CN212108342U - 一种在线自清洁炉膛负压测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种在线自清洁炉膛负压测量系统，包括手动阀(1)、总管电磁阀(2)、第一压缩空气电磁阀(3)、第二压缩空气电磁阀(4)、第三压缩空气电磁阀(5)、第一取样管电磁阀(6)、第二取样管电磁阀(7)、第三取样管电磁阀(8)、第一压力变送器(9)、第二压力变送器(10)、第三压力变送器(11)、压缩空气压力变送器手动隔离门(12)、压缩空气压力变送器(13)，以及取样管路、压缩空气管路、信号电缆若干。该系统能够在机组运行过程中按照设定的频率自动在线清洁负压变送器取样管，确保负压测量值的精确度，同时不用人工清洁，有效保障检修人员的人身安全，大大提高工作效率。

Description

一种在线自清洁炉膛负压测量系统

技术领域

本实用新型属于火力发电厂控制系统领域，尤其涉及一种在线自清洁炉膛负压测量系统。

背景技术

火力发电厂的发电原理是煤炭在炉膛中燃烧，释放的热量加热炉膛管壁里面的水，从而产生高温高压的水蒸汽，推动汽轮机做功发电。锅炉高达30-50米不等，是个巨大的压力容器，里面有大量高温高压的水蒸汽。锅炉安全运行，是火力发电厂非常重要的技术要求。控制好炉膛负压是确保锅炉安全运行的必要条件。为了保证锅炉长期安全运行，炉膛在微负压的条件下运行，负压一般控制在-0.1kPa左右。如果压力过高，打正压，可能造成火焰喷出炉膛外，烧毁炉膛的一些辅助设备，如测量设备、油枪系统、炉膛火焰监视系统等，进而可能引起火灾，如果有人在附近，还可能造成人身伤害，非常危险。如果负压过低，加大风机出力，增加厂用电，造成能源浪费，同时，内外压差过高，可能造成炉膛管壁、风道等承压设备向内瘪，甚至可能造成坍塌，严重威胁到锅炉系统安全运行。因此，控制炉膛负压稳定在合理的范围内非常重要。

为了控制好炉膛负压，负压的精确测量非常重要，而负压变送器取样管积灰堵塞问题严重影响到负压测量的精确度。负压信号在负压调节中发挥了关键作用。清理取样管积灰，对负压测量信号造成扰动，导致负压调节系统跟着波动，实际负压也会失控，风险很高。为了保证系统安全稳定，通常在机组停机时人工进行负压变送器取样管清灰工作。

公告号为CN204986989U的中国实用新型专利公开一种炉膛负压取样装置，包括斜向上插在炉膛壁上的预埋管，该预埋管为锥形结构，其小口径端与炉膛壁上预留孔匹配插接，预埋管大口径端面上设有丝堵I，预埋管大口径端竖向连通设置有取样管，取样管上设有防堵装置，防堵装置末端设有丝堵II，同时防堵装置上通过导线连接有压力传感器；所述预埋管大口径端内部对称设有平滑的止挡曲翼。

公告号为CN206459504U的中国实用新型专利公开一种沸腾炉炉膛负压控制系统，包括：PLC控制器，位于控制室；电动机；二次风风机；电动闸板，与所述PLC控制器电连接，并分别与所述电动机、所述二次风风机以及原热车间内沸腾炉连接的技术方案，所以达到了如下技术效果：采用通过PLC控制器控制与二次风风机连接的电动闸板，在生产要求大幅提速，消耗热量需求增加的情况下，对沸腾炉炉膛内负压进行动态调节，保障了沸腾炉的燃烧效率，满足了生产工艺的需要。

然而，有时候机组运行时间较长，取样管积灰较多，可能造成负压测量值有明显的偏差，这样不得不在机组运行中清理积灰。而且人工清理负压变送器取样管积灰，工作难度大，危险系数高，工作环境不好，四周设备横七竖八容易磕磕碰碰、煤粉等粉尘日积月累导致现场脏乱、取样管位置由于空间不允许成本也高等因素一般没有方便检修的平台存在高处坠落的风险。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出了一种在线自清洁炉膛负压测量系统，该系统能够在机组运行过程中按照设定的频率自动在线清洁负压变送器取样管，确保负压测量值的精确度，同时不用人工清洁，有效保障检修人员的人身安全，大大提高工作效率。

