陳哲盼， 劉 洋

發(fā)電技術(shù)

氣力飛灰輸送系統(tǒng)在maxDNA上的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳哲盼， 劉 洋

（華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030）

某2×300MW機(jī)組電廠的氣力飛灰輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)為分散控制系統(tǒng)maxDNA控制。在充分分析了用戶需求和該系統(tǒng)的特性后，設(shè)計(jì)了一種開(kāi)放式氣力飛灰輸送系統(tǒng)控制策略。飛灰輸送設(shè)備按功能及區(qū)域被劃分為10個(gè)輸送組，主體控制策略為30個(gè)順控的組合。友好且開(kāi)放的界面設(shè)計(jì)，使運(yùn)行人員能夠靈活而有效的調(diào)整控制參數(shù)，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。目前，該廠的飛灰輸送系統(tǒng)已經(jīng)投入正常運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的控制策略安全、穩(wěn)定和高效。

氣力飛灰輸送系統(tǒng)； maxDNA； 界面設(shè)計(jì)； 順控

0 引言

某電廠的氣力飛灰輸送系統(tǒng)為正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)[1，2]。目前，國(guó)內(nèi)大部分電廠的氣力飛灰輸送系統(tǒng)采用廠家提供的PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)倉(cāng)泵[2]相關(guān)閥門(mén)的順序控制。但是PLC控制較為依賴廠家的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)，在后續(xù)的維護(hù)升級(jí)中比較困難，也不利于全廠控制的一體化。電廠的飛灰輸送系統(tǒng)經(jīng)常因?yàn)楣r和燃料的變化以及閥門(mén)的老化、損壞等原因出現(xiàn)堵煤現(xiàn)象，固定的控制參數(shù)難以取得理想的控制效果。為了解決這個(gè)問(wèn)題，該電廠飛灰輸送系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為由該廠的分散控制系統(tǒng)maxDNA控制。本文通過(guò)對(duì)氣力飛灰控制系統(tǒng)特性的分析并結(jié)合maxDNA系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種開(kāi)放式氣力飛灰控制策略，并在調(diào)試過(guò)程中投入使用。運(yùn)行結(jié)果表明該控制策略穩(wěn)定而高效。

1 氣力飛灰輸送系統(tǒng)介紹

1.1 氣力飛灰輸送過(guò)程概述

機(jī)組啟動(dòng)后，煙氣順序經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器、靜電除塵器、袋式除塵器時(shí)，由于自身重量和除塵器的功能，飛灰逐漸過(guò)濾、沉積在灰斗內(nèi)?；叶穬?nèi)的灰再通過(guò)下方的輸送倉(cāng)泵，用廠用空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，通過(guò)輸灰管道輸送至灰?guī)齑鎯?chǔ)。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，由于系統(tǒng)特性及除塵設(shè)備功能的區(qū)別，灰量的分布具有較大的差別。煙氣通過(guò)空氣預(yù)熱器時(shí)的沉積灰量約占總飛灰量的5%，剩余煙氣的飛灰有將近90%的飛灰是通過(guò)靜電除塵器去除的，剩余的5%左右細(xì)灰則通過(guò)袋式除塵區(qū)除去。由于灰量分布的極度不均勻，導(dǎo)致了飛灰輸送系統(tǒng)就必須有對(duì)應(yīng)的特定輸送設(shè)計(jì)才能安全、可靠的保證機(jī)組生產(chǎn)。本文研究的主要內(nèi)容就是通過(guò)maxDNA系統(tǒng)來(lái)控制輸送倉(cāng)泵的相應(yīng)氣動(dòng)閥門(mén)，來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定而高效地將灰斗中的灰輸送至灰?guī)臁?/p>

1.2 氣力飛灰輸送設(shè)備組成及分布

某2×300MW機(jī)組電廠的1號(hào)機(jī)組飛灰輸送系統(tǒng)如圖1所示，按區(qū)域可分為完全對(duì)稱的A、B兩個(gè)區(qū)域。如圖1中左側(cè)A區(qū)域所示，從下至上分別為空預(yù)器飛灰輸送子系統(tǒng)、電場(chǎng)區(qū)飛灰輸送子系統(tǒng)和布袋區(qū)飛灰輸送子系統(tǒng)。

