布袋除塵-Thomas

1、吉林熱電廠240TH鍋爐低壓脈沖布袋除塵器自動(dòng)控制系統(tǒng)沈陽(yáng)創(chuàng)思達(dá)自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司 陳黎摘 要：低壓脈沖布袋除塵器做為火力發(fā)電廠鍋爐燃燒排放煙氣的除塵單元，其除塵功能效果非常好。本套自動(dòng)控制系統(tǒng)采用美國(guó)通用公司GE VersaMax PLC控制系統(tǒng)，系統(tǒng)與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊方式為工業(yè)以太網(wǎng)，與EVIEW觸摸屏為RS232串口通訊方式，實(shí)行雙保險(xiǎn)的數(shù)據(jù)交換模式。實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行證明：該自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，完全實(shí)現(xiàn)了低壓脈沖布袋除塵器運(yùn)行過(guò)程中控制要求！關(guān)鍵詞：除塵器 PLC 通訊 控制Abstract ：Low pressure pulse bag dust collector

2、is a dust removal unit that belongs to the thermal power plant. The machine can be used to emit boiler combustion flue gas. The effect of dust removal is very good. The automatic control system adopts GE VersaMax PLC control system which is produced by the U.S. General Electric Company. The system c

3、ommunicates with monitoring system through industrial Ethernet and with EVIEW touch screen through RS232 serial port. Because of these communication modes, the security of data exchange can be ensured. The practical running results show that this system is designed properly, run reliably, and satisf

4、ies the operation process control requirements. Key words: bag dust collector; PLC; communication; control 1 引言電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)、先行產(chǎn)業(yè)、支柱產(chǎn)業(yè)。我國(guó)為產(chǎn)煤大國(guó)，原煤儲(chǔ)量和開(kāi)采量均居世界第一，我國(guó)的資源國(guó)情決定了我國(guó)能源結(jié)構(gòu)以火電為主，預(yù)計(jì)在近十年內(nèi)火力發(fā)電所占比重仍在70%以上。火力發(fā)電廠鍋爐除塵器經(jīng)歷過(guò)從干式旋風(fēng)除塵-多管旋風(fēng)除塵-麻石水膜除塵-靜電除塵的過(guò)程。目前，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度和環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，以及濾袋

5、的國(guó)產(chǎn)化和使用壽命的延長(zhǎng)，火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵又有回到布袋除塵的趨勢(shì)。袋式除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)： 除塵效率 99.9% 出口煙塵排放濃度 1020mg/Nm3  除塵器本體漏風(fēng)率 1% 除塵器系統(tǒng)阻力 1500PaVersaMax PLC產(chǎn)品是GE Fanuc公司推出的新一代控制系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)、配置靈活、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，為自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供了功能強(qiáng)大的系列產(chǎn)品。VersaMax PLC是目前唯一具有“三合一”功能的系列產(chǎn)品，它既可以作為單獨(dú)的PLC控制機(jī)，具有可接受的價(jià)格和優(yōu)越的性能；又可以

6、作為I/O子站，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線受控于其它主控設(shè)備，諸如GE Fanuc 90-70、90-30以及第三方PLC、DCS或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；還可以構(gòu)成由多臺(tái)PLC組成的分布式大型控制系統(tǒng)。2 布袋除塵工藝流程布袋除塵器結(jié)構(gòu)分為：進(jìn)氣系統(tǒng)、濾灰系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、卸灰系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)等等，布袋除塵器的氣體凈化方式為外濾式，含塵氣體由 進(jìn)氣系統(tǒng) 進(jìn)入各單元過(guò)濾室，由于設(shè)計(jì)中袋底離進(jìn)風(fēng)口上口垂直距離有足夠合理的凈空 ,氣流 在導(dǎo)風(fēng)板、擋風(fēng)板和分配篩的影響下 , 均勻分布在整個(gè)過(guò)濾室內(nèi)；含塵氣體中的顆粒粉塵通過(guò)自然沉降分離后直接

7、落入灰斗、其余粉塵經(jīng)分配篩隨氣流進(jìn)入中箱體過(guò)濾區(qū)，吸附在濾袋外表面；濾袋采用壓縮空氣進(jìn)行噴吹清灰，清灰系統(tǒng)由氣包、噴吹管和電磁脈沖控制閥等組成。過(guò)濾室內(nèi)每排濾袋出口頂部裝配有一根噴吹管，噴吹管下側(cè)正對(duì)濾袋中心設(shè)有噴吹口，每根噴吹管上均設(shè)有一個(gè)脈沖閥并與壓縮空氣氣包相通。清灰時(shí)，電磁閥打開(kāi)脈沖閥，壓縮空氣經(jīng)噴口噴向?yàn)V袋，與其引射的周圍氣體一起射入濾袋內(nèi)部，引發(fā)濾袋全面抖動(dòng)并形成由里向外的反吹氣流作用，清除附著在濾袋外表面的粉塵，達(dá)到清灰的目的；過(guò)濾后的潔凈氣體透過(guò)濾袋經(jīng)上箱體、排風(fēng)管排出；由清灰系統(tǒng)除落的灰塵經(jīng)輸灰系統(tǒng)輸送的指定儲(chǔ)灰處。布袋除塵器除塵效率高、占地面積小、投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、離線清

