一、概述

電力是現代人類文明社會的必需品，而火力發電是電力生產的主要組成部分，火力發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，再通過熱力原動機驅動發電機的發電方式。火電裝機容量占全國發電裝機總容量的75%。燃煤電廠產生的大量灰、渣, 除少量灰分排入大氣外, 余者都以灰、渣形式由除灰系統送至灰場。除灰系統分機械除灰（適于小電廠的鏈條爐）,氣力除灰和水力除灰三種工藝。除灰系統包括除塵器下的灰斗、輸送風機、液態化風機、灰庫及灰庫附屬設備、輸送設備、管道、泵、閥門等。現代自動化控制技術以PLC（可編程控器）為核心，能夠按照預定的程序，定時、自動地對除灰系統倉泵等設備進行操作，并具有對除灰過程中可能發生的異常情況進行智能處理。

本系統采用氣力除灰工藝，氣力除灰系統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庫，然后用車裝運。控制系統實時監控灰斗料位、氣源壓力、倉泵料位、倉泵壓力、灰庫料位、灰管壓力等參數，實現進料、流化、輸灰、吹堵等除灰過程的全自動控制。該程控系統采用可編程序控制器為主控設備,完成對除灰工藝全過程的程序控制，模擬顯示監控站采用工業總線工控機,管理集控式模擬盤顯示、鍵盤操作，上位機采用組態王監控軟件,承擔管理、編程、網絡數據采集、定值修改等任務,并設計相應的除灰監控系統軟件。該電廠四臺燃煤鍋爐的除灰系統共用一臺PC機進行統一控制,以簡化管理,降低成本。除灰程序控制系統具有完善的聯鎖保護、故障診斷、多種運行方式和人機對話功能,安全、實用、可靠。系統中PLC與監控計算機之間采用以太網通訊方式,提高了通訊速度，并保證數據的可靠性。監控畫面模擬顯示倉泵狀態、壓力、料位,灰庫料位以及灰管壓力等各種工況參數,并具備操作步驟,報警等信號,IO監控點有200點左右，均有PLC從各個設備采集，充分發揮了組態軟件及可編程序控制器的軟件功能。可編程序控制器的應用,保證了系統的可靠性,提高了機組運行的安全性能,而監控軟件的采用更提高了系統的自動化程度,同時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、系統工藝及設計方案

1、系統工藝

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，而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灰粉及時的輸送出去。
倉泵除灰控制系統的工作原理：

圖1 倉泵輸送系統示意圖

倉泵輸送系統在整個除灰控制系統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庫或中轉倉，其過程主要通過對各個閥門的控制來實現，示意圖如圖1所示。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。

三、系統配置及功能實現

1、系統配置

硬件：監控中心配置2臺工控機，安裝組態王軟件并配有除灰監控系統用于工作人員進行監控操作，并配置雙機熱備模式；同時安裝歐姆龍PLC，對現場設備進行數據采集和監控，并通過以太網交換機連接到2臺上位機，進行數據通訊。
軟件：由組態王設計的除灰系統監控軟件對采集數據和工藝流程進行管理、控制；PLC 編程軟件將控制程序下裝到PLC，并對PLC進行網絡組態。硬件配置具有擴展性，用于增加設備或與其他系統進行通訊。

2、系統功能實現

根據系統工藝需求，該系統設計了豐富的畫面顯示，形象動態的顯示除灰倉泵、輸灰管閥布置圖，并采用不同顏色的顯示來反映各設備的運行狀態。該系統具有模擬、遠操、自動、手動等控制功能，可以實現對設備的多種控制方式。上位機監控系統通過棒圖、趨勢圖等顯示時間、電流、壓力等數據形成有效的數據分析圖。該系統具有完善的報警處理，系統出現報警時，自動彈出報警畫面、顯示報警內容，并對報警進行記錄，以便查詢、打印。為了提高系統安全，故障出現時，可根據故障類型，自動采取相應保護措施，對過流、過載、介質異常等具有保護功能。該系統軟硬件配置均具有可擴展性，可以方便的擴展到全廠輔控系統中，實現全廠集中控制。

* 畫面顯示功能：包括倉泵系統監控畫面、灰庫監控畫面等，如圖3、圖4 所示，對現場設備進行監控。

圖3 1#爐倉泵監控畫面

倉泵系統中對其壓力、時間、料位等參數進行監控，并可以手動設置工藝參數，對設備進行相應控制，系統共對4個機組的倉泵進行監控，畫面中還包括限值報警狀態等信息。

圖4 灰庫監控畫面

灰庫監控系統中對2個灰庫進行監控，灰庫系統中的監控設備有管道切換閥、灰庫料位計、加熱器、攪拌機、散裝機以及氣化風機。畫面中每個管道中有切換閥，其狀態清晰的反映了現場閥位信號，并可以由工作人員進行操作。灰庫中安裝了先進技術的射頻導納料位傳感器，可以準確地將灰位信號傳給PLC進而顯示在組態畫面中，可以使工作人員清楚地分析灰位情況。

數據管理功能：該系統對數據進行采集反映在模擬畫面中，通過報表工具生成實時報表，并通過組態王歷史記錄功能進行存儲，用于生成歷史趨勢、歷史報表，為工藝數據分析提供了可靠的依據。歷史數據畫面如圖5所示，實時報表畫