整体来说，本实用新型的炉膛负压测量系统包括电磁阀、压力变送器、手动阀门、取样管路、压缩空气管路、信号电缆，以及上位机的控制逻辑。

其中，所述压力变送器为四个，其中三个测量炉膛负压，设置三个测点的目的是为了电厂控制系统在采用该负压信号进行调节、控制、保护等逻辑组态时，采取三取二的原则，以防止测点故障导致控制系统失控，另一个压力变送器测量压缩空气的压力，同时将压缩空气压力信号传到电厂控制系统参与显示、逻辑判断等功能，通过逻辑设置，控制压缩空气压力值在一定的范围内，才能进行取样管吹扫工作，具备一定压力的空气对取样管进行清洁吹扫，确保吹扫干净；所述电磁阀为七个，其中三个安装在取样管路上，在清灰工作时关闭电磁阀，以便切断压缩空气与压力变送器的通路，防止高压的压缩空气损坏压力变送器，另三个电磁阀安装在与三根取样管对应的三根压缩空气管路上，通过控制电磁阀的打开关闭，实现压缩空气接通阻断，最后一个电磁阀安装在压缩空气总管上，通过控制该电磁阀的打开关闭，实现总管压缩空气接通阻断；所述手动阀门为两个，一个安装在压缩空气总管上，在整个负压测量系统检修维护时或者其他需要可靠切断这路气源的情况时，关闭手动阀门，形成机械的物理隔离，以确保该路气源可靠隔绝，另一个安装在吹扫空气压力变送器前，当变送器需要检修维护时，关闭该手动门，可靠的将该压力变送器与系统隔离。所述取样管路、压缩空气管路、信号电缆若干，根据设计图纸以及实际安装需要设置。

所述三个压力变送器，通过各自的信号电缆分别与电厂DCS控制系统的模拟量输入模块相连接，使炉膛负压信号传到电厂控制系统，用于显示、报警、调节、保护等，通过逻辑组态实现控制要求。

所述七个电磁阀，通过各自的信号电缆分别与电厂DCS控制系统的数字量输入、输出模块相连接。通过数字量输入模块，将电磁阀的打开或者关闭状态传送到电厂控制系统，用于显示、报警等，也可以作为顺控启动条件等参与逻辑组态，实现自动顺控启停自清洁系统等功能。通过数字量输出模块，将电厂控制系统指令信号传送到电磁阀，控制电磁阀打开或者关闭。电磁阀做为在线自清洁系统的执行机构，确保能够正确执行上位机的指令，完成控制任务。

在具体实现时，所述在线自清洁炉膛负压测量系统包括手动阀(1)、总管电磁阀(2)、第一压缩空气电磁阀(3)、第二压缩空气电磁阀(4)、第三压缩空气电磁阀(5)、第一取样管电磁阀(6)、第二取样管电磁阀(7)、第三取样管电磁阀(8)、第一压力变送器(9)、第二压力变送器(10)、第三压力变送器(11)、压缩空气压力变送器手动隔离门(12)、压缩空气压力变送器(13)；

所述第一压缩空气电磁阀(3)、第二压缩空气电磁阀(4)、第三压缩空气电磁阀(5)并联连接至炉膛系统与所述总管电磁阀(2)；

所述第一取样管电磁阀(6)、第二取样管电磁阀(7)、第三取样管电磁阀(8)分别对应连接至所述第一压缩空气电磁阀(3)、第二压缩空气电磁阀(4)、第三压缩空气电磁阀(5)。

所述第一压力变送器(9)、第二压力变送器(10)、第三压力变送器(11)分别对应连接至所述第一取样管电磁阀(6)、第二取样管电磁阀(7)、第三取样管电磁阀(8)。所述压缩空气压力变送器(13)通过所述压缩空气压力变送器手动隔离门(12)连接至所述总管电磁阀(2)。