8、灰、離線檢修、自動(dòng)化程度高、濾料耐高溫、氣流走向均勻合理等優(yōu)點(diǎn)，為大風(fēng)量高濃度的含塵氣體的處理提供了可靠的保證，是一種理想的大流量含塵氣體的除塵設(shè)備。3 VersaMax PLC過(guò)程控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介VersaMax PLC產(chǎn)品為模塊化和可擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，構(gòu)成的系統(tǒng)可大可小，為現(xiàn)代開(kāi)放式控制系統(tǒng)提供了一套通用的、便于實(shí)施應(yīng)用的、經(jīng)濟(jì)的解決方案。VersaMax PLC是GE Fanuc控制產(chǎn)品中首次按照獨(dú)一無(wú)二的"Six Sigma"原則進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)制造。"Six Sigma"意味著應(yīng)用全面的研究和開(kāi)發(fā)技術(shù)、分析眾多的用戶需求、符合嚴(yán)格的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。1：使用方便、

9、經(jīng)濟(jì)實(shí)用1) 直觀的特性設(shè)置2) I/O模塊和通訊模塊可帶電插拔3) 自動(dòng)配置I/O地址和參數(shù)4) 無(wú)機(jī)架的緊湊結(jié)構(gòu) 安裝方便5) 安裝費(fèi)用低 減少工程成本2：高可靠性、高連續(xù)性1) 遵照“Six Sigma”原則進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)2) 先進(jìn)的故障診斷3) 可恢復(fù)的電子短路過(guò)載保護(hù)（ESCP）4) 拔掉模塊的狀態(tài)可預(yù)先設(shè)定VersaMax PLC強(qiáng)大的CPU（處理器）最多可有64K用戶內(nèi)存，用于應(yīng)用程序，浮點(diǎn)數(shù)計(jì)算，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，子程序, PID，閃存和無(wú)擾動(dòng)運(yùn)行模式，在小尺寸中提供了強(qiáng)大廣泛的功能。它包括了自動(dòng)I/O尋址-包括內(nèi)部錯(cuò)誤表和LED顯示系統(tǒng)錯(cuò)誤及I/O 強(qiáng)制的廣泛的診斷功能-使操作者得以進(jìn)

10、行高質(zhì)量的維護(hù)。網(wǎng)絡(luò)通訊模塊允許VersaMax控制器基于幾種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。Profibu的NCM允許VersaMax在Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)中作為從站。Profibus NCM支持高速數(shù)據(jù)通訊速率-多達(dá)12M比特/秒。DeviceNet的NCM提供主、從兩種模式，并提供到工業(yè)設(shè)備如CANbus總線的低成本的通訊連接。AS-interface NCM則是一個(gè)主模塊，提供到底層傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)從設(shè)備的連接。網(wǎng)絡(luò)接口單元提供和符合 Genius 網(wǎng)絡(luò), Profibus 網(wǎng)絡(luò), DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)以及 Ethernet 網(wǎng)絡(luò)從設(shè)備的連接. 這些網(wǎng)絡(luò)接口單元為用戶提供了快速的工廠層面通訊的

11、網(wǎng)絡(luò)連接。4 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖整臺(tái)控制系統(tǒng)分為1號(hào)和2號(hào)兩套完全一模一樣的機(jī)組，每套機(jī)組的模擬量輸入和模擬量輸出信號(hào)（AI/AO）共計(jì)16路，信號(hào)類型分為電流420mA，熱電阻RTD，直流電壓010VDC；信號(hào)變送器為2線制和4線制，四路PID閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)回路。數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出信號(hào)（DI/DO）共計(jì)96點(diǎn)，反饋和控制對(duì)象為煙道主副閥門(mén)、脈沖閥、空氣炮、加熱板、卸灰閥、降溫系統(tǒng)等等，基本包括了布袋除塵器的過(guò)程控制系統(tǒng)和順序控制系統(tǒng)中所有典型器件。本系統(tǒng)主要分為3個(gè)控制部分，其結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示：圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)筐架圖控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)包括儀器、儀表、 PLC可編程控制器為主體的除

