CN111596632A - 一种燃煤电厂输灰控制优化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种燃煤电厂输灰控制优化系统，涉及输灰控制技术领域。该系统基于燃煤电厂已有输灰控制系统，通过模拟量输入模块采集输灰系统中压缩空气管道内压力并传送至主控制器；通过数字量输入模块采集输灰系统各阀门和电机的运行状态并传送至主控制器；主控器在实现原有输灰控制系统进行输灰控制的基础上，设定输灰系统初始工作参数和输灰循环时间，启动自动输灰，并获取压缩空气管道内压力、机组负荷和压力停留时间，进而计算出输灰系统新的输灰循环时间，并产生控制指令传输到数字量输出模块；数字量输出模块通过控制中间继电器的动作间接控制输灰系统中的电动机及阀门，减少压缩空气的供给裕量，避免压缩空气浪费，实现对输灰优化控制。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤电厂输灰控制技术领域，尤其涉及一种燃煤电厂输灰控制优化系统。
背景技术
由于燃煤电厂的各台锅炉的各输送单元采用固定间隔输灰方式，各输送单元在某一时段同时集中输送，存在着巅峰用气量，而在有些时段，只有很少输送单元输送，用气量又很少。所以对除灰压缩空气管网压力造成了很大波动，为了维持除灰压缩空气管网最低输送压力，空气压缩机供气需要维持较大量的供给裕量，造成压缩空气的浪费。
现在燃煤电厂对锅炉和汽轮机组成的大机组参与进行深调后，锅炉的产灰量随机组负荷变化而变化，而输送的间隔时间固定，又造成在负荷低时输送的频率较高，造成压缩空气的浪费。压缩空气量的浪费一是体现在压缩空气系统的厂用率高，同时也体现灰气比较低，流速过快，对输灰管道造成磨损，增加输灰系统的维护量。
输灰系统是利用压缩空气将干灰沿除灰管道输送至灰库或中转仓，输送空气压力较高，输送距离较长。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)，把电除灰尘灰斗内的灰料送入仓泵内，当泵内的灰料到达一定的程度时，关闭进料、放气器两阀，打开流化风阀待仓泵内压力达到设定值时，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输灰及时的输送出去。输灰系统运行时间参数大致分为等待时间→下料时间→流化时间→输送时间→吹扫时间→等待时间，如此周而复始。由于目前生产管理及仪表技术限制，无法实现下料精确控制，导致需要高压且大流量压缩空气才能才能完成气力输灰的工作。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种燃煤电厂输灰控制优化系统，在现有输灰控制系统的基础上，实现对燃煤电厂输灰的优化控制。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种燃煤电厂输灰控制优化系统，在燃煤电厂已有输灰控制系统基础上，包括模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、中间继电器以及输灰控制系统所采用的主控制器；
所述模拟量输入模块采集输灰系统中压缩空气管道内压力并传送至主控制器；所述数字量输入模块采集输灰系统各阀门和电机的运行状态并传送至主控制器；所述主控器在实现原有输灰控制系统进行输灰控制的基础上，设定输灰系统初始工作参数和输灰循环时间，启动自动输灰，并获取压缩空气管道内压力、机组负荷和压力停留时间，进而计算出输灰系统新的输灰循环时间，然后根据新的输灰循环时间产生控制指令，并将控制指令传输到数字量输出模块；所述数字量输出模块的一端与主控制器连接，另一端与中间继电器连接，通过控制中间继电器的动作间接控制输灰系统中的电动机及阀门。
优选地，所述模拟量输入模块的传输信号采用标准的4-20mA信号，通道最大输入阻抗为250Ω，模块提供4-20mA二线制变送器的直流24V电源；
所述数字量输入模块的每个输入通道具有光电隔离功能，每一分支供电回路的接地和短路不影响其它分支供电回路的正常工作，输入信号为24VDC信号。
优选地，所述主控制器采用PLC控制器，按照功能块编写程序，在实现原有输灰控制系统输灰控制的基础上，还包括模拟量信号输入模块、无扰动切换模块、压力判断模块、通讯模块和系统运行状态判断模块；
所述模拟量信号输入模块用于读取压缩空气管道内压力；
所述无扰动切换模块使输灰系统手自动工作模式切换时，保持输灰系统状态不变；
所述压力判断模块将读取的压缩空气管道内压力信号划分为不同等级，不同压力等级对应不同的控制指令；
所述通讯模块通过与燃煤电厂机组的分布式控制系统(DCS)通讯读取机组运行参数，并将运行参数传输到主控制器；