本实用新型的有益效果至少体现在如下几个方面：

(1)本实用新型测量负压的压力变送器为三个，远方控制系统在采用该负压信号进行调节、控制、保护等逻辑组态时，采取三取二的原则，及时判断并剔除故障测点，可防止测点故障导致控制系统失控；

(2)安装在三根取样管路上的三个电磁，在清灰工作时切断压缩空气与压力变送器的通路，有效防止高压的压缩空气损坏压力变送器；

(3)安装在与三根取样管对应的三根压缩空气管路上的三个电磁，能分别控制各自取样管的吹扫清灰工作，实现三个取样管的清灰工作分开进行，待一个取样吹扫清灰完成，且变送器投入运行正常后，再进行下一个取样管的的吹扫清灰工作，避免三个取样管同时吹扫清灰导致系统不能正确工作，真正实现在线自清洁；

(4)安装在压缩空气总管上的手动阀门，在整个负压测量系统检修维护时或者其他需要可靠切断这路气源的情况时，形成机械的物理隔离，实现可靠隔绝该路气源；

(5)设置吹扫空气管路压力变送器，可将压力信号传送到电厂控制系统，进行压力显示，并通过逻辑判断该压力是否符合吹扫清洁取样管的要求；

(6)三个压力变送器与电厂DCS控制系统相连接，将炉膛负压信号传到电厂控制系统，实现炉膛负压显示、报警、调节、联锁、保护等功能，通过逻辑组态还可以完成其他控制任务；

(7)七个电磁阀与电厂DCS控制系统相连接，将电磁阀的打开或者关闭状态传送到电厂控制系统，用于显示、报警、联锁等，也可以参与逻辑组态，实现顺控启停自清洁系统等功能；还可以接受电厂控制系统的指令，按照控制需要，自动开启打开或者关闭电磁阀；

(8)上位机控制逻辑的设计体现了所述在线自清洁炉膛负压系统具体的控制方法，逻辑设计合理，确保该系统稳定可靠工作。在电厂DCS控制系统的上位机里面设计了在线自清洁的顺序控制逻辑，以及实现显示、报警等功能的组态。选择在电厂DCS控制系统的上位机里面进行写逻辑、组态等功能，考虑可以方便运行人员根据需要进行手动操作，提高该系统的安全性、灵活性。

本实用新型的进一步优点将在具体实施例部分结合说明书附图详细体现。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的在线自清洁炉膛负压测量系统整体模块架构图

图2是图1所述在线自清洁炉膛负压测量系统的连接结构图

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对实用新型做出进一步的描述：

请参阅图1，是本实用新型的在线自清洁炉膛负压测量系统整体模块架构图。

在图1中，所述在线自清洁炉膛负压测量系统包括在线自清洁炉膛负压测量元件组，以及连接所述元件组的计时器(计时逻辑)、控制模式切换模块、系统状态自诊断模块。

所述在线自清洁炉膛负压测量系统连接至电厂DCS控制系统与上位机，所述上位机包括显示屏。

在图1基础上，进一步参见图2，1所述在线自清洁炉膛负压测量系统的在线自清洁炉膛负压测量元件组连接结构图。

具体来说，所述在线自清洁炉膛负压测量系统的在线自清洁炉膛负压测量元件组包括手动阀)、总管电磁阀2、第一压缩空气电磁阀3、第二压缩空气电磁阀4、第三压缩空气电磁阀5、第一取样管电磁阀6、第二取样管电磁阀7、第三取样管电磁阀8、第一压力变送器9、第二压力变送器10、第三压力变送器11、压缩空气压力变送器手动隔离门12、压缩空气压力变送器13；