12、塵器主控柜及相應(yīng)的輔助設(shè)施，采用連續(xù)控制方式，留有DCS計(jì)算機(jī)控制接口，以適應(yīng)設(shè)備自身控制和車間（或中央）控制的需要。  本套控制系統(tǒng)由2個(gè)PIW102電源模塊、2個(gè)CPUE05CPU模塊和12個(gè)數(shù)字、模擬量模塊組成，分別控制兩套機(jī)組。功能為控制數(shù)字量信號(hào)的反饋和啟動(dòng)，處理模擬量信號(hào)輸入輸出。CPUE05模塊的通訊方式為三種：工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式、RS232串口通訊方式和RS485串口通訊方式。CPUE05模塊通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式與上位監(jiān)控站和工程師操作站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；觸摸屏則使用CPUE05模塊的RS232串口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。上位監(jiān)控站、工程師操作站（距除塵器控制室較遠(yuǎn)）和觸摸屏3個(gè)

13、監(jiān)控畫(huà)面，為系統(tǒng)正常運(yùn)行提供了保護(hù)。整套系統(tǒng)使用UPS電源供電，可以保證在市電掉電的情況下，系統(tǒng)正常運(yùn)行，提供充足的維修時(shí)間。另外本套控制系統(tǒng)還設(shè)置可手動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)完全可以脫離PLC控制整套除塵器。通過(guò)以上設(shè)計(jì)，完全保證了除塵器正常無(wú)誤運(yùn)行生產(chǎn)?？刂葡到y(tǒng)如圖2所示：圖2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖上位監(jiān)控站：上位監(jiān)控系統(tǒng)為上位監(jiān)控操作畫(huà)面和觸摸屏操作畫(huà)面，兩套監(jiān)控畫(huà)面可以同時(shí)對(duì)除塵器進(jìn)行控制操作。上位監(jiān)控操作畫(huà)面采用Windows2000中文操作運(yùn)行平臺(tái)，操作平臺(tái)為GE 公司開(kāi)發(fā)的Cimplicity/HMI/Workbench監(jiān)控軟件。觸摸屏操作畫(huà)面采用Eview公司ET500系列的觸摸屏，其優(yōu)良

14、的通訊方式和低價(jià)位得到了用戶的認(rèn)可，其組態(tài)軟件為Eview公司開(kāi)發(fā)的EasyBuikder監(jiān)控軟件。工程師操作站：CPUE05通過(guò)OSM光纖交換機(jī)與工程師操作站（DCS）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。除塵器控制系統(tǒng)做為工程師操作站中控制的一部分，其組態(tài)軟件為IFIX軟件。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)使除塵器控制系統(tǒng)在整套電站監(jiān)控畫(huà)面中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、控制，還可以供系統(tǒng)工程師進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)、實(shí)現(xiàn)程序修改、用戶登錄管理、用戶權(quán)限分配等等，網(wǎng)絡(luò)通訊為電站系統(tǒng)集中化管理提供了方便。5 控制方式和軟件編程本套鍋爐除塵控制系統(tǒng)分2個(gè)主要自動(dòng)控制部分，分別為煙道閥自動(dòng)切換控制，脈沖閥自動(dòng)清灰控制。主副煙道閥自動(dòng)切換控制：主副煙道閥的控制采用自動(dòng)和

15、手動(dòng)兩種方式，自動(dòng)控制利用安裝在進(jìn)風(fēng)管內(nèi)的溫度、濕度儀檢測(cè)的煙氣實(shí)際溫度 /鍋爐點(diǎn)火或噴油信號(hào)來(lái)進(jìn)行，當(dāng)煙氣溫度、濕度超過(guò)設(shè)定溫度/鍋爐點(diǎn)火或噴油時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)副煙道閥，在副煙道閥開(kāi)到位后，給PLC一個(gè)到位信號(hào)，同時(shí)給工程師操作站溫度/濕度超高報(bào)警信號(hào)，再自動(dòng)關(guān)閉主煙道閥，到達(dá)關(guān)到位后給PLC一個(gè)到位信號(hào)，這樣使超高的溫度/濕度等煙氣通過(guò)旁路直接排入大氣中，以免損傷布袋；司爐在得到溫度/濕度超過(guò)報(bào)警信號(hào)后，調(diào)整鍋爐燃點(diǎn)等措施降低煙氣溫度/濕度；PLC檢測(cè)到溫度/濕度降到控制要求后，自動(dòng)開(kāi)啟主煙道閥門(mén)，到位后再關(guān)閉副煙道閥門(mén)，同時(shí)輸出到位信號(hào)給PLC和工程師操作站，發(fā)生點(diǎn)火和噴油信號(hào)時(shí)，

