发电厂输灰系统PLC控制—采用OMRON C系列P型机

陈永强  （眉山职业技术学院 四川 眉山620020）

【摘  要】本文介绍火力发电厂输灰系统的工作流程和控制要求，仓泵正压气力输送技术开始在国内的运用，进一步促进了国内电厂粉煤灰气力输送技术的发展。气力输送系统的输送距离、输送浓度、系统出力和设备的制造工艺及自动化水平得到加强和提高。对于仓泵的输灰控制采用OMRON公司的C200H可编程序控制器,在火力发电厂的输灰控制系统中的应用，实现了对仓泵得进料，进气，排气，出料等过程的计算机控制。本文给出了具体的实施方案，由该装置所构成的控制系统运行正常，其综合效益十分明显。

【关键词】C200H 可编程序控制器 发电厂 输灰系统 控制

    锅炉除灰系统由两台三电场除尘器、十二台电动锁气器、两台饲料机、两台斜槽风机、四台仓泵、三台空压机、一个灰库及连接管路组成。

火力发电厂输灰流程：电除尘器灰斗→锁气器→斜槽→饲料机→仓泵→灰库→灰场，从除尘器灰斗至灰库部分具体输灰程序为：首先在仓泵泵体内无压力的情况下，打开进料阀和放气阀（有仓泵导电除尘器灰斗，以保证仓泵内空气的排放）、启动锁气器，把电除灰尘灰斗内的灰料经锁气器       斜槽→饲料机→进料阀送入仓泵内，当泵内的灰料到达一定的程度时，停止锁气器运转，关闭进料、放气器两阀，打开出料阀，再开进风阀，利用压缩空气将泵内的灰料通过输灰管道至灰塔。然后再进行料放气，周而复始，完成将电除尘器分离出的灰送至灰库塔的任务。该系统在整个生产过程中具有重要的作用，正常运行时能确保锅炉燃煤烧后产生的输灰及时的输送出去。

在仓泵输灰控制过程中有大量连锁及闭锁。如：①在仓泵体仍有余压得情况下就只能开放气阀降压而禁止开进料阀，进料和放气两阀未完全关闭时则禁止打开进风阀，以防止返灰；②在灰管压力较允许值高时则闭锁打开出料阀和进风阀，以防灰管堵塞或堵塞故障变大；③在空气母管压力较低时闭锁打开进风阀，防止堵管；④在进风阀未完全关闭时，闭锁大开放气阀和进料阀；⑤当仓泵内的灰料高度已达到预定位置、同侧的另一台仓泵不再出料状态且空气母管压力已达到规定值时，连锁打开出料计进风阀进行出料；当空气母管压力降到规定值后，连锁关闭进风、出料阀，停止出料；另外还者有阀门故障检测系统，当一阀门从全关位置到全开位置或从全开位置到全关位置的动作时间超过一定时间值时，则发出声报警信号，提醒运行人员，该阀门已卡，应立即进行处理。

1 仓泵除灰控制系统的工作原理

除灰系统是利用压缩空气将干灰沿除灰管道输送至灰库或中转仓，输送空气压力较高，输送距离较长。进料阀由锥阀，连杆和活塞开关等部分组成，当活塞缺的活塞被气压推至上部时，连杆带动摇臂杆使锥阀落下，进料阀开启；反之，当活塞开关的活塞处于下部时，靠活塞开关内的弹簧的压力把锥阀推至上方，并与橡胶圈压紧，此时进料阀处于关闭状态。

 进气阀是由阀上的上下气流压力差与弹簧之间平衡作用维持一定的开度让一定量的压缩空气进去缺体，使缺体内物料气化后，借缸体与管道的压差，将气化的物料送至输送管道。

仓泵工作时，按下启动按钮，系统投入运行，排气阀打开，通过时间继电器的延时：延时时间到，进料阀打开，进料此时也是通过一个时间继电器来计量何时料满：料满延时时间到，就关闭放气阀与进料阀。此时生产应转入下一过程，当仓泵压力达到一个给定值时，仓泵就应进行出料的生产过程。此时进气阀与出料阀都打开，出料延时时间继电器开始延时，出料完，及出料延时时间到，关进气阀与出料阀，生产自动切换到进料过程，开放气阀，然后开进料阀，如此循环往复的进行生产。