所述第一压缩空气电磁阀3、第二压缩空气电磁阀4、第三压缩空气电磁阀5并联连接至炉膛系统与所述总管电磁阀2；

所述第一取样管电磁阀6、第二取样管电磁阀7、第三取样管电磁阀8分别对应连接至所述第一压缩空气电磁阀3、第二压缩空气电磁阀4、第三压缩空气电磁阀5。

所述第一压力变送器9、第二压力变送器10、第三压力变送器11分别对应连接至所述第一取样管电磁阀6、第二取样管电磁阀7、第三取样管电磁阀8。

所述压缩空气压力变送器13通过所述压缩空气压力变送器手动隔离门12连接至所述总管电磁阀2。

所述总管电磁阀2通过所述手动阀1连接至压缩空气母管。

所述第一压力变送器9、第二压力变送器10、第三压力变送器11与电厂DCS控制系统通信连接。

所述测量系统还连接至上位机，所述上位机包括综合显示屏。

所述测量系统还包括系统状态自诊断系统，所述系统状态自诊断系统包括报警模块。

所述测量系统还包括控制模式切换模块，所述控制模式包括手动控制和自动控制。所述自动控制模式下，还设置有计时逻辑模块。

结合图1-2，下面介绍本实用新型的工作原理：

所述在线自清洁炉膛负压测量系统设置手动阀1，机组正常运行时手动阀1处于常开状态，保持吹扫空气畅通，在机组停运或者特殊情况下，根据相关要求需要可靠隔离该路气源时，手动阀1关闭。

所述在线自清洁炉膛负压测量系统设置总管电磁阀2，总管电磁阀2保持常闭状态，切断吹扫空气通路，当任一取样管需要吹扫时，总管电磁阀2开启。

所述在线自清洁炉膛负压测量系统设置压缩空气电磁阀3、4、5，压缩空气电磁阀3、4、5保持常闭状态，当各自对应的取样管需要吹扫时，接收电厂控制系统的指令，按照设计的逻辑顺序，相应的开启。

所述在线自清洁炉膛负压测量系统设置取样管电磁阀6、7、8，取样管电磁阀6、7、8正常情况下保持常开状态，使压力变送器正常投入使用，当各自的取样管需要吹扫时，接收电厂控制系统的指令，按照设计的逻辑顺利，相应的关闭。

所述在线自清洁炉膛负压测量系统设置压力变送器9、10、11，压力变送器9、10、11始终处于正常工作状态，持续将测量的负压信号传送到电厂控制系统，及时在清扫取样管时，变送器与炉膛负压系统隔离开来，变送器仍然在工作状态，只是此时的测量值不是炉膛负压的真实值，不能被控制系统用来参与调节、联锁、保护等控制功能。

所述在线自清洁炉膛负压测量系统设置压缩空气压力变送器13及其手动隔离门12，其手动隔离门12正常处于开启状态，当压缩空气压力变送器13需要检修维护时，手动隔离门12关闭，压缩空气压力变送器13正常情况下处于工作状态，正确测量压缩空气的压力，并将该压力信号传送到电厂控制系统，参与显示、报警以及逻辑判断。

所述在线自清洁炉膛负压测量系统设计了在线自清洁的顺序控制逻辑，以及显示、报警等功能的组态。这些功能皆在电厂DCS控制系统的上位机里面完成。这样的设计，可以方便运行人员根据需要进行手动操作。

所述在线自清洁炉膛负压测量系统的在线自清洁控制可以有两种工作方式，一种是自动控制方式，一种是手动控制方式。

正常情况下，投入自动控制方式，在上位机设计计时逻辑，运行人员可设定在线自清洁的频率，比如一周一次。当计时时间到，且满足在线自清洁的条件，自动启动在线自清洁顺控逻辑。其中在线自清洁的条件，可根据实际情况进行设计，比如三个负压测点均无坏质量、压缩空气压力正常，以及其他能够判断炉膛燃烧系统平稳的信号。

在线自清洁启动后，首先清洁取样管，第一步，在上位机的逻辑里，判断压力变送器9采集的炉膛负压信号没有坏质量且测量值正确，将压力变送器9采集的炉膛负压信号转为当前值，并保持不变，即固定该负压值不变。第二步，关闭取样管电磁阀6，确保上位机控制系统接收到取样管电磁阀6关闭的信号反馈。第三步，开启总管电磁阀2，确保上位机控制系统接收到总管电磁阀2开启的信号反馈，同时确认压缩空气压力变送器13送出的压力值在正常可用范围内。第四步，开启压缩空气电磁阀3，确保上位机控制系统接收到压缩空气电磁阀3开启的信号反馈，进行取样管的吹扫，同时开始计时。第五步，当吹扫时间达到(吹扫时间可以人为设定)，则关闭压缩空气电磁阀3，确保上位机控制系统接收到压缩空气电磁阀3关闭的信号反馈。第六步，开启取样管电磁阀6，确保上位机控制系统接收到取样管电磁阀6开启的信号反馈。第七步，上位机逻辑判断压力变送器9测量值无坏质量，且与步骤一保持的负压值偏差在一定范围内，则解除固定负压当前值，将压力变送器9测量的负压信号投入正常使用。同理，以相同的方法进行其他取样管的吹扫工作，最后关闭总管电磁阀2。然后，重新计时开始，等下一个周期吹扫时，自动启动上述在线自清洁顺控逻辑。任何时候有坏质量，则自动退出在线自清洁逻辑。

