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控制系統(tǒng)沈陽創(chuàng)思達自動化系統(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。本套自動控制系統(tǒng)采用美國通用公司GE VersaMax PLC控制系統(tǒng)，系統(tǒng)與上位機監(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，實行雙保險的數(shù)據(jù)交換模式。實際的生產(chǎn)運行證明：該自動控制系統(tǒng)設(shè)計合理，運行穩(wěn)定可靠，完全實現(xiàn)了低壓脈沖布袋除塵器運行過程中控制要求！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)是國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)工業(yè)，也是國民經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略中的重點產(chǎn)業(yè)、先行產(chǎn)業(yè)、支柱產(chǎn)業(yè)。我國為產(chǎn)煤大國，原煤儲量和開采量均居世界第一，我國的資源國情決定了我國能源結(jié)構(gòu)以火電為主，預(yù)計在近十年內(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-靜電除塵的過程。目前，隨著國家對環(huán)境保護的重視程度和環(huán)境保護要求的日益提高，以及濾袋

5、的國產(chǎn)化和使用壽命的延長，火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵又有回到布袋除塵的趨勢。袋式除塵系統(tǒng)設(shè)計特點： 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)計新穎、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強、配置靈活、經(jīng)濟實用，為自動化控制系統(tǒng)提供了功能強大的系列產(chǎn)品。VersaMax PLC是目前唯一具有“三合一”功能的系列產(chǎn)品，它既可以作為單獨的PLC控制機，具有可接受的價格和優(yōu)越的性能；又可以

6、作為I/O子站，通過現(xiàn)場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或計算機系統(tǒng)；還可以構(gòu)成由多臺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 進氣系統(tǒng) 進入各單元過濾室，由于設(shè)計中袋底離進風(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 , 均勻分布在整個過濾室內(nèi)；含塵氣體中的顆粒粉塵通過自然沉降分離后直接

7、落入灰斗、其余粉塵經(jīng)分配篩隨氣流進入中箱體過濾區(qū)，吸附在濾袋外表面；濾袋采用壓縮空氣進行噴吹清灰，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)正對濾袋中心設(shè)有噴吹口，每根噴吹管上均設(shè)有一個脈沖閥并與壓縮空氣氣包相通。清灰時，電磁閥打開脈沖閥，壓縮空氣經(jīng)噴口噴向濾袋，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，達到清灰的目的；過濾后的潔凈氣體透過濾袋經(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)輸送的指定儲灰處。布袋除塵器除塵效率高、占地面積小、投資小、運行費用低、離線清

8、灰、離線檢修、自動化程度高、濾料耐高溫、氣流走向均勻合理等優(yōu)點，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過程控制系統(tǒng)簡介VersaMax PLC產(chǎn)品為模塊化和可擴展結(jié)構(gòu)，構(gòu)成的系統(tǒng)可大可小，為現(xiàn)代開放式控制系統(tǒng)提供了一套通用的、便于實施應(yīng)用的、經(jīng)濟的解決方案。VersaMax PLC是GE Fanuc控制產(chǎn)品中首次按照獨一無二的"Six Sigma"原則進行優(yōu)化設(shè)計制造。"Six Sigma"意味著應(yīng)用全面的研究和開發(fā)技術(shù)、分析眾多的用戶需求、符合嚴格的質(zhì)量控制標準。1：使用方便、

9、經(jīng)濟實用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) 自動配置I/O地址和參數(shù)4) 無機架的緊湊結(jié)構(gòu) 安裝方便5) 安裝費用低 減少工程成本2：高可靠性、高連續(xù)性1) 遵照“Six Sigma”原則進行優(yōu)化設(shè)計2) 先進的故障診斷3) 可恢復(fù)的電子短路過載保護（ESCP）4) 拔掉模塊的狀態(tài)可預(yù)先設(shè)定VersaMax PLC強大的CPU（處理器）最多可有64K用戶內(nèi)存，用于應(yīng)用程序，浮點數(shù)計算，實時時鐘，子程序, PID，閃存和無擾動運行模式，在小尺寸中提供了強大廣泛的功能。它包括了自動I/O尋址-包括內(nèi)部錯誤表和LED顯示系統(tǒng)錯誤及I/O 強制的廣泛的診斷功能-使操作者得以進

10、行高質(zhì)量的維護。網(wǎng)絡(luò)通訊模塊允許VersaMax控制器基于幾種工業(yè)標準網(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則是一個主模塊，提供到底層傳感器和執(zhí)行機構(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)框圖整臺控制系統(tǒng)分為1號和2號兩套完全一模一樣的機組，每套機組的模擬量輸入和模擬量輸出信號（AI/AO）共計16路，信號類型分為電流420mA，熱電阻RTD，直流電壓010VDC；信號變送器為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（DI/DO）共計96點，反饋和控制對象為煙道主副閥門、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計算機控制接口，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PIW102電源模塊、2個CPUE05CPU模塊和12個數(shù)字、模擬量模塊組成，分別控制兩套機組。功能為控制數(shù)字量信號的反饋和啟動，處理模擬量信號輸入輸出。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現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；觸摸屏則使用CPUE05模塊的RS232串口實現(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）和觸摸屏3個