2  电厂目前仓泵除灰系统状况

某火力发电厂号机组的输灰控制系统由于设计及设备等方面的不同，程度的存在一些问题，致使该系统自投入运行以来，运行状况一直不太理想，主要存在以下问题。

2．1仓泵没有料位计

 该系统原来配置的料位计（电容式料位计）可靠性较差，不能准确的测量出仓泵内料位，故当时在调试是就由时间继电器来代替料位计，使运行人员再不十分清楚的情况当前仓泵内的灰料量的情况下，简单的根据时间来操作，从而因操作失误，控制失灵等经常造成系统堵管，泄漏的问题，影响生产。

2．2仓泵控制系统设计不合理

原来设计的控制系统是由中间继电器和时间继电器构成的，即继电器控制系统，这种系统在运行时所表现出来的突出问题是：继电器经常因周围环境中较多灰尘而接触不良，从而是整个系统不能正常工作，其次因控制柜，操纵台内以及相互之间的连接电缆，电线非常多，也造成了设备的故障率高，维护工作量大，维护费用高等问题。

2．3 电除尘器灰斗料位设计选型不合理

不利于节能降耗，原来电除尘器灰斗装置设备的料位计为堵转式料位计并只供监视用，而且基本上都不能正常运行，无法提供有效信号，这就造成岗位操作人员在不了解的情况（灰斗真实料位的情况），只能凭感觉，凭经验操作，以至于出现灰斗已经基本无料，而操作人员却开动设备出料的情况，从而所气器，饲料机及仓泵的设备底效率运转，对设备及能源造成极大的浪费。

为了克服以上缺陷，保证系统安全稳定的运行，保护环境以及节能降耗等方面的考虑，对该机组进行了技术改造，由PLC构成控制系统，采用电动锁气器。电动锁器是一种通用供料设备，常安装与锅炉除尘器灰斗和物料发送装置之间，作为气力除灰系统的前置给料设备，或者安装在储灰库或中转灰库的卸灰口处，作为后续输送设备的给料设备。

3 仓泵改造后的功能要求

改造后应使该系统具有手动运行方式和自动运行方式，手动运行的功能是根据系统状况来人为地操作相应的设备。

3.1手动运行方式

3．3．1合上甲(乙)侧仓泵控制电源开关。

3．1．2 将甲(乙)侧仓泵手/自动运行方式选择开关打到手动位置。

3．1．3将甲(乙)侧电除尘器灰斗锁气器手/自动运行方式选择开关打到手动位置。

3．1．4 开启对应仓泵进料阀开始进料,排气指示灯亮。

3．1．5 根据电除尘器灰斗料位情况,启动灰斗锁气器运行(注:当本次需启动的最后一台锁气器完成启动过程后,仓泵进料延时开始计时;此后在本次进料延时过程中不得启停锁气器,否则将重新开始计时,易发生满罐故障)。

3．1．6 料满指示灯亮或进料时间(根据设备运行情况暂定为:单台锁气器运行,进料时间为7分钟；两台锁气器运行,进料时间为3分钟；三台及以上台数的锁气器运行,进料时间为1.5分钟)到,将运行锁气器停止运行(注:进料延时从最后一台锁气器启动完成后开始计时) 。