下面本文以A側(cè)區(qū)域?yàn)槔榻B各子系統(tǒng)的組成，B側(cè)區(qū)域與A側(cè)區(qū)域?qū)ΨQ分布。空預(yù)器飛灰輸送子系統(tǒng)包含一個(gè)輸送組（簡(jiǎn)稱A00），主要用于輸送煙氣通過(guò)空預(yù)器時(shí)沉積在灰斗中的飛灰，主要組成部分為：1個(gè)輸送倉(cāng)泵，7個(gè)支持遠(yuǎn)控功能的氣動(dòng)閥門(mén)：排氣閥、進(jìn)料閥、進(jìn)氣閥、出料閥、大旁路閥、小旁路閥及切換閥，若干就地手動(dòng)門(mén)，及對(duì)應(yīng)輸送管道。A側(cè)靜電區(qū)飛灰輸送系統(tǒng)，由2個(gè)輸送組A01、A02組成，A01和A02輸送組均包含2個(gè)輸送倉(cāng)泵、2個(gè)排氣閥、2個(gè)進(jìn)料閥、1個(gè)進(jìn)氣閥和1個(gè)出料閥。A01和A02共用大旁路閥、小旁路閥和反抽閥。A側(cè)布袋區(qū)分為一布袋和二布袋，對(duì)應(yīng)稱為A21 和A31輸送組。A21和A31分別有4個(gè)輸送倉(cāng)泵，4個(gè)進(jìn)料閥、1個(gè)進(jìn)氣閥、1個(gè)出料閥，與對(duì)側(cè)的B21和B31共用大、小旁路閥。

2 飛灰輸送系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

2.1 基本的飛灰輸送步序

1號(hào)機(jī)組的飛灰輸送相關(guān)設(shè)備可細(xì)分為10個(gè)輸送組，可供分散控制系統(tǒng)maxDNA控制的閥門(mén)共有68個(gè)，同時(shí)還設(shè)計(jì)有4個(gè)氣路壓力測(cè)點(diǎn)、2個(gè)灰路壓力測(cè)點(diǎn)和2個(gè)高料位信號(hào)。若能利用好這6個(gè)壓力測(cè)點(diǎn)，通過(guò)周期性的開(kāi)關(guān)這些閥門(mén)，就可以實(shí)現(xiàn)飛灰的安全、穩(wěn)定輸送。

以輸送組A00為例，要想實(shí)現(xiàn)其對(duì)應(yīng)灰斗內(nèi)的飛灰輸送，至少需要以下三個(gè)步序：

（1）打開(kāi)排氣閥一段時(shí)間，釋放上一次輸送過(guò)程留下的殘壓，平衡輸送倉(cāng)泵與灰斗之間的壓力。

（2）打開(kāi)進(jìn)料閥一段時(shí)間，將灰斗里的灰下落到輸送倉(cāng)泵中。

（3）打開(kāi)進(jìn)氣閥、出料閥、切換閥和小旁路閥一段時(shí)間，利用壓縮空氣將灰輸送到灰?guī)臁?/p>

有了上述幾個(gè)步驟后，運(yùn)行人員就可以通過(guò)手動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)一個(gè)飛灰的輸送過(guò)程。但是，要想在自動(dòng)順控的模式下實(shí)現(xiàn)這10個(gè)輸送組互不干擾的周期性有效輸送，僅考慮上面這三個(gè)步驟是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

2.2 存在的問(wèn)題

（1）1號(hào)機(jī)組灰斗區(qū)的灰到灰?guī)斓墓苈分辉O(shè)計(jì)了兩路除灰管道和一路細(xì)灰管道。A區(qū)域的空預(yù)器輸送組A00和靜電場(chǎng)輸送組A01和A02共用一條粗灰管路，B區(qū)域的空預(yù)器輸送組B00和靜電場(chǎng)輸送組B01和B02共用一條粗灰管路，布袋區(qū)的輸送組共用一路細(xì)灰管道。如果同一管路上的輸送組同時(shí)輸送，容易因?yàn)榛伊刻蠖诠艿澜涌诤凸战堑忍幵斐啥旅骸?/p>