所述系统运行状态判断模块根据输灰系统中空压机、电机和阀门的运行状态判断输灰系统运行状态是否正常。
优选地，所述主控器计算输灰系统新的输灰循环时间的具体过程为：
首先设置压力设定值P1，启动自动输灰，输灰开始后，当压缩空气管道内压力到达P1值后，启动压力停留时间计时；输灰动作继续，当压缩空气管道内压力下降到P1后，停止压力停留时间计时；所述压力停留时间为压缩空气管道内压力在压力设定值以上的停留时间；
当输灰流程正常运行时，根据压力设定值P1，每次输灰的过程中都会生成实际的压力停留时间T1，同时计算压力停留时间T1与输灰系统设计的压力停留时间参考值T2的偏移量；当偏移量大于设定的调整范围时，则压力停留时间T1增加或者减少“停留时间步长值”；当偏移量小于等于设定的调整范围时，则不调整压力停留时间；所述停留时间步长是指在压力停留时间的基础上，每次调整的固定的时间；
输灰循环时间包括落灰和输灰时间，当压力停留时间T1增大或者减小即输灰时间增大或者减小时也需要相应的调整落灰时间，所以根据压力停留时间的调整方向相应的调整输灰循环时间，使输灰循环时间增加或减小循环时间步长；所述循环时间步长是指在输灰循环时间的基础上，每次所调整的固定的时间。
优选地，所述输灰控制优化系统还包括操作站；所述操作站采用工业用PC机，配有输灰过程控制和输灰监控软件，具备输灰流程显示和报警显示功能，操作站上还能够进行联锁旁路、输灰设备启停、开关操作；
所述操作站具有流程图画面及操作状态显示功能，包括工艺流程画面，及附属设备的状态和运行参数；
所述操作员站还具备历史趋势画面显示功能，按输灰系统中参数的类型分成若干画面，每画面都有各类趋势画面的菜单及功能键，趋势时间间隔设定，起始时间，并显示输灰控制系统中发生报警或联锁点的位号、名称，发生时间，报警或联锁点的值。
所述操作站还具有报警功能，对输灰过程中所有过程变量报警和输灰控制系统故障报警有明显区别；对过程变量报警任意分级、分组，能自动记录和打印报警信息，记录报警顺序，时间精确到秒。
优选地，所述操作站兼有工程师站功能，用于输灰控制系统的应用软件编程、组态、调试、在线监测、故障诊断、系统监视和文件存档；实现系统组态、应用程序开发、系统维护、系统诊断、离线仿真、离线测试、逻辑修改变更功能；在工程师站上手动强制输入和输出状态，允许离线修改、测试、验证软件，并下载到正在运行的程序中；提供整个输灰控制系统的诊断状态、事件记录的汇总显示。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的一种燃煤电厂输灰控制优化系统，在原有输灰控制系统的基础上，采集压缩空气管道内压力和机组负荷，并根据这些参数调整输灰循环时间，使压缩空气量随灰量进行调节，减少压缩空气的供给裕量，避免压缩空气浪费。同时，可以根据机组输灰系统实际运行工况参数快速和及时响应，保证最佳灰气比，实现节能。解决了输灰系统控制模式简单，人为操作量大的问题，实现对全厂输灰系统集中协调的自动化控制；提高全厂输灰系统的自动化管理水平。在减少输灰压缩空气的同时降低输灰管路磨损，降低维护量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种燃煤电厂输灰控制优化系统的结构框图；
图2为本发明实施例提供的主控制器中各模块的程序块图，其中，(a)为模拟量信号输入模块的程序块，(b)无扰动切换模块的程序块，(c)通讯模块的程序块，(d)系统运行状态判断模块的程序块；
图3为本发明实施例提供的主控器计算输灰系统新的输灰循环时间的流程图；
图4为本发明实施例提供的压缩空气管道内压力停留时间与输灰系统设计的压力停留时间参考值的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例中，一种燃煤电厂输灰控制优化系统，如图1所示，在燃煤电厂已有输灰控制系统基础上，包括模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、中间继电器以及输灰控制系统所采用的主控制器；
所述模拟量输入模块采集输灰系统中压缩空气管道内压力并传送至主控制器；所述数字量输入模块采集输灰系统各阀门和电机的运行状态并传送至主控制器；所述主控器在实现原有输灰控制系统进行输灰控制的基础上，设定输灰系统初始工作参数和输灰循环时间，启动自动输灰，并获取压缩空气管道内压力、机组负荷和压力停留时间，进而计算出输灰系统新的输灰循环时间，然后根据新的输灰循环时间产生控制指令，并将控制指令传输到数字量输出模块；所述数字量输出模块的一端与主控制器连接，另一端与中间继电器连接，通过控制中间继电器的动作间接控制输灰系统中的电动机及阀门。
