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      鍋爐脫硫系統控制(PLC觸摸屏)方案設計

      2013-12-07 中國環保技術網 我要評論(0) 字號:T | T
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      1 引言 近年來,環保項目煙氣脫硫得到了很大發展,在煙氣脫硫中,必需保證連續安全可靠脫硫,才能有效降低運行成本。因此,如何在保證控制安全可靠的前提下,實現低成本自動化,是脫硫自動控制設計者主要考慮的問

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      1  引言
                            
                        近年來,環保項目煙氣脫硫得到了很大發展,在煙氣脫硫中,必需保證連續安全可靠脫硫,才能有效降低運行成本。因此,如何在保證控制安全可靠的前提下,實現低成本自動化,是脫硫自動控制設計者主要考慮的問題。該控制系統是根據燃煤鍋爐脫硫系統操作規程及控制要求設計的,具有對燃煤鍋爐脫硫系統進行全自動智能控制及故障保護等功能。主要控制對象為風機、循環泵、補水泵。系統采用日本富士6寸單色觸摸屏作為顯示和操作平臺,以杭州家和公司鍋爐脫硫系統控制專用模塊PLM作為信息處理和中央控制單元;同時予留了標準的通訊接口,可與中央機房連網實現樓宇自控及遠程監控。
                            
                        控制系統采用世界著名工業控制品牌模塊,同時嵌入家和公司精心設計的工業控制軟件和控制外圍的工藝結構。該系統軟件不僅實現了鍋爐脫硫系統的手/自動控制、工況監控、歷史數據記錄、實時趨勢等一般的監控要求,還增加了家和公司針對近幾年鍋爐脫硫系統事故進行仔細分析和研究的成果,具備了豐富的故障檢測、故障報警、故障處理等功能,最大限度的保證了鍋爐脫硫系統的安全可靠運行。同時,家和公司對控制柜進行了專業的造型設計、數控制造,使得控制柜內部結構和外部造型更符合工業現場要求和人體工程學,使得鍋爐脫硫系統控制更加完美。PLM是一種與富士、三菱、DIGITAL等公司技術合作由杭州家和公司開發,面向鍋爐脫硫系統控制的專用模塊。
                        2  煙氣脫硫工藝簡介
                            
                        在熱電廠鍋爐生產運行過程中,由燃煤產生的含SO2熱態氣體直接進入反應器,同時霧化后的石灰漿和循環水也注入反應塔,中和反應生成亞硫酸鈣,進一步氧化后生成硫酸鈣,再經分離器,硫酸鈣沉淀結晶為石膏直接排出,以備回收利用;另一部分脫硫后的煙氣經過除塵器,除去煙塵霧滴,再加壓經煙囪排出。 
                        由于我國的能源以燃煤為主,從工業生產到居民生活都離不開燃煤提供的能源,而工業生產的性質、規模、城市居民的密集度、季節變化等因素都決定了燃煤排放煙氣量的不確定性,這就要求反應塔中石灰漿的量要與燃煤排出的待中和的SO2氣體量相匹配。因此,通常采用變頻器控制石灰水泵的頻率,進而控制反應塔中石灰漿的量。
                        3  鍋爐脫硫系統控制功能簡介
                            (1)整個鍋爐脫硫系統控制器設計了電腦及強電兩部分。
                            