3．1．7 锁气器停止运行后,要求间隔5秒钟后再关闭进料阀及放气阀。

3．1．8 进料阀和放气阀关闭后,要求至少间隔10秒钟后再进行出料。

3．1．9 在空气压力满足要求(≥0.55MPA)的情况下,开启进风阀进行出料,进风指示灯亮,料满指示灯灭。

3．1．10 当空气压力降到规定值(0.12MPA)后,完成出料,关闭进风阀,进风阀关闭后至少15秒钟方可开启进料阀。此后就进入了下一循环。

3.2 自动运行方式

自动运行的功能为：该厂的除尘器甲、乙侧各有一套仓泵自动输灰控制系统，甲侧自动输灰系统同时控制1号、号仓泵自动运行，乙侧自动输灰系统同时控制3号，号仓泵自动运行，只有甲（乙）侧两台仓泵均能正常运行的情况下仓泵方可投入自动运行。自动运行时系统优先选择号（或号）仓泵进，出料，然后是号（或号）仓泵进出料，如此交替反复进行，当锁气器投入自动的灰斗低灰位、中灰位灯同时亮后，系统才能自动启动对应灰斗锁气器运行，并保持到该灰斗料位降到低位以下才禁止其自启动，当灰斗的灰位上升到中位以上时，该灰斗降被记忆，以备控制锁气器用。当仓泵料满或进料时间到，自动停止运行锁气器，关闭仓泵进料阀，开启仓泵允许进料时间为7分钟（在调试的时候，该时间可做适当修改，以满足生产的要求）。当有两台灰斗满足选择时，仓泵允许进料时间3分钟（在调试是该时间可以修改，以满足生产的要求）。当有3台及以上灰斗满足选择条件时，仓泵允许进料时间为1.5分钟（再调试时，该时间可做适当修改，以满足生产的要求）自动输灰系统开始计时后，如有其他灰斗有满足输灰条件，其灰斗锁气器不会自动启动，只有到下一轮循环才参加输灰选择。

改造系统后采用双仓泵的主要功能是通过两台单仓泵的交替装料和出料实现物料的连续输送，双仓泵的控制系统包括仓泵指示机构，压缩空气控制管路等，由它们来控制执行仓泵的装料及送料，两台单仓泵的交替出料控制，出料阀具有两个进料口和一个出料口，通过切换阀芯将两台单仓泵的出料管与出灰管交替接通。当一台处于出料状态时，另一台处于进料状态。

双仓泵的控制系统包括仓满指示机构，压缩空气控制管路等。由他们来控制执行仓泵的装料及送料。两台单仓泵的交替出料阀控制。出料阀具有两个进料口和一个出料口，通过切换阀芯将两台单仓泵的出料关于出灰管道交替接通。 火电站除灰工艺流程图1

3.3 改造方案

根据存在的问题和实现的功能，结合现有的技术能力，该厂技术人员通过研究讨论和论证的出如下改造方案。

问题的核心---控制系统部分用OMRON公司的C200H系列可编程序控制器PLC来代替中间（时间）继电器，因为PLC是一种新型通用的自动控制装置，它将传统的继电器技术，计算机技术和通讯技术融为一体，是专门为工业控制而设计的，具有功能强，通用灵活，可靠性高，稳定性好，抗干扰能力强，编程简单，使用方便及体积小，重量轻，功耗低等一系列优点，它对环境的要求比较低PLC的工作环境温度为最高温度为储藏温度为相对温度为5%--95%。空气的条件周围不能有可燃性，易爆性，腐蚀性的气体。因此选择它作为本系统改造后的控制核心，既可以达到降低系统的故障，维护费用和维护工作量减少，保证系统安全稳定运行的目的，有可以灵活配置所需要的模块，最大限度的限制投资，减少备用备件。

将仓蹦泵体的料位计（电容式）该用美国DREXLBROOK公司的射频导纳点位计，这样在料位即可靠的前提下，就可以将仓泵控制系统改为以料位为主，时间延时为辅的控制系统，保证操作人员在正常情况下能够根据料位情况操作设备，这样既减少了设备的损耗，有节约了能源，达到提高设备效率，节能降耗的目的。

