Quantum PLC在电厂捞渣机控制系统改造中的应用

　　摘要：本次改造，只对捞渣机的就地程控系统进行控制设备更新，保留并完善原设计的各项控制及保护功能。
　　
　　一、系统概述
　　
　　1.1机组捞渣机系统基本情况
　　
　　平电公司＃3、＃4机组为国产超临界640MW燃煤机组。锅炉底渣采用水浸式刮板捞渣机连续除渣的机械输送系统。该系统主要包括渣仓、捞渣机、捞渣机液压动力站、捞渣机尾部张紧装置等设备组成。捞渣机主控制系统采用AB程控器控制，其中捞渣机液压动力站采用西门子PLC控制，其他附属系统子均采用继电器回路控制。
　　
　　1.2炉底渣系统描述
　　
　　炉膛排渣经过渣井，连续进入刮板捞渣机上槽体，经水冷却和淬化后由带加长斜升脱水段的刮板捞渣机捞出，直接送至渣仓，每台炉设1座渣仓，渣仓布置在锅炉房外零米，渣仓用于除渣系统中锅炉炉底渣的储存，湿渣由自卸汽车排往灰场或综合利用用户。
　　
　　每台炉设置1台刮板捞渣机，1座贮渣仓。刮板捞渣机布置在锅炉房零米层，头部伸到锅炉房外。
　　
　　1.3刮板捞渣机的设计条件
　　
　　每台炉运行台数：1台
　　
　　每台SCS设备输送渣量：
　　
　　正常10.9～16.5t/h
　　
　　zui大65t/h
　　
　　运行方式：连续
　　
　　SSC驱动型式：液压马达
　　
　　刮板运行速度：正常≯1.0m/min
　　
　　zui大≯4m/min
　　
　　冷却水进水温度：≤33℃，夏季～45℃
　　
　　溢流水温度：<60℃
　　
　　斜升段倾角：<350
　　
　　1.4系统控制设备组成：
　　
　　＊渣仓控制装置；
　　
　　＊捞渣机控制装置；
　　
　　＊捞渣机动力站控制装置；
　　
　　＊捞渣机尾部张紧控制装置。
　　
　　二、系统改造要求
　　
　　由于原先的控制系统设计捞渣机主控制系统采用的是ABLogix500PLC是通过以太网与就地站PLC进行通讯，在捞渣机控制系统自投运以来，实际运行中经常出现捞渣机控制系统参数在上位机上显示中断，从而影响运行人员的监视和整个除渣系统的安全稳定运行。
　　
　　2.1刮板捞渣机控制系统要求
　　
　　本次改造，只对捞渣机的就地程控系统进行控制设备更新，保留并完善原设计的各项控制及保护功能。新增的捞渣机远程I/O站作为除灰渣程控系统的一个远程站，接入原先除灰渣控制系统。该远程站采用双缆（光缆）通讯，电源组件采用冗余电源。新增的灰渣程控系统的捞渣机远程站取代原捞渣机的主控制器。该远程站主要监控捞渣机动力站、捞渣机本体及尾部张紧装置、渣仓系统等设备运行状况。保留原厂家配供的刮板捞渣机动力站控制系统、捞渣机尾部张紧控制系统和渣仓控制系统。上述系统的信号（具体见附件I/O清单）通过硬接线方式接人新增的灰渣程控系统的捞渣机远程站，接受灰渣主程控系统的LCD操作员站的监控。
　　
　　保留原捞渣机系统的就地控制箱、柜，捞渣机的就工夕远方控制方式切换只能在就地控制柜进行切换。
　　
　　渣仓系统及捞渣机尾部张紧装置维持原设计不变，全部在就地自动控制和人工控制。
　　
　　2.2刮板捞渣机控制方式
　　
　　刮板捞渣机操作方式设就地控制和远方控制二种控制方式，通过刮板捞渣机的就地控制盘上的方式选择开关进行切换。
　　
　　就地控制：就地控制箱上具有按钮、指示灯以及人机触摸屏，在方式开关切在按钮在就地时，可以通过按钮以及人机触摸屏进行电机启停，捞渣机启停，正反向运行及捞渣机速度的设定、显示。指示灯有捞渣机正反向运行、系统正常及故障状态。此外，设有紧急停止按钮和指示灯复位按钮。
　　
　　远方控制：在远方控制时，接受灰渣主程控系统的LCD操作员站的监控。在操作员站上可以进行捞渣机系统的电机启停，捞渣机启停，正反向运行及捞渣机速度的设定以及显示报警等功能。除了紧急停止开关外，所有的就地开关和控制都停止使用。
　　
　　2.2.1远方启动要求在远程控制模式下，通过主控室LCD上的启动按钮自动启动。无论何时启动系统，都将进行下列条件的预检测：
　　
　　＊密封水槽水位正常；
　　
　　＊刮板捞渣机的水槽水位正常，并且温度低于60℃
　　
　　＊刮板捞渣机正常。
　　
　　当密封水槽水位低于检测开关水位时，冲洗水阀打开。冲洗水补入，水位开关正常后（10秒，可调）冲洗水阀关闭。
　　
　　当刮板捞渣机的水槽水位低于刮板捞渣机检测开关水位时，槽体补充冷却水阀打开，冷却水补入，水位开关正常后（5秒，可调）关闭。
　　
　　捞渣机配有可调速的液压马达，适应不同工况下的排渣量。该装置的自动控制程序在就地厂家配供的PLC内完成。速度可以通过安装在就地动力站控制盘上的触摸屏来设置或者通过远方LCD操作员站控制。
　　
