,IO監(jiān)控點(diǎn)有200點(diǎn)左右，均有PLC從各個(gè)設(shè)備采集，充分發(fā)揮了組態(tài)軟件及可編程序控制器的軟件功能。可編程序控制器的應(yīng)用,保證了系統(tǒng)的可靠性,提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性能,而監(jiān)控軟件的采用更提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度,同時(shí)減少了操作人員的工作量,直觀地畫面使操作簡單、可靠、方便,避免了誤操作。

二、系統(tǒng)工藝及設(shè)計(jì)方案

1、系統(tǒng)工藝

火力發(fā)電廠輸灰流程：電除塵器灰斗→鎖氣器→斜槽→飼料機(jī)→倉泵→灰?guī)臁�灰場，而從除塵器灰斗至灰?guī)觳糠志唧w輸灰程序?yàn)椋菏紫仍趥}泵泵體內(nèi)無壓力的情況下，打開進(jìn)料閥和放氣閥（有倉泵導(dǎo)電除塵器灰斗，以保證倉泵內(nèi)空氣的排放）、啟動(dòng)鎖氣器，把電除灰塵灰斗內(nèi)的灰料經(jīng)鎖氣器→斜槽→飼料機(jī)→進(jìn)料閥送入倉泵內(nèi)，當(dāng)泵內(nèi)的灰料到達(dá)一定的程度時(shí)，停止鎖氣器運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)閉進(jìn)料、放氣器兩閥，打開出料閥，再開進(jìn)風(fēng)閥，利用壓縮空氣將泵內(nèi)的灰料通過輸灰管道至灰塔。然后再進(jìn)行料放氣，周而復(fù)始，完成將電除塵器分離出的灰送至灰?guī)焖�的任�?wù)。該系統(tǒng)在整個(gè)生產(chǎn)過程中具有重要的作用，正常運(yùn)行時(shí)能確保鍋爐燃煤燒后產(chǎn)生的灰粉及時(shí)的輸送出去。
倉泵除灰控制系統(tǒng)的工作原理：

圖1 倉泵輸送系統(tǒng)示意圖

倉泵輸送系統(tǒng)在整個(gè)除灰控制系統(tǒng)中具有十分重要的意義，主要是通過壓縮空氣將干灰沿除灰管道輸送至灰?guī)旎蛑修D(zhuǎn)倉，其過程主要通過對各個(gè)閥門的控制來實(shí)現(xiàn)，示意圖如圖1所示。進(jìn)料閥由錐閥，連桿和活塞開關(guān)等部分組成，當(dāng)活塞缺的活塞被氣壓推至上部時(shí)，連桿帶動(dòng)搖臂桿使錐閥落下，進(jìn)料閥開啟；反之，當(dāng)活塞開關(guān)的活塞處于下部時(shí)，靠活塞開關(guān)內(nèi)的彈簧的壓力把錐閥推至上方，并與橡膠圈壓緊，此時(shí)進(jìn)料閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

三、系統(tǒng)配置及功能實(shí)現(xiàn)

1、系統(tǒng)配置

硬件：監(jiān)控中心配置2臺工控機(jī)，安裝組態(tài)王軟件并配有除灰監(jiān)控系統(tǒng)用于工作人員進(jìn)行監(jiān)控操作，并配置雙機(jī)熱備模式；同時(shí)安裝歐姆龍PLC，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，并通過以太網(wǎng)交換機(jī)連接到2臺上位機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
軟件：由組態(tài)王設(shè)計(jì)的除灰系統(tǒng)監(jiān)控軟件對采集數(shù)據(jù)和工藝流程進(jìn)行管理、控制；PLC 編程軟件將控制程序下裝到PLC，并對PLC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。硬件配置具有擴(kuò)展性，用于增加設(shè)備或與其他系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

2、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)工藝需求，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了豐富的畫面顯示，形象動(dòng)態(tài)的顯示除灰倉泵、輸灰管閥布置圖，并采用不同顏色的顯示來反映各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。該系統(tǒng)具有模擬、遠(yuǎn)操、自動(dòng)、手動(dòng)等控制功能，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的多種控制方式。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過棒圖、趨勢圖等顯示時(shí)間、電流、壓力等數(shù)據(jù)形成有效的數(shù)據(jù)分析圖。該系統(tǒng)具有完善的報(bào)警處理，系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，自動(dòng)彈出報(bào)警畫面、顯示報(bào)警內(nèi)容，并對報(bào)警進(jìn)行記錄，以便查詢、打印。為了提高系統(tǒng)安全，故障出現(xiàn)時(shí)，可根據(jù)故障類型，自動(dòng)采取相應(yīng)保護(hù)措施，對過流、過載、介質(zhì)異常等具有保護(hù)功能。該系統(tǒng)軟硬件配置均具有可擴(kuò)展性，可以方便的擴(kuò)展到全廠輔控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)全廠集中控制。

* 畫面顯示功能：包括倉泵系統(tǒng)監(jiān)控畫面、灰?guī)毂O(jiān)控畫面等，如圖3、圖4 所示，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。

圖3 1#爐倉泵監(jiān)控畫面

倉泵系統(tǒng)中對其壓力、時(shí)間、料位等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并可以手動(dòng)設(shè)置工藝參數(shù)，對設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)控制，系統(tǒng)共對4個(gè)機(jī)組的倉泵進(jìn)行監(jiān)控，畫面中還包括限值報(bào)警狀態(tài)等信息。

圖4 灰?guī)毂O(jiān)控畫面

灰?guī)毂O(jiān)控系統(tǒng)中對2個(gè)灰?guī)爝M(jìn)行監(jiān)控，灰?guī)煜到y(tǒng)中的監(jiān)控設(shè)備有管道切換閥、灰?guī)炝衔挥?jì)、加熱器、攪拌機(jī)、散裝機(jī)以及氣化風(fēng)機(jī)。畫面中每個(gè)管道中有切換閥，其狀態(tài)清晰的反映了現(xiàn)場閥位信號，并可以由工作人員進(jìn)行操作。灰?guī)熘邪惭b了先進(jìn)技術(shù)的射頻導(dǎo)納料位傳感器，可以準(zhǔn)確地將灰位信號傳給PLC進(jìn)而顯示在組態(tài)畫面中，可以使工作人員清楚地分析灰位情況。

數(shù)據(jù)管理功能：該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集反映在模擬畫面中，通過報(bào)表工具生成實(shí)時(shí)報(bào)表，并通過組態(tài)王歷史記錄功能進(jìn)行存儲，用于生成歷史趨勢、歷史報(bào)表，為工藝數(shù)據(jù)分析提供了可靠的依據(jù)。歷史數(shù)據(jù)畫面如圖5所示，實(shí)時(shí)報(bào)表畫