                        (2)鍋爐脫硫系統控制柜具有較強的人工智能,觸摸屏以全中文菜單方式顯示,以人機對話方式與鍋爐脫硫系統用戶交互信息,給操作者帶來極大方便。
                            
                        (3)鍋爐脫硫系統控制器實時采集鍋爐脫硫系統各項工況信號,并軟件處理分析,實時監控鍋爐脫硫系統的正常、安全運行。其主要功能為:
                            ● 
                        現場信號采集:采集現場溫度、壓力、水位等信號,進行信號處理、計算。并保存數據以方便用戶查閱,同時對鍋爐脫硫系統全自動運行進行實時監控。確保鍋爐脫硫系統的正常、安全運行。
                            ● 設置鍋爐脫硫系統運行參數;設置鍋爐脫硫系統全自動運行所需溫度、壓力、時段等參數。
                            ● 
                        信息處理:將現場采集的信號進行智數據分析統計處理,完成故障預測、故障處理、控制熱系統設備、熱系統防凍控制、數據查詢打印、智能模糊控制鍋爐脫硫系統運行等工作;
                            ● 動識別故障并保護:發生故障時,軟件自動識別故障,保護鍋爐脫硫系統及附屬設備安全。
                            ● 通訊功能:通過RS-485通訊可把工況數據實時傳送至中心機房并接收中心指令,控制鍋爐脫硫系統相關設備運行。
                            ● 
                        軟手動功能:在此狀態下,可以直接對循環泵、補水泵、風機等負載進行操作。用軟手動操作時,將嚴格遵循風機負荷的工作時序及循環泵的連鎖關系。
                            ● 防凍功能:為防止管道爆裂,系統在冬季嚴寒狀態下設有防凍功能。
                        4  自動控制系統各子系統
                        4.1 燃燒器自控
                            (1)控制系統進入上班時即啟動循環泵。循環泵處于開狀態時,才能開啟燃燒器。
                            (2)當系統內出水溫度低于設定的出水溫度下限值時,啟動燃燒器進入二段火燃燒狀態。
                            (3)當系統內出水溫度高于設定的出水溫度下限值時關二段火,轉入一段火燃燒狀態。
                            (4)當出水溫度高于設定的出水溫度上限值時,進入停止循環泵。
                        4.2 循環泵自控
                            設備進入上班后即開循環泵。下班時關循環泵。
                        4.3 補水泵自控
                            ● 當回水壓力低于設定的壓力下限值時,啟動補水泵。同時,提示:開補水泵;
                            ● 當出水壓力高于設定的壓力上限值時,關閉補水泵。同時,提示:關補水泵。
                        5  故障報警及保護
                            (1)系統報警:脫硫系統如果因各種原因不能正確運行故障連鎖。
                            (2)出水壓力超高:出水壓力超高限時,故障連鎖。
                            (3)回水壓力超低:回水壓力超低限時,故障連鎖。 
                            (4)煙氣壓力異常:管道燃煤壓力超壓或低壓時,故障連鎖。
                            (5)鍋內水溫超溫:鍋爐脫硫系統出(回)水溫度大于設定超溫溫度時,報警停機,開循環泵。
                            (6)鍋爐脫硫系統煙氣超溫:鍋爐脫硫系統排煙溫度超溫時,故障連鎖。
                            (7)鍋內缺水保護:鍋內水位低于警戒水位時,故障連鎖。
                            (8)溫度傳感器故障
                            ● 出(回)水溫度傳感器發生斷路或短路故障時,故障報警;
                            ● 煙道溫度傳感器短路或斷路時,故障報警。
                            (9)壓力傳感器故障:出(回)水壓力傳感器斷路或短路時,故障連鎖。
                            (10)循環泵故障: 循環泵啟動后,控制柜檢測不到流量信號時,故障連鎖。
                            (11)鍋爐脫硫系統煙氣超溫連鎖:鍋爐脫硫系統煙氣溫度超過限定值時,故障連鎖。
                            (12)斷電保護:系統具有端點記憶及切斷輸出設備功能。
                        6  其它主要功能
                        6.1 定時功能    
                            
                        該控制系統可以通過對定時功能操作,使系統自動進入上班或下班狀態??刂葡到y可在365天內設置四組定時時段,不同季節時段用戶可以設置不同的溫度范圍。
                        6.2 信息記錄與查詢功能
                            