（2）A01、A02、A21、A23輸送組共用一路氣源母管，某一輸送組在輸送時(shí)，整個(gè)管道的壓力會(huì)驟降，這時(shí)另外兩個(gè)輸送組再進(jìn)料輸送的話，會(huì)因?yàn)闅鈮翰粔蚨鵁o(wú)法順利輸送。時(shí)間久了，也非常容易造成堵煤。

（3）1號(hào)機(jī)組輸灰所用的壓縮空氣由三臺(tái)廠用空壓機(jī)產(chǎn)生，正常運(yùn)行時(shí)，采用兩用一備的形式。飛灰輸送系統(tǒng)投入運(yùn)行一段時(shí)間發(fā)現(xiàn)，如果飛灰輸送用氣過(guò)于頻繁，那么兩臺(tái)空壓機(jī)的出力就顯得不夠，氣源壓力會(huì)慢慢下降到不足以支持飛灰的輸送。

2.3 改進(jìn)后的飛灰輸送步序

針對(duì)多個(gè)輸送組同時(shí)輸送容易造成堵灰的情況，在輸送步驟中加入排隊(duì)步序，既同一灰路或者氣源的輸送組有在輸送時(shí)，其他輸送組進(jìn)入排隊(duì)步序，等當(dāng)前輸送的輸送組輸送完畢后再按一定的順序輸送。針對(duì)氣源壓力不足的情況加入等待步序，一個(gè)輸送組輸送完一個(gè)周期后，進(jìn)入等待步序，運(yùn)行人員可以在線設(shè)置等待時(shí)間，等待時(shí)間倒計(jì)時(shí)結(jié)束后重新開(kāi)始新一輪的輸送。加入等待步序后，還可以根據(jù)不同輸送組的的重要性和灰量分布的不同來(lái)設(shè)置等待時(shí)間來(lái)適應(yīng)工藝需求。另外，為了使飛灰輸送效率更高，在開(kāi)出料閥輸送前先開(kāi)進(jìn)氣閥一段時(shí)間，實(shí)現(xiàn)一個(gè)加壓流化的過(guò)程[3]，再開(kāi)啟小旁路閥和出料閥將飛灰輸送至灰?guī)臁Ｗ詈蟮玫降娘w灰輸送流程設(shè)計(jì)見(jiàn)表1。

2.4 防堵步序設(shè)計(jì)

在上文的輸送步序中已從若干角度考慮了飛灰輸送的防堵問(wèn)題，在一定程度上降低了堵灰的可能性，但是實(shí)際運(yùn)行時(shí)工況復(fù)雜多變，例如閥門(mén)的不及時(shí)動(dòng)作、輸送氣壓不夠等問(wèn)題均仍有可能造成堵灰。堵灰后若仍按照飛灰輸送步序進(jìn)行輸送會(huì)加劇堵灰的程度，因此在輸送時(shí)可以通過(guò)檢測(cè)氣路壓力或灰路壓力來(lái)判斷是否發(fā)生了堵灰。若發(fā)生了堵灰，則從輸送步序跳轉(zhuǎn)到防堵步序進(jìn)行清堵，清堵成功后重新回到加壓流化步序進(jìn)行輸送。

表1 飛灰輸送流程

下面以A01為例，簡(jiǎn)單介紹下防堵步序的流程，A01輸送步序達(dá)到最小輸送時(shí)間后，檢測(cè)A01灰路壓力，若大于防堵定值0.3MPa，則會(huì)進(jìn)入防堵步序，開(kāi)大旁路，5秒后重新檢測(cè)灰路壓力，若小于0.2MPa則防堵結(jié)束，重新加壓流化。若灰路壓力沒(méi)有降低，反而接近氣路壓力，則關(guān)閉小旁路閥、大旁路閥和出料閥進(jìn)行憋壓，再開(kāi)啟大旁路閥、小旁路閥，最后開(kāi)出料閥，5秒后檢測(cè)壓力是否小于0.2MPa，若滿足則防堵結(jié)束，若不滿足則開(kāi)啟反抽閥一段時(shí)間，反抽閥仍然起不到作用的話再重新憋壓，開(kāi)大旁路，如此往復(fù)直至清堵成功。值得注意的是，為了避免防堵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響其他輸送組輸送，設(shè)置了最長(zhǎng)防堵時(shí)間，超過(guò)后自動(dòng)退出輸送順控，關(guān)閉該輸送組所有閥門(mén)，報(bào)警提示。