所述模拟量输入模块的传输信号采用标准的4-20mA信号，通道最大输入阻抗为250Ω，模块提供4-20mA二线制变送器的直流24V电源；所述数字量输入模块的每个输入通道具有光电隔离功能，每一分支供电回路的接地和短路不影响其它分支供电回路的正常工作，输入信号为24VDC信号。
所述主控制器采用PLC控制器，按照功能块编写程序，在实现原有输灰控制系统输灰控制的基础上，还包括模拟量信号输入模块、无扰动切换模块、压力判断模块、通讯模块和系统运行状态判断模块；
所述模拟量信号输入模块用于读取压缩空气管道内压力；
所述无扰动切换模块使输灰系统手自动工作模式切换时，保持输灰系统状态不变；
所述压力判断模块将读取的压缩空气管道内压力信号划分为不同等级，不同压力等级对应不同的控制指令；
所述通讯模块通过与燃煤电厂机组的分布式控制系统(DCS)通讯读取机组运行参数，并将运行参数传输到主控制器；
所述系统运行状态判断模块根据输灰系统中空压机、电机和阀门的运行状态判断输灰系统运行状态是否正常。
本实施例中，使用西门子的STEP7编程软件得到的模拟量信号输入模块、无扰动切换模块、通讯模块和系统运行状态判断模块的程序块如图2所示。
同时，主控器计算输灰系统新的输灰循环时间的过程如图3所示，具体为：
首先设置压力设定值P1，启动自动输灰，输灰开始后，当压缩空气管道内压力到达P1值后，启动压力停留时间计时；输灰动作继续，当压缩空气管道内压力下降到P1后，停止压力停留时间计时，即如图4中，T1时间为压力停留时间。当煤种及煤量负荷一定时，输煤时间有标准的设计参考值，进而输灰系统中压力停留时间也有参考值，如图4中T2为输灰系统设计的压力停留时间参考值；所述压力停留时间为压缩空气管道内压力在压力设定值以上的停留时间；
当输灰流程正常运行时，根据压力设定值P1，每次输灰的过程中都会生成实际的压力停留时间T1，同时计算压力停留时间T1与输灰系统设计的压力停留时间参考值T2的偏移量；当偏移量大于设定的调整范围时，则压力停留时间T1增加或者减少“停留时间步长值”；当偏移量小于设定调整范围时，则不调整压力停留时间；所述停留时间步长是指在压力停留时间的基础上，每次调整的固定的时间；压力停留时间T1与输灰系统设计的压力停留时间参考值T2的偏移量＝|T1-T2|/T2*100％，本实施例中，当偏移量大于20％时，压力停留时间T1增加或者减少“停留时间步长值”；当偏移量小于等于20％时，不调整压力停留时间。
输灰循环时间包括落灰和输灰时间，当压力停留时间T1增大或者减小即输灰时间增大或者减小时也需要相应的调整落灰时间，所以根据压力停留时间的调整方向相应的调整输灰循环时间，使输灰循环时间增加或减小循环时间步长；所述循环时间步长是指在输灰循环时间的基础上，每次所调整的固定的时间。
本发明的输灰控制优化系统还包括操作站；所述操作站采用工业用PC机，配有输灰过程控制和输灰监控软件，具备输灰流程显示和报警显示功能，操作站上还能够进行联锁旁路、输灰设备启停、开关操作；
所述操作站具有流程图画面及操作状态显示功能，包括工艺流程画面，及附属设备的状态和运行参数；
所述操作员站还具备历史趋势画面显示功能，按输灰系统中参数的类型分成若干画面，每画面都有各类趋势画面的菜单及功能键，趋势时间间隔设定，起始时间，并显示输灰控制系统中发生报警或联锁点的位号、名称，发生时间：年、月、日、时、分、秒，报警或联锁点的值。
所述操作站还具有报警功能，对输灰过程中所有过程变量报警和输灰控制系统故障报警有明显区别；对过程变量报警任意分级、分组，能自动记录和打印报警信息，记录报警顺序，时间精确到秒。
本发明的操作站还兼有工程师站功能，用于输灰控制系统的应用软件编程、组态、调试、在线监测、故障诊断、系统监视和文件存档；实现系统组态、应用程序开发、系统维护、系统诊断、离线仿真、离线测试、逻辑修改变更功能；在工程师站上手动强制输入和输出状态，允许离线修改、测试、验证软件，并下载到正在运行的程序中，而既不干扰安全保护，也不干扰工艺工程控制；提供整个输灰控制系统的诊断状态、事件记录的汇总显示。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。
Claims (6)
1.一种燃煤电厂输灰控制优化系统，基于燃煤电厂已有输灰控制系统，其特征在于：包括模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、中间继电器以及输灰控制系统所采用的主控制器；
输灰控制系统实现，其特征在于：包括模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、中间继电器以及输灰控制系统所采用的主控制器；