在电除尘器上增设FM型负压式膜片开关料位计,该料位计输出两对开关量信号，其中一对送到输灰控制系统作为作用，另外一对送到监视系统（料位指示灯），作为运行操作人员监视灰斗料位用。

 对仓泵，饲料机，锁气器以及电除尘器灰斗料位等设备或参数之间的连（闭）锁系统进行修改，完善，是仓泵短时间不工作（除灰）时，饲料机，锁气器等设备也不运行，当电除尘器灰斗内的料位低于预定位置是系统不进行除灰作业，保证系统始终在高效率下运行，减少或杜绝设备不必要的消耗，这些都可以到达节能降耗的目的。

总而言之，本次技术改造主要是利用可编程序逻辑控制器（PLC）作为控制系统的核心部件，外围利用除尘器灰斗料位计，仓泵料位计，及有关设备（仓泵，饲料机，锁气器等）的运行状态吹灰空气母管压力等作为输出信号；输出控制仓泵进/出灰，锁气器，饲料机以及空压机负荷等设备或参数。

                              图1  火电站除灰工艺流程图

4 PLC的输入输出的点分配

   根据控制的要求，所选择的输入继电器的编号为：00400～00411、00500～00511、00600～00611、00700～00714，输入继电器是PLC接受外部输入设备开关信号的接口，所以这些端口与按钮、反映设备状态的信号相连；输出继电器的编号为01200～01206、01300～01309、01400～01409、01500～01507、01600～01607、01700～01707，输出继电器的输端是PLC向外部负载传送信号的接口，所以这些端口用来控制指示灯、电磁阀。具体的I/O分配如表1所示。

5 调试控制系统运行结果

通过PLC技术改造，设备的自动化水平和工作效率得到了提高。通过了长时间的运行情况来看，设备运行正常，维护、检修工作量减少，大大降低了维护检修费用；能准确测量仓泵的料位，是运行人员能准确掌握仓泵的运行状态；对电除尘器灰斗的操作也可以根据有效的信号进行，提高锁气器、饲料机及仓泵等设备的运行效率，降低了设备的损耗及能源的浪费；保证了整个系统按工艺要求正常运行，达到了预期的目的。

表1                   可编程序控制器的输入、输出点分配表

        输入点

      输出点

输出点

1号～12号灰斗料位低位：

00400～00411

甲、乙侧自动指示：

01200～01201

3号仓泵出料控制（指

示）：01403～01404

1号～12号灰斗位中位：

00500～00511

1号～4号灰管堵报警器：

01202～01205

4号仓泵进料控制（指示）：

01405～01406

1号～12号锁气器运行：

00600～00611

音响报警器输出：01206

4号仓泵料满指示：

01407

1号～2号空气母管压力高：00700～00701

1号仓泵进料控制（指示）

01300～01304

4号仓泵出料控制（指示）：

01408～01409

1号～2号空气母管压力低：00702～00703

1号仓泵料满指示：

01302

启动1号～8号锁气器：

01500～01507

1号～2号斜槽风机运行：

00704～00705

1号仓泵出料控制（指示）

01303～01304

启动9号～12号锁气器：

01600～01603

1号～2号饲料机运行：

00706～00707

2号仓泵进料控制（指示）

01305～01306

跳闸12号～8号锁气器：

01604～01607

1号～2号仓泵投入自动：

00708

2号仓泵料满指示：

01307

跳闸9号～12号锁气器

01700～01707

3号～4号仓泵投入自动：

00709

2号仓泵出料控制（指示）

01308～01309

1号～4号仓泵料位高：

00710～00713

3号仓泵进料控制（指示）

01400～01401

消音按钮：00714

3号仓泵料满指示：01402

6 结束语  

由C200H可编程序控制器来构成的此输灰控制系统安全、稳定、操作简便、控制灵活、维护工作量少、修改控制系统相当方便，且有能满足生产的要求，所以本系统具有推广价值。

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