3 飛灰輸送控制在maxDNA上的實(shí)現(xiàn)

3.1 maxDNA系統(tǒng)介紹

該廠采用的分散控制系統(tǒng)是maxDNA系統(tǒng)[4]，圖1所示的畫(huà)面是由maxDNA系統(tǒng)中的maxVUE編輯軟件生成的。maxVUE是一個(gè)功能十分齊全的圖形化組態(tài)軟件，用來(lái)建立和觀察控制過(guò)程的圖形畫(huà)面。maxDNA系統(tǒng)的控制策略邏輯組態(tài)是由maxDPUTools軟件實(shí)現(xiàn)的。maxDPUTools的功能算法塊分為八大類(lèi)，共60多個(gè)常用算法塊，若干功能塊還可以組成封裝生成大的對(duì)象，來(lái)實(shí)現(xiàn)特定的功能。飛灰輸送控制系統(tǒng)就用到了該系統(tǒng)的一個(gè)定制功能塊SEQ，用來(lái)實(shí)現(xiàn)順序控制。

3.2 控制流程設(shè)計(jì)

一個(gè)輸送組的輸送流程由兩個(gè)SEQ塊實(shí)現(xiàn)，分別命名為SEQ1和SEQ2。輸送組的防堵步序由SEQ3來(lái)實(shí)

現(xiàn)。整個(gè)飛灰輸送控制共有10個(gè)輸送組，由30個(gè)SEQ功能塊構(gòu)成了該控制策略的框架。

圖2為輸送組的控制流程。等待步序、排氣步序、進(jìn)料步序、排隊(duì)步序由SEQ1順控實(shí)現(xiàn)，在排隊(duì)步序時(shí)判斷同一灰路或氣路上的其他輸送組是否在加壓流化或者輸送步序，若沒(méi)有則進(jìn)入SEQ2順控進(jìn)行加壓流化和輸送步序，輸送達(dá)到最小輸送時(shí)間后判斷灰路壓力是否大于防堵壓力，若大于則進(jìn)入防堵步序，防堵步序結(jié)束后重新進(jìn)入加壓流化步序輸送。若灰路壓力小于關(guān)泵壓力0.08MPa，則輸送成功，重新進(jìn)入等待步序，開(kāi)始下一個(gè)輸送周期。

4 其他設(shè)計(jì)要點(diǎn)介紹

（1）為了提高系統(tǒng)的開(kāi)放性，飛灰控制系統(tǒng)的一些參數(shù)被設(shè)置成在線可修改模式，包括：等待時(shí)間設(shè)定值、進(jìn)料時(shí)間設(shè)定值、開(kāi)泵壓力、最小輸送時(shí)間、關(guān)泵壓力、防堵壓力等。通過(guò)調(diào)試過(guò)程中給出一定區(qū)間的建議值，后續(xù)通過(guò)運(yùn)行人員的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)不斷的修正，最后得到一組滿意的控制參數(shù)。這種設(shè)計(jì)和專(zhuān)家控制的理念有點(diǎn)類(lèi)似，在投產(chǎn)運(yùn)行后運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)就是專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，而本系統(tǒng)的人機(jī)界面為專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)用提供了一個(gè)非常好的平臺(tái)。

（2）在運(yùn)行人員點(diǎn)擊順控啟動(dòng)時(shí)會(huì)先判斷當(dāng)前的灰路壓力，如果當(dāng)前的灰路壓力大于防堵壓力，那么會(huì)有彈窗提示當(dāng)前管道已堵，順控?zé)o法啟動(dòng)。這樣就能避免運(yùn)行人員誤操作，在灰路已堵的情況下運(yùn)行順控再往管道里輸灰，增加清堵的難度。