16、自動(dòng)控制系統(tǒng)也將執(zhí)行閥門(mén)切換程序。手動(dòng)控制按鈕設(shè)置在控制柜上。脈沖閥自動(dòng)清灰控制：除塵器的脈沖清灰控制采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式，可相互轉(zhuǎn)換。自動(dòng)控制采用壓差 (定阻) 、定時(shí)和強(qiáng)制控制方式，可相互轉(zhuǎn)換。壓差檢測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置在除塵器的進(jìn)出口總管處。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的壓差值時(shí)或時(shí)間周期時(shí)，除塵器各倉(cāng)室依次進(jìn)行脈沖噴吹清灰，清灰狀態(tài)的選擇由 PLC實(shí)現(xiàn)控制。脈沖閥自動(dòng)噴吹系統(tǒng)作為布袋除塵器控制核心，其控制過(guò)程必須小心謹(jǐn)慎，否則將導(dǎo)致事故的發(fā)生。在程序處理中，依據(jù)距陣的方式實(shí)施控制脈沖閥，使其按照一倉(cāng)室中一個(gè)脈沖閥噴吹的要求依次循環(huán)噴吹，達(dá)到清灰的最佳效果，在上位監(jiān)控畫(huà)面上，設(shè)置倉(cāng)

17、室-倉(cāng)室間隔時(shí)間、脈沖閥-脈沖閥間隔時(shí)間和脈沖閥運(yùn)行時(shí)間的參數(shù)設(shè)定人機(jī)界面，以便工程師根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)煙氣實(shí)際情況調(diào)整噴吹參數(shù)設(shè)定。1） 定時(shí)控制：選擇開(kāi)關(guān)選定“自動(dòng)”“定時(shí)”位置，系統(tǒng)滿足定時(shí)（循環(huán)噴吹間隔時(shí)間）控制條件后，先關(guān)閉1#倉(cāng)室提升閥（離線清灰控制方式），1#倉(cāng)室清灰運(yùn)行指示位提示開(kāi)始清灰，系統(tǒng)脈沖閥按工程師設(shè)定噴吹要求開(kāi)始清灰；噴吹結(jié)束后打開(kāi)1#倉(cāng)室提升閥，1#倉(cāng)室繼續(xù)除灰工作；間隔倉(cāng)室-倉(cāng)室設(shè)定時(shí)間后關(guān)閉2#倉(cāng)室提升閥（重復(fù)1#倉(cāng)室工作），依次完成所有倉(cāng)室的清灰工作后進(jìn)入下一循環(huán)周期，周期結(jié)束后再?gòu)?#倉(cāng)室開(kāi)始清灰工序。2） 定阻控制：選擇開(kāi)關(guān)選定“自動(dòng)”“定阻”位置，當(dāng)除塵器差壓達(dá)到

18、差壓上限設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始啟動(dòng)清灰工序：先關(guān)閉 1#倉(cāng)室提升閥（離線清灰方式），1#倉(cāng)室清灰運(yùn)行指示位提示開(kāi)始清灰，系統(tǒng)開(kāi)始噴吹，噴吹結(jié)束后打開(kāi)1#倉(cāng)室提升閥，1#倉(cāng)室繼續(xù)除灰工作；間隔設(shè)定時(shí)間關(guān)閉2#倉(cāng)室提升閥（重復(fù)1#室工作），當(dāng)清灰系統(tǒng)運(yùn)行到第N#倉(cāng)室第6個(gè)脈沖閥時(shí)，系統(tǒng)壓差值降到除塵器差壓下限設(shè)定值后，系統(tǒng)停止噴吹，并打開(kāi)N#倉(cāng)室提升閥；待系統(tǒng)除塵器的差壓再次到達(dá)上限設(shè)定值后，自動(dòng)噴吹系統(tǒng)從N#倉(cāng)室第7個(gè)脈沖閥開(kāi)始清灰，依次完成所有倉(cāng)室的一邊清灰工作，反復(fù)循環(huán)清灰。這樣設(shè)計(jì)在于可以更好的利用除塵面積，降低布袋的損耗。3） 強(qiáng)制控制：當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置在自動(dòng)定時(shí)清灰或手動(dòng)清灰控制時(shí)，除塵器差壓達(dá)到上限、鍋爐負(fù)壓偏高等原因時(shí)需要強(qiáng)制控制清灰時(shí)，選擇開(kāi)關(guān)選定“自動(dòng)”“強(qiáng)制”位置，自動(dòng)系統(tǒng)開(kāi)始依次循環(huán)清灰依次，在結(jié)束清灰后系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為“自動(dòng)”“定時(shí)”控制，避免操作人員失誤，使除塵器處于停止?fàn)顟B(tài)