所述模拟量输入模块采集输灰系统中压缩空气管道内压力并传送至主控制器；所述数字量输入模块采集输灰系统各阀门和电机的运行状态并传送至主控制器；所述主控器在实现原有输灰控制系统进行输灰控制的基础上，设定输灰系统初始工作参数和输灰循环时间，启动自动输灰，并获取压缩空气管道内压力、机组负荷和压力停留时间，进而计算出输灰系统新的输灰循环时间，然后根据新的输灰循环时间产生控制指令，并将控制指令传输到数字量输出模块；所述数字量输出模块的一端与主控制器连接，另一端与中间继电器连接，通过控制中间继电器的动作间接控制输灰系统中的电动机及阀门。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂输灰控制优化系统，其特征在于：所述模拟量输入模块的传输信号采用标准的4-20mA信号，通道最大输入阻抗为250Ω，模块提供4-20mA二线制变送器的直流24V电源；
所述数字量输入模块的每个输入通道具有光电隔离功能，每一分支供电回路的接地和短路不影响其它分支供电回路的正常工作，输入信号为24VDC信号。
3.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂输灰控制优化系统，其特征在于：所述主控制器采用PLC控制器，按照功能块编写程序，在实现原有输灰控制系统输灰控制的基础上，还包括模拟量信号输入模块、无扰动切换模块、压力判断模块、通讯模块和系统运行状态判断模块；
所述模拟量信号输入模块用于读取压缩空气管道内压力；
所述无扰动切换模块使输灰系统手自动工作模式切换时，保持输灰系统状态不变；
所述压力判断模块将读取的压缩空气管道内压力信号划分为不同等级，不同压力等级对应不同的控制指令；
所述通讯模块通过与燃煤电厂机组的分布式控制系统通讯读取机组运行参数，并将运行参数传输到主控制器；
所述系统运行状态判断模块根据输灰系统中空压机、电机和阀门的运行状态判断输灰系统运行状态是否正常。
4.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂输灰控制优化系统，其特征在于：所述主控器计算输灰系统新的输灰循环时间的具体过程为：
首先设置压力设定值P1，启动自动输灰，输灰开始后，当压缩空气管道内压力到达P1值后，启动压力停留时间计时；输灰动作继续，当压缩空气管道内压力下降到P1后，停止压力停留时间计时；所述压力停留时间为压缩空气管道内压力在压力设定值以上的停留时间；
当输灰流程正常运行时，根据压力设定值P1，每次输灰的过程中都会生成实际的压力停留时间T1，同时计算压力停留时间T1与输灰系统设计的压力停留时间参考值T2的偏移量；当偏移量大于设定的调整范围时，则压力停留时间T1增加或者减少“停留时间步长值”；当偏移量小于等于设定的调整范围时，则不调整压力停留时间；所述停留时间步长是指在压力停留时间的基础上，每次调整的固定的时间；
输灰循环时间包括落灰和输灰时间，当压力停留时间T1增大或者减小即输灰时间增大或者减小时也需要相应的调整落灰时间，所以根据压力停留时间的调整方向相应的调整输灰循环时间，使输灰循环时间增加或减小循环时间步长；所述循环时间步长是指在输灰循环时间的基础上，每次所调整的固定的时间。
5.根据权利要求4所述的一种燃煤电厂输灰控制优化系统，其特征在于：所述输灰控制优化系统还包括操作站；所述操作站采用工业用PC机，配有输灰过程控制和输灰监控软件，具备输灰流程显示和报警显示功能，操作站上还能够进行联锁旁路、输灰设备启停、开关操作；
所述操作站具有流程图画面及操作状态显示功能，包括工艺流程画面，及附属设备的状态和运行参数；
所述操作员站还具备历史趋势画面显示功能，按输灰系统中参数的类型分成若干画面，每画面都有各类趋势画面的菜单及功能键，趋势时间间隔设定，起始时间，并显示输灰控制系统中发生报警或联锁点的位号、名称，发生时间，报警或联锁点的值。
所述操作站还具有报警功能，对输灰过程中所有过程变量报警和输灰控制系统故障报警有明显区别；对过程变量报警任意分级、分组，能自动记录和打印报警信息，记录报警顺序，时间精确到秒。
6.根据权利要求5所述的一种燃煤电厂输灰控制优化系统，其特征在于：所述操作站兼有工程师站功能，用于输灰控制系统的应用软件编程、组态、调试、在线监测、故障诊断、系统监视和文件存档；实现系统组态、应用程序开发、系统维护、系统诊断、离线仿真、离线测试、逻辑修改变更功能；在工程师站上手动强制输入和输出状态，允许离线修改、测试、验证软件，并下载到正在运行的程序中；提供整个输灰控制系统的诊断状态、事件记录的汇总显示。
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