浅谈DCS与PLC联合实现锅炉吹灰控制方式

摘要：介绍宁德发电公司2*660MW超超临界机组吹灰系统的组成及其控制方式，并将其与传统的由单一PLC控制进行了比较。将吹灰程控由PLC控制发展为由PLC与DCS联合控制方式，能够更加快速的对吹灰蒸汽进行调节，增加了安全性和可靠性。

关键词：吹灰程控　DCS与PLC联合控制　锅炉

中图分类号：TM621.73

文献标识码：A

文章编号：1007-3973(2012)011-016-02

1锅炉概况

福建大唐国际宁德发电公司二期工程2台660MW超超临界燃煤发电机组，配置东方锅炉股份有限公司制造的DG20 60/26.15-Ⅱ1型国产超超临界变压本生直流锅炉，锅炉形式为一次再热、单炉膛、前后墙对冲燃烧、尾部双烟道结构、采用烟气挡板调节再热气温、固态排渣、平衡通风、全钢构架、露天布置、全悬吊结构∏型锅炉。锅炉设计煤种为山西大同塔山洗旷精煤，以东胜纳林庙烟煤作为校核煤种；正常点火及助燃用油为零号轻柴油，油枪采用机械雾化。灰渣采用分除方式，飞灰采用气力干除灰，除渣方式为干式除渣；烟气脱硫采用石灰石-石膏湿式脱硫工艺。燃烧系统采用东方日立锅炉有限公司的低NOX轴向旋流煤粉燃烧器，燃烧方式采用前后墙对冲燃烧。制粉系统采用中速磨煤机正压直吹冷一次风方式，每炉配备6台HP10 03型磨煤机，设计5台运行可满足BMCR工况出力。

2吹灰系统构成

锅炉吹灰蒸汽系统分为本体受热面吹灰和空气预热器吹灰两部分，共计90只吹灰器。锅炉本体共装有86只，其中炉膛水冷壁四周装有52只短行程炉膛吹灰器；在炉膛上部和对流烟道区域布置有26只长伸缩式吹灰器；另外还布置了8只半伸缩式吹灰器，两侧吹灰器采用对称布置，空气预热器共装有吹灰器4只，在每台空气预热器中各装有2只短行程半伸缩式吹灰器。

锅炉本体吹灰蒸汽系统汽源由屏过出口引出，经减压阀减压后供给各吹灰器。空预器吹灰蒸汽有两路汽源，其中一路汽源和锅炉本体吹灰汽源一样由屏过出口引出，经减压阀减压后供汽；另一路来自厂用辅助蒸汽。

3吹灰程控简介

二期吹灰程控系统由一个程控柜和五个动力柜组成。程控柜上安装有带触摸屏的一体化工控机作为系统调试和运行用的上位机，DCS的操作员站为系统的运行操作界面，两者均可实现本吹灰程控系统的调试和运行操作。在上位机或在DCS上操作的权限需在上位机的设置画面上选择“DCS/上位机”，这是一个转换按扭，当画面的最上方显示栏显示“上位机”时，点击“DCS/上位机”按扭，此时画面最上方显示栏显示“DCS”，说明当前操作方式在DCS，反之显示“上位机”，操作应在上位机上进行。

在远方进行吹灰器操作前，需确认要操作的吹灰器是否在“投入”状态，吹灰器的投入与切除分组的投/切和单体的投/切，组的投/切在程控吹灰时起作用。单体的投/切，是每个吹灰器能够运行的必须条件。

吹灰器的手动操作分远方手动和就地手动，远方手动又分上位机手动或DCS手动。当选择就地手动时，进入上位机或DCS的系统设置画面，点击“远方/就地”，这也是一个转换按扭，如果画面的最上方显示栏显示“远方”，那么点击“远方/就地”，显示状态将转为“就地”，反之，就是“远方”操作方式。

当选择“就地”操作方式时，可以在吹灰器本体上自带的接线箱上进行进、退吹灰器的操作。此方式仅在调试、检修吹灰器单体故障时使用。

当选择在上位机上远方手动操作时，画面最上方状态栏显示“上位机”、“远方”、“手动”，此时可以在上位机上对本吹灰系统的设备进行单个远方传动操作。当选择在DCS上远方手动操作时，画面状态栏显示“DCS”、“远方”、“手动”，此时可以在DCS上对本吹灰系统的设备进行单个远方传动操作。

吹灰系统的程控操作也分在上位机上进行的程控运行和在DCS操作员站上的程控运行。程控运行又分“运行”和“调试”两种方式，此按扭也是转换按扭，点一下如是“运行”、再点一下就是“调试”。

当选择“调试”方式时，程控系统只针对被选通的吹灰器组和被选通的吹灰器按以下顺序运行，程序启动——空预器组吹灰器——炉膛组吹灰器——长吹组吹灰器——半长吹组吹灰器——空预器组吹灰器——程序结束。

调试方式运行时，画面上的状态显示：（1）在上位机上调试运行时：“上位机”、“调试”、“自动”、“远方”。（2）在DCS上调试运行时：“DCS”、“调试”、“自动”、“远方”。

