启动锅炉控制系统改造

启动锅炉控制系统改造

张廷锋

(浙江大唐国际绍兴江滨热电有限责任公司 浙江省绍兴市  312366) 

摘  要本文介绍我厂2×50t/h燃气蒸汽锅炉（燃用天然气）控制系统由PLC改为DCS的具体方案。详细论述了原PLC系统的拆除与新的程控逻辑,并且针对施工方案在现场实施过程中存在的问题，提出了改造方案。以此方案为基础，完成了启动锅炉控制系统的全面改造。

关键词   PLC;DCS；程控逻辑；施工方案

前言  采用现有OVATION 的DCS系统的远程I/O控制功能，实现启动锅炉的远程操作和监视，能够达到如下效果：控制系统的统一，提高了电厂控制的自动化水平，提高了现场设备的维护效率、控制平台的统一，消除了数据的孤岛，增强系统数据的互动，保障了电厂完整的控制功能和数据监视模式、控制平台的统一、软件的一致、组态的便捷，为机组大顺序控制的实现创造了有利条件、控制系统软件的统一，利于检修人员的集中掌握，方便了系统的维护、控制系统硬件的统一，减少备件的储备，同时也为热控检修的统一管理提供便利。

1、改造的背景及必要性

某电厂建设规模为两套400MW等级、“F”系列高效单轴联合循环热电联产机组。配备了两台2×50t/h燃气蒸汽锅炉（燃用天然气）。现场锅炉本体和燃烧器分属不同厂家，分别使用了施耐德和西门子的PLC控制系统，各自独立实现功能，且互相之间联络及兼容性较差。由于PLC版本较低，所供I/O点数量有限，无法实现对燃气锅炉的顺控控制，运行需长期留有人员在现场控制室。

前期施工过程中，内部接线混乱，厂家无法提供完整准确的终版图示。因此，实际运行中，在发生跳炉后，维护人员无法准确查出造成跳炉的根本原因。

设备、机柜电源混乱：现场中除了PLC、燃烧器机柜分别从电气MCC间抽屉取电源，其他内部电源无明确标示，甚至出现现场气动门电磁阀电源从PLC机柜内部接取、不同现场设备在燃烧器柜内公用一路电源的现象，给设备维护及使用造成了极大的不便，急需改造。

2、改造方案的描述

启动锅炉燃烧器包括燃烧调整，启动锅炉的所有设备都由目前主机使用的DCS控制系统控制，改造后的启动锅炉类似目前我厂化学水系统就地设置操作员站，运行人员可选择集控室监视和操作或就地电子间监视和操作启动锅炉任何设备。

对电源系统，网络系统，控制柜，操作站进行改造。控制器电源改由公用电源柜提供2路电源，操作站配置电源切换装置，就地设备原使用MCC间抽屉柜电源的不做变动，原使用PLC控制柜内电源的修改为#1电子间电磁阀柜供电，在原有启动锅炉控制室与MCC间墙壁上，添加2个电源柜，分别将原先使用PLC电源的设备全部统一接至该电源柜内，每个设备由独立空开控制，主要涉及到燃烧器的点火电磁阀、火检、电磁阀组、点火变压器以及天然气放散阀。原有3台水泵分为#1、#2、#3，其中1号启动锅炉包含#2给水泵，2号启动锅炉包含#3给水泵，#1给水泵作为两台炉的公用备用泵使用。网络方面就地DCS控制柜不带CPU控制器，卡件收集完信息后通过光纤将信号送入1号机组设备电子间主机11号控制器（冗余配置），就地操作员站通过光电转换器、光纤与1号机组设备电子间网络柜交换机相连，调取主机控制器数据（冗余配置）。控制柜方面将1、2号启动锅炉控制柜分开控制，可以停运任一套启动锅炉控制设备，每台启动锅炉配有一个DCS远程控制柜，以及电源图、网络图、接线图、I/O清单。操作员站方面1、2号机组公用就地1台电脑操作2台启动锅炉设备，DCS（集控室）能监视和控制设备参数。