                        控制系統在正常工作時,每隔一個時間段記錄鍋爐脫硫系統運行工況數據,包括出水溫度、回水溫度、鍋爐脫硫系統出水壓力、鍋爐脫硫系統回水壓力、燃燒器、補水泵等負載累計運行時間、設備運行狀況等。當故障發生時系統將及時記錄故障信息。觸摸屏可存儲一個月信息量,自動生成工作報表及故障記錄,存儲的信息可通過查詢鍵在觸摸屏上查詢,也可打印輸出。
                        6.3 幫助功能
                            
                        可通過按“?幫助”鍵,進入觸摸屏幫助功能窗口,窗口內有觸摸屏操作使用、維護、故障排除等相關信息的描述,便于初學者更快的熟悉控制系統的操作應用。
                        6.4 密碼認證
                            開/關機、參數設置、手動操作,需輸入密碼,只有經驗證密碼后,才有權進入相應的功能模塊。
                        6.5 防凍保護功能
                            ● 在控制系統處于自動狀態時,每隔30分鐘啟動一次循環泵,啟動30分鐘后停泵;
                            ● 如果防凍開關動作,控制系統自動啟動循環泵,當回水溫度超過25℃時,關閉燃燒器,退出防凍狀態。
                        7  系統原理框圖
                            系統原理框圖如附圖所示。
       
                        附圖  系統原理框圖
                         8  顯示與操作功能描述
                            
                        控制柜采用日本富士公司6寸單色觸摸屏作為信息顯示和操作平臺。每幅畫面,可通過按鈕、鍵盤進行修改及操作。每幅畫面左上角畫面名稱,右上角為當前日期和時間。各畫面和功能設置說明如下: 
                         
                            (1)“工況監控”畫面描述
                            運行方式選擇:顯示“定時自動”、“非定時自動”、“手動操作”、“未定義”;
                            鍋爐脫硫系統運行狀態:上班/下班;
                            出水壓力狀態:出水壓力狀態(正常/異常);
                            回水壓力狀:回水壓力狀態(正常/異常);
                            燃燒器狀態:電源開/關、火力狀態、燃燒負荷;
                            鍋內溫度狀態:出水溫度/回水溫度(正常/異常);
                            排煙溫度狀態:排煙溫度值、溫度正常/異常;
                            系統設備狀態:補水泵、循環泵狀態。
                            (2)主要按鍵功能描述
                            主菜單鍵:按該鍵,進入“主菜單”畫面,以作參數設置、查詢等工作;
                            歷史記錄:按該鍵,進入“歷史記錄查詢”畫面,以查看各受控設備歷史運行情況;
                            故障查閱:按該鍵,進入“故障查閱”畫面,以查看歷史故障情況;
                            
                        下一頁:因頁面無法放置所有參數及設備符,下一頁顯示的是出水溫度、回水溫度、排煙溫度、出水壓力、回水壓力及一些設備狀態的現場數據;
                            急停鍵:此鍵為系統異常時使用,慎用!
                            復位鍵:故障消除、急停消除都須雙擊復位鍵;
                            上/下班鍵:僅供非定時自動時使用。
                        9  結束語
                            
                        本系統投入運行半年來,穩定可靠,噴吹量大幅度提高,以低成本及完善的功能贏得了鍋爐操作人員的好評。通過這次成功的設計實踐,我們認為,一套控制系統的設計不能一味求大、求先進。采用集中控制還是分散控制,應充分考慮系統的工藝特點、投資成本。以PLC為控制核心的煙氣脫硫控制系統,采用PLC和變頻器控制石灰漿泵機后, 
                        可以實現全自動實時監控運行,SO2儀器分辨率高,節能環保,脫硫效率高,脫硫劑利用率高。脫硫裝置具有人機界面友好、操作簡單、運行可靠、負荷適應性強、管理方便等特點。使原有煙氣脫硫設備得到改進和完善,不僅適合在新的煙氣脫硫系統中采用,也適合舊設備改造。
        

      【責任編輯:管理員 TEL:400-666-4470】

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