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组态王在电厂除灰系统中的应用

发布时间:2010-04-19 11:27   类型:应用案例   人浏览
摘要 介绍了组态王在燃煤发电机组气力除灰控制系统中的应用。该系统在硬件结构上采用上、下位机双机热备用冗余结构,提高了监控系统的可靠性。文中着重介绍了组态软件进行双机热备冗余、PLC软件编程及其硬件实现方法。

一、概述

电力是现代人类文明社会的必需品,而火力发电是电力生产的主要组成部分,火力发电是指使用化石燃料(即煤炭、石油、天然气),通过燃烧释放出热能加热工质,再通过热力原动机驱动发电机的发电方式。火电装机容量占全国发电装机总容量的75%。燃煤电厂产生的大量灰、渣, 除少量灰分排入大气外, 余者都以灰、渣形式由除灰系统送至灰场。除灰系统分机械除灰(适于小电厂的链条炉),气力除灰和水力除灰三种工艺。除灰系统包括除尘器下的灰斗、输送风机、液态化风机、灰库及灰库附属设备、输送设备、管道、泵、阀门等。现代自动化控制技术以PLC(可编程控器)为核心,能够按照预定的程序,定时、自动地对除灰系统仓泵等设备进行操作,并具有对除灰过程中可能发生的异常情况进行智能处理。

本系统采用气力除灰工艺,气力除灰系统是将省煤器及电除尘下集灰斗所收集到的飞灰,通过气力输送排放到灰库,然后用车装运。控制系统实时监控灰斗料位、气源压力、仓泵料位、仓泵压力、灰库料位、灰管压力等参数,实现进料、流化、输灰、吹堵等除灰过程的全自动控制。该程控系统采用可编程序控制器为主控设备,完成对除灰工艺全过程的程序控制,模拟显示监控站采用工业总线工控机,管理集控式模拟盘显示、键盘操作,上位机采用组态王监控软件,承担管理、编程、网络数据采集、定值修改等任务,并设计相应的除灰监控系统软件。该电厂四台燃煤锅炉的除灰系统共用一台PC机进行统一控制,以简化管理,降低成本。除灰程序控制系统具有完善的联锁保护、故障诊断、多种运行方式和人机对话功能,安全、实用、可靠。系统中PLC与监控计算机之间采用以太网通讯方式,提高了通讯速度,并保证数据的可靠性。监控画面模拟显示仓泵状态、压力、料位,灰库料位以及灰管压力等各种工况参数,并具备操作步骤,报警等信号,IO监控点有200点左右,均有PLC从各个设备采集,充分发挥了组态软件及可编程序控制器的软件功能。可编程序控制器的应用,保证了系统的可靠性,提高了机组运行的安全性能,而监控软件的采用更提高了系统的自动化程度,同时减少了操作人员的工作量,直观地画面使操作简单、可靠、方便,避免了误操作。

二、系统工艺及设计方案

1、系统工艺

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,而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灰粉及时的输送出去。
仓泵除灰控制系统的工作原理:

图1 仓泵输送系统示意图

仓泵输送系统在整个除灰控制系统中具有十分重要的意义,主要是通过压缩空气将干灰沿除灰管道输送至灰库或中转仓,其过程主要通过对各个阀门的控制来实现,示意图如图1所示。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。

三、系统配置及功能实现

1、系统配置

硬件:监控中心配置2台工控机,安装组态王软件并配有除灰监控系统用于工作人员进行监控操作,并配置双机热备模式;同时安装欧姆龙PLC,对现场设备进行数据采集和监控,并通过以太网交换机连接到2台上位机,进行数据通讯。
软件:由组态王设计的除灰系统监控软件对采集数据和工艺流程进行管理、控制;PLC 编程软件将控制程序下装到PLC,并对PLC进行网络组态。硬件配置具有扩展性,用于增加设备或与其他系统进行通讯。

2、系统功能实现

根据系统工艺需求,该系统设计了丰富的画面显示,形象动态的显示除灰仓泵、输灰管阀布置图,并采用不同颜色的显示来反映各设备的运行状态。该系统具有模拟、远操、自动、手动等控制功能,可以实现对设备的多种控制方式。上位机监控系统通过棒图、趋势图等显示时间、电流、压力等数据形成有效的数据分析图。该系统具有完善的报警处理,系统出现报警时,自动弹出报警画面、显示报警内容,并对报警进行记录,以便查询、打印。为了提高系统安全,故障出现时,可根据故障类型,自动采取相应保护措施,对过流、过载、介质异常等具有保护功能。该系统软硬件配置均具有可扩展性,可以方便的扩展到全厂辅控系统中,实现全厂集中控制。

* 画面显示功能:包括仓泵系统监控画面、灰库监控画面等,如图3、图4 所示,对现场设备进行监控。

图3 1#炉仓泵监控画面

仓泵系统中对其压力、时间、料位等参数进行监控,并可以手动设置工艺参数,对设备进行相应控制,系统共对4个机组的仓泵进行监控,画面中还包括限值报警状态等信息。

图4 灰库监控画面

灰库监控系统中对2个灰库进行监控,灰库系统中的监控设备有管道切换阀、灰库料位计、加热器、搅拌机、散装机以及气化风机。画面中每个管道中有切换阀,其状态清晰的反映了现场阀位信号,并可以由工作人员进行操作。灰库中安装了先进技术的射频导纳料位传感器,可以准确地将灰位信号传给PLC进而显示在组态画面中,可以使工作人员清楚地分析灰位情况。

数据管理功能:该系统对数据进行采集反映在模拟画面中,通过报表工具生成实时报表,并通过组态王历史记录功能进行存储,用于生成历史趋势、历史报表,为工艺数据分析提供了可靠的依据。历史数据画面如图5所示,实时报表画面如图6所示,系统可以方便的对这些数据分析结果进行文件生成,用于输出或进行存储。

图5仓泵历史曲线监控画面

图6 系统报表监控画面

系统报警功能:系统具有完善的报警功能,在设备监控画面中用不同的颜色代表状态,模拟量设有限值报警,开关量设置状态转换报警,并专门设置总报警一览画面,如图7所示,显示所有的报警状态以及相关信息。系统配有语音报警,可以进行语音提示,方便的为工作人员提供了报警信息,即使对事故进行相应的处理。报警可以进行存储以备事故追忆提供依据。

图7 系统报警监控画面

系统网络功能:系统利用组态王的双机热备功能,将监控中心两台上位机配置为冗余模式,保证了系统的安全,历史数据可以进行一致性处理,保证了数据的可靠和完整。网络的可扩展性为全厂辅控系统提供了通讯接口,可方便的进行通讯。

四、结语

整个系统具有可靠的PLC对设备进行集中控制,而双机热备的上位机系统为软件提供了安全保证,该系统具有完善的组态功能,提高了该电厂除灰生产自动化水平,保证了机组的正常运行。通过项目长时间运行的情况来看,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。通过监控系统工作人员能准确了解仓泵的料位及运行状态,对仓泵的操作便有了有效信号依据,提高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,为电厂正常运转提供了有利的保障。组态王 组态软件 研华<



























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