13、監(jiān)控畫面，為系統(tǒng)正常運行提供了保護。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)正常運行，提供充足的維修時間。另外本套控制系統(tǒng)還設(shè)置可手動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)完全可以脫離PLC控制整套除塵器。通過以上設(shè)計，完全保證了除塵器正常無誤運行生產(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)控操作畫面和觸摸屏操作畫面，兩套監(jiān)控畫面可以同時對除塵器進行控制操作。上位監(jiān)控操作畫面采用Windows2000中文操作運行平臺，操作平臺為GE 公司開發(fā)的Cimplicity/HMI/Workbench監(jiān)控軟件。觸摸屏操作畫面采用Eview公司ET500系列的觸摸屏，其優(yōu)良

14、的通訊方式和低價位得到了用戶的認可，其組態(tài)軟件為Eview公司開發(fā)的EasyBuikder監(jiān)控軟件。工程師操作站：CPUE05通過OSM光纖交換機與工程師操作站（DCS）實現(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。通過網(wǎng)絡(luò)使除塵器控制系統(tǒng)在整套電站監(jiān)控畫面中實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、控制，還可以供系統(tǒng)工程師進行系統(tǒng)維護、實現(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個主要自動控制部分，分別為煙道閥自動切換控制，脈沖閥自動清灰控制。主副煙道閥自動切換控制：主副煙道閥的控制采用自動和

15、手動兩種方式，自動控制利用安裝在進風(fēng)管內(nèi)的溫度、濕度儀檢測的煙氣實際溫度 /鍋爐點火或噴油信號來進行，當(dāng)煙氣溫度、濕度超過設(shè)定溫度/鍋爐點火或噴油時，自動打開副煙道閥，在副煙道閥開到位后，給PLC一個到位信號，同時給工程師操作站溫度/濕度超高報警信號，再自動關(guān)閉主煙道閥，到達關(guān)到位后給PLC一個到位信號，這樣使超高的溫度/濕度等煙氣通過旁路直接排入大氣中，以免損傷布袋；司爐在得到溫度/濕度超過報警信號后，調(diào)整鍋爐燃點等措施降低煙氣溫度/濕度；PLC檢測到溫度/濕度降到控制要求后，自動開啟主煙道閥門，到位后再關(guān)閉副煙道閥門，同時輸出到位信號給PLC和工程師操作站，發(fā)生點火和噴油信號時，

16、自動控制系統(tǒng)也將執(zhí)行閥門切換程序。手動控制按鈕設(shè)置在控制柜上。脈沖閥自動清灰控制：除塵器的脈沖清灰控制采用手動和自動兩種方式，可相互轉(zhuǎn)換。自動控制采用壓差 (定阻) 、定時和強制控制方式，可相互轉(zhuǎn)換。壓差檢測點分別設(shè)置在除塵器的進出口總管處。當(dāng)達到設(shè)定的壓差值時或時間周期時，除塵器各倉室依次進行脈沖噴吹清灰，清灰狀態(tài)的選擇由 PLC實現(xiàn)控制。脈沖閥自動噴吹系統(tǒng)作為布袋除塵器控制核心，其控制過程必須小心謹慎，否則將導(dǎo)致事故的發(fā)生。在程序處理中，依據(jù)距陣的方式實施控制脈沖閥，使其按照一倉室中一個脈沖閥噴吹的要求依次循環(huán)噴吹，達到清灰的最佳效果，在上位監(jiān)控畫面上，設(shè)置倉

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

18、差壓上限設(shè)定值時，系統(tǒng)開始啟動清灰工序：先關(guān)閉 1#倉室提升閥（離線清灰方式），1#倉室清灰運行指示位提示開始清灰，系統(tǒng)開始噴吹，噴吹結(jié)束后打開1#倉室提升閥，1#倉室繼續(xù)除灰工作；間隔設(shè)定時間關(guān)閉2#倉室提升閥（重復(fù)1#室工作），當(dāng)清灰系統(tǒng)運行到第N#倉室第6個脈沖閥時，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N#倉室提升閥；待系統(tǒng)除塵器的差壓再次到達上限設(shè)定值后，自動噴吹系統(tǒng)從N#倉室第7個脈沖閥開始清灰，依次完成所有倉室的一邊清灰工作，反復(fù)循環(huán)清灰。這樣設(shè)計在于可以更好的利用除塵面積，降低布袋的損耗。3） 強制控制：當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置在自動定時清灰或手動清灰控制時，除塵器差壓達到上限、鍋爐負壓偏高等原因時需要強制控制清灰時，選擇開關(guān)選定“自動”“強制”位置，自動系統(tǒng)開始依次循環(huán)清灰依次，在結(jié)束清灰后系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換為“自動”“定時”控制，避免操作人員失誤，使除塵器處于停止狀態(tài)