当选择“运行”方法时，程控系统需按锅炉负荷进行开进汽阀，如果负荷＜30%，系统自动打开辅助蒸汽进汽阀、疏水阀，进行暖管，如果温度到或暖管时间到自动关闭疏水阀，需说明启动程控时如果疏水温度全部到将跳过暖管阶段，直接进入空预器部分吹灰。此时只能有空预器组选通，其它组全部切除。

程序按被选通的吹灰器组和被选通的吹灰器按以下顺序运行，程序启动——开疏水阀——开辅汽进汽阀和疏水阀暖管——疏水温度全到或暖管时间到——关疏水阀——暖管结束——空预器组吹灰器（AT1、AT3）——空预器组吹灰器（AT2、AT4）——炉膛组吹灰器切除——长吹组吹灰器切除——半长吹组吹灰器切除——空预器组吹灰器（AT1、AT3）——空预器组吹灰器（AT2、AT4）——关进汽阀——开疏水阀——程序结束。此时程序等待下一次吹灰。（下转第168页）（上接第16页）

此时如果需要用主汽吹灰，可以选通其它部分的吹灰器组，最好用调试方式（负荷〈30%，程序在“运行”方式下，会自动开辅汽进汽阀暖管），在DCS上手动打开减温减压系统，操作按负荷大于30%流程操作，此时密切注意炉膛燃烧，以避免锅炉灭火。此方式不推荐。

当选择“运行”方法时，如果负荷大于30%，吹灰系统需用吹灰主蒸汽吹灰，由于减温减压站系统在DCS控制，此时需DCS操作员站配合，在程序运行时打开吹灰主蒸汽进汽阀和减温水进水阀，将调节门近快投入自动运行，以控制吹灰蒸汽压力和温度。吹灰系统仍按以下步骤进行，程序启动——开疏水阀——开进汽阀和疏水阀暖管——疏水温度全到或暖管时间到——关疏水阀——暖管结束——空预器组吹灰器——炉膛组吹灰器——长吹组吹灰器（蒸汽压力开关和流量开关自动进入保护）——半长吹组吹灰器——空预器组吹灰器——关进汽阀——开疏水阀——程序结束。此时程序等待下一次吹灰。

程控中的“程序中断”出现时，一般有这么几种原因，汽源压力不正常，定值1.5Mpa，延时10S；吹灰蒸汽左侧或右侧流量低，定值10t/h。当程控中断时应手动调节减压站使压力恢复正常，若漏气造成流量低，此时应点击“急退吹灰器”按钮，当吹灰器全都退回原为时可结束程控，若直接结束程控，可能会烧毁留在炉膛内的吹灰器。压力不正常及蒸汽流量低只保护长吹灰器。

在吹灰过程中如出现“程序中断”，当前运行的吹灰器，自动退回，程序在中断位停止，当故障排除，再点击程序运行，即可启动程序，继续往下运行，在程控运行和中断期间，点击结束，程序自动结束，吹灰器运行完后自动退回原位，此时应注意吹灰器是否全部退回，如果用的是吹灰主蒸汽，应关闭主蒸汽进汽阀。在中断和结束后要检修吹灰器本体，应密切注意吹灰蒸汽，尽量关闭汽源后再去检修，以免烫伤。

4吹灰程控PLC与DCS的结合

宁德发电公司2*660MW超超临界机组吹灰主蒸汽的进汽阀、进汽调节阀、压力变送器、减温水进水阀、喷水调节阀、温度变送器都由原来的PLC控制改为DCS控制。经过一段时间的运行，我们发现由DCS控制下的减压站反应更加灵敏，压力调节也很迅速，更重要的是增加了吹灰系统的安全性和可靠性。

吹灰PLC与DCS通过2块LC卡（一用一备）连接，其遵循Modbus通讯协议。吹灰程控的信号送到DCS，使得我们可以在DCS中直观的观察吹灰系统的工作状况。另外，在DCS中我们加入了吹灰控制的逻辑，包括单台吹灰器的启动，单台吹灰器的切除和投入，疏水阀的打开和关闭，尤其是急退吹灰器功能在DCS上的实现后，若就地出现吹灰器故障后，运行人员可以直接在操作员站上将其紧急退回。

经过PLC与DCS的通讯，在吹灰程控上位机上的功能在DCS操作员站基本上都可以实现，这样使运行人员操作更加方便，出现问题后也能及时的处理。

5总结

吹灰系统是一个重要而且十分庞大的系统，近百台的吹灰器需要有秩序和安全的运行。当就地出现故障时，需要我们能尽早的发现，并及时的做出措施，保证设备的安全，因此吹灰程控在DCS上的实现解决了这个问题。当然PLC与DCS联合控制也存在着一定的风险，主要就是LC卡件如果出现故障，则DCS就无法实现控制，这就需要我们时刻注意LC卡件的运行状况，在实际中我们应用了2块LC卡，一用一备，随时切换，可以有效的避免卡件故障带来的危险。

由PLC与DCS联合实现锅炉吹灰系统的控制，使运行人员对吹灰系统的监视更加方便，问题的处理也更加快捷。