　　2.2.2停止顺序当系统处于远程控制模式时，系统正常停止时液压动力站电机停止。然后液压系统的液压马达停止。刮板捞渣机正方向运行停止。
　　
　　2.2.3捞渣机具有下列联锁保护报警功能：
　　
　　＊捞渣机紧急停止按扭报警；
　　
　　＊马达马达过载报警；
　　
　　＊电机启动失败报警；
　　
　　＊控制回路故障报警；
　　
　　＊捞渣机水槽温度高报警；
　　
　　＊捞渣机水槽低水位报警；
　　
　　＊捞渣井密封水槽水位低报警；
　　
　　＊捞渣机链条zui大延伸限制报警；
　　
　　＊捞渣机尾部液压链条张力低/高压力报警；
　　
　　＊链条偏心报警；
　　
　　＊动力站油温高、低报警；
　　
　　＊动力站油压报警；
　　
　　＊渣仓料位高报警；
　　
　　＊动力站综合故障报警。
　　
　　2.3渣仓系统
　　
　　渣仓系统采用就地继电器控制，渣仓设有装车操作室，位于距地面2.2m处，卸料设备的控制盘布置在装车操作室内，由运行人员在操作室就地操作。
　　
　　每台渣仓设1套连续料位计、l套高位料位计。连续料位计采用数字显示，并确保动作灵敏，指示正确。当渣堆至高料位时发出报警信号，报警信号送至渣仓操作室，并送入捞渣机程控系统。
　　
　　此外渣仓排渣门反馈信号、渣仓料位信号送人捞渣机远程站，进行远方显示。该系统在就地运行。重要的信号通过硬接线I/O接入除灰渣程控系统的捞渣机远程站。
　　
　　2.4尾部张紧装置
　　
　　链条尾部张紧装置采用液压自动张紧方式。捞渣机尾部设有链条张紧装置，当链条由于磨损被拉长，可进行自动调整。该装置采用就地继电器控制，只有尾部张紧装置张紧高、低压信号、压力信号、故障信号等送入料机组捞渣机远程站，进行远方显示。该系统在就地自动运行。重要的信号通过硬接线I/O接入＃4机组除灰渣程控系统的＃4机组捞渣机远程站。
　　
　　2.5捞渣机动力站及捞渣机本体系统
　　
　　捞渣机由进口低速大扭矩内曲线液压马达直接驱动（双驱动、不带减速箱），并采用与之配套的进口液压油站。捞渣机尾部设有链条张紧装置，当链条由于磨损被拉长，可进行自动调整。链条尾部张紧装置采用进口液压自动张紧方式。
　　
　　捞渣机刮板有可靠的过载、掉链、断链、卡链的保护装置；链条自动拉紧装置和停车、自动报警装置。
　　
　　捞渣机动力站保留就地PLC控制，所有需要监视的信号通过硬接线，接入料机组捞渣机远程站。捞渣机动力站采用就地和远方二种方式启动。方式切换方式开关设在捞渣机动力站就地PLC控制盘上。保留捞渣机就地电气启、停控制动力柜。
　　
　　就地方式下通过捞渣机就地控制柜控制捞渣机主电机启、停；通过捞渣机动力站就地PLC控制盘的人机触模屏进行捞渣机动力站启、停控制。
　　
　　远方方式下通过料除灰渣程控器控制，由灰渣主程控发出指令并通过硬接线控制捞渣机及其辅机的启、停控制。所有操作通过设在单元机组集中控制室内和脱硫控制室内辅控网操作员站完成。
　　
　　三、控制系统软件配置
　　
　　3.1操作员站（包括工程师站）
　　
　　辅助系统集中监控上位机网络和各PLC控制系统之间通过冗余的以太网接口进行通讯，共设置有6台操作员站，可任意定义一台为工程师站。*实现对各PLC控制系统监控功能，即不仅能显示各系统风机、泵、阀门等系统设备的运行状态、过程参数、报警等，还可以进行各运行方式的选择和切换，进行自动程控操作，同时还具有模拟量参数显示、棒状图显示、声光报警、打印制表等功能。上位机软件均采用Ifix4.0软件编写。其中除灰渣工程师站采用Ifix3.5软件编写。
　　
　　四、硬件配置
　　
　　远程站至＃4除灰渣PLC控制系统主通讯电缆均采用铠装光缆。通讯介质应能防止外界机械损伤，且不应要求独立的敷设通道。
　　
　　4.1供电电源
　　
　　捞渣机远程控制柜应在220VAC单相50Hz下连续运行。电源变化范围为190～250V,49～51Hz，对称短路电流10000A有效值。
　　
　　4.2设备布置及防护等级
　　
　　提供的远程I/O机柜安装在现场，防护等级为IP56。
　　
　　所有硬件均是制造厂的标准产品或标准配置。所有设备均能在强电场、强磁场和振动环境中连续稳定运行，能在环境温度－20℃～50℃，相对湿度10～95％（不结露）的环境中连续运行。所有程控装置硬件是施耐德公司ModiconTSXQuantum系列。系统中所有模件应是接插式的，便于更换。所有模拟量和开关量的I/O模件应有隔离装置。数字量、开关量输入信号应有抗浪涌保护。所有DO模件均应设置中间继电器隔离。
　　
　　五、结束语
　　
　　平电公司＃3、＃4炉捞渣机控制系统改造后，系统稳定性得到的大大的提高，准确有效地提供了系统运行的参数，从而为运行人员的监控和操作提供了有力的参考保障。