运行人员根据运行工况，以及实际需要，可以进行手动控制。所述在线自清洁系统的七个电磁阀都是可以远方独立操作的，为了确保机组运行的安全稳定，建议手动操作时，也应按照自动控制的顺控逻辑顺序，依次操作电磁阀。大大增加了控制的灵活性。

所述在线自清洁炉膛负压测量系统，具备系统状态自诊断功能，当任一个阀门的状态或者压力变送器测量值不正确时，则会保警告，提示运行人员及时检查。

所述在线自清洁炉膛负压测量系统，具备上位机显示功能，所有的信号传送到电厂控制系统，上位机进行组态，并设计画面显示，每一个操作步骤清晰可见，每一项操作都能做到成竹在胸。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种在线自清洁炉膛负压测量系统，其特征在于：

所述在线自清洁炉膛负压测量系统包括手动阀(1)、总管电磁阀(2)、第一压缩空气电磁阀(3)、第二压缩空气电磁阀(4)、第三压缩空气电磁阀(5)、第一取样管电磁阀(6)、第二取样管电磁阀(7)、第三取样管电磁阀(8)、第一压力变送器(9)、第二压力变送器(10)、第三压力变送器(11)、压缩空气压力变送器手动隔离门(12)、压缩空气压力变送器(13)；

所述第一压缩空气电磁阀(3)、第二压缩空气电磁阀(4)、第三压缩空气电磁阀(5)并联连接至炉膛系统与所述总管电磁阀(2)；

所述第一取样管电磁阀(6)、第二取样管电磁阀(7)、第三取样管电磁阀(8)分别对应连接至所述第一压缩空气电磁阀(3)、第二压缩空气电磁阀(4)、第三压缩空气电磁阀(5)。

2.如权利要求1所述的一种在线自清洁炉膛负压测量系统，其特征在于：所述第一压力变送器(9)、第二压力变送器(10)、第三压力变送器(11)分别对应连接至所述第一取样管电磁阀(6)、第二取样管电磁阀(7)、第三取样管电磁阀(8)。

3.如权利要求1所述的一种在线自清洁炉膛负压测量系统，其特征在于：所述压缩空气压力变送器(13)通过所述压缩空气压力变送器手动隔离门(12)连接至所述总管电磁阀(2)。

4.如权利要求1所述的一种在线自清洁炉膛负压测量系统，其特征在于：所述总管电磁阀(2)通过所述手动阀(1)连接至压缩空气母管。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种在线自清洁炉膛负压测量系统，其特征在于：

所述第一压力变送器(9)、第二压力变送器(10)、第三压力变送器(11)与电厂DCS控制系统通信连接。

6.如权利要求1-4任一项所述的一种在线自清洁炉膛负压测量系统，其特征在于：

所述测量系统还连接至上位机，所述上位机包括综合显示屏。

7.如权利要求1-4任一项所述的一种在线自清洁炉膛负压测量系统，其特征在于：

所述测量系统还包括系统状态自诊断系统，所述系统状态自诊断系统包括报警模块。

8.如权利要求1-4任一项所述的一种在线自清洁炉膛负压测量系统，其特征在于：

所述测量系统还包括控制模式切换模块，所述控制模式包括手动控制和自动控制。

9.如权利要求8所述的一种在线自清洁炉膛负压测量系统，其特征在于：

所述自动控制模式下，还设置有计时逻辑模块。

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