3、对现场设备的控制逻辑优化

燃烧器顺控

3.1.开始启动

设备自检状态确认：风压开关（常开）、燃气开关低（常闭）、燃气开关高（常闭）、风门调节阀位置偏差小于4、燃气调节阀位置偏差小于4

3.2主气阀组检漏

检前阀：开启主气阀（后阀）3秒然后关闭，在随后的30秒内只要检漏开关检测到有气，则说明前阀即主气阀（前阀）漏气；如检漏开关没有检测到有气，则认为主气阀（前阀）不漏气；

检后阀：如主气阀（前阀）不泄漏，则主气阀（后阀）打开3秒然后关闭，检漏开关应该动作，在随后的30秒内如检漏开关断开，则说明主气阀（后阀）漏气。

不管前阀或后阀漏气，所有阀门复位；

3.3燃烧器风机启动

启动风机，安全时间（15秒）内风压开关检测有没有风压信号，如有就继续下去，若没有则报警。

3.4风门前吹扫

风门打开到设定的最大位置40%开始前吹扫，要一段时间（300S）后，风门关闭到点火位置（10%）。

3.5点火枪点火

燃气调节阀到点火位置（10%），风门档板调节到点火位置（5%），然后：

点火变压器点火，点火电磁阀打开，安全时间内（8S）正常有点火火焰信号出现，没有的就停止点火，运行后吹扫，风门又开到最大位置（40%），安全时间后，风门关闭。如有火焰则关闭点火变压器，点火电磁阀还是保持打开状态。

3.6主火点火

2个主气阀同时打开，安全时间内正常有主火火焰信号出现，没有的就停止点火，运行后吹扫，风门又开到最大位置，安全时间后，风门关闭。如有主火焰，燃气调节阀和风门调节阀运行到小火位置（气阀10%，风阀5%）。

3.7负荷调节正常运行 

点火正常后，A手动调节负荷，给定一个负荷，负荷值和气调节阀联锁，风门调节阀自动跟踪。风门和气阀的对应值预先设好。B 自动调节，根据蒸气的压力PID运算后自动调节负荷。

3.8后吹扫

在点火阶段和负荷调节阶段，由于故障停机或手动停机，均自动进入后吹扫程序。后吹扫时，所有阀位复位，打开风门调节阀。开始后吹扫计时，时间现场调试时设定，后吹扫结束，关闭风门，恢复至停机状态。

4、施工过程中遇到的问题及解决措施

4.1、锅炉本体上所装热偶较多，无法全部接入机柜。

每台燃气锅炉本体所装热偶为20支，所装范围涉及到锅炉下降管壁温，汽包上、下壁温，过热器入口母管壁温，过热器出口壁温。由于该批次热偶在安装时，燃气锅炉现场施工已经完成，重新往控制柜敷设电缆工作量较大，已不现实。因此在保证锅炉温度参数记录的同时，选取了JCGTP－800E型模拟量测量采集器，通过与DCS机柜内LC卡的通讯，实现了全部温度的上传。

5、改造效果

当现场现出任何的异常情况，可通过监控系统和上位机系统清晰的看出问题。有设备出现故障、上位机同时报警并停止该设备的运行，相应地计算机作故障情况记录，方便设备故障排除、管理、维护等，不再会出现跳炉、无法启炉等问题无法查找原因的情况。从第一台燃气锅炉改造完成后点火成功，至今已两个多月，燃气锅炉一直稳定运行，从未出现过上述问题，保证了系统设备的安全运行的同时，也保证了我厂对外供热的经济性。

启动锅炉系统实现远程操作和监视，启动锅炉就地可以不设值班人员，至少节省运行的两个岗位，减少全厂的定员，节省费用35万元/年。同时也契合了大唐国际安全生产长效机制管理体制中的坚持集控运行制的理念。

6、参考文献

[1]沈从奇.艾默生Ovation系统.中国电力出版社.2012年3月

[2]电力行业热工自动化技术委员会.火电厂热控系统可靠性配置与事故预控.中国电力出版社.2010年7月

[3]中华人民共和国国家发展和改革委员会.火力发电厂锅炉炉膛安全监控系统技术规程.2008年6月

1