（3）操作界面上每個(gè)輸送順控都設(shè)計(jì)有急停按鈕，當(dāng)點(diǎn)擊急停按鈕時(shí)，會(huì)給該輸送組的所有閥門(mén)發(fā)送保護(hù)關(guān)信號(hào)來(lái)關(guān)閉閥門(mén)。這樣能夠迅速退出當(dāng)前運(yùn)行的狀態(tài)，在管道泄漏往外噴灰或者灰路堵死需要人工清理時(shí)回到一個(gè)較為安全的狀態(tài)。

（4）分析了所有可能引發(fā)順控失敗的原因，在組態(tài)中記錄下當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，在順控失敗后，以光字牌的形式報(bào)警提示，以便運(yùn)行人員盡早的發(fā)現(xiàn)和診斷故障原因，做出有效的應(yīng)對(duì)。

5 結(jié)語(yǔ)

自飛灰輸送系統(tǒng)投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行狀況良好，能夠可靠的實(shí)現(xiàn)飛灰的周期性輸送。該系統(tǒng)對(duì)于保障高效性和安全性的設(shè)計(jì)得到了很好的驗(yàn)證。在該廠的分散控制系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的控制，促進(jìn)了全廠控制一體化的進(jìn)程。maxDNA系統(tǒng)目前在國(guó)內(nèi)的新建電廠得到了廣泛的應(yīng)用與推廣，本文介紹了如何使用maxDNA的SEQ功能塊來(lái)組合實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的順控，為其它使用了maxDNA系統(tǒng)的電廠的調(diào)試和優(yōu)化改造提供了一定的借鑒意義。

[1]郝云馮，胡玲玲.正壓濃相氣力輸灰系統(tǒng)故障原因分析及處理對(duì)策[J].能源與環(huán)境，2014，（2）：19，20.

[2]周偉朵.某2×1000MW機(jī)組電廠的氣力除灰型式選擇[J].能源與節(jié)能，2011，（8）：80，81.

[3]蘇玉巖.飛灰正壓濃相氣力輸送系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行實(shí)踐-大唐桂冠合山發(fā)電有限公司2×330MW氣力輸送系統(tǒng)技改工程[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，（10）：25～27.

[4]吳科，馬振華，朱能飛，等.國(guó)產(chǎn)maxDNA大型分散控制系統(tǒng)在1000MW機(jī)組一體化控制中的應(yīng)用[J].華電技術(shù)，2015，（8）：6～9.

Design and Implementation of Pneumatic Flay Ash Conveying System on maxDNA

CHEN Zhe-pan， LIU Yang

（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Pneumatic flayashconveyingsysteminapowerplantwith2×300MW unitisdesignedtobecontrolledby maxDNA distributedcontrol system.Afterafull analysisoftheusers'needsandthecharacteristicsof fly ashconveyingsystem，wedesignedanopenflyashconveyingsystemcontrol strategy.Equipmentforflyashconveyingisdividedinto10transportgroupbyfunctionareaandthemaincontrol strategyisacombinationof30sequence.Friendlyandopendesignforinterfacemakesflexibleandeffectiveadjustmentofthecontrol parameterstoimprovethestabilityandefficiencyofthesystemby operatorCurrently，thisplant'sflyashconveyingsystemhasbeenputintonormal operation，theresultsshowthatthecontrol strategydesignedtosecure，stableandefficient.

pneumaticflayashconveyingsystem； maxDNA； interfacedesign； sequence

TM621

B

2095-3429（2016）03-0030-04

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.03.006

2016-02-22

修回日期：2016-04-13

陳哲盼（1990-），男，浙江天臺(tái)人，碩士，從事大型火力發(fā)電廠熱控調(diào)試、分散控制系統(tǒng)研發(fā)等工作；

劉 洋（1980-），男，湖南懷化人，工程師，從事大型火力發(fā)電廠熱控調(diào)試、節(jié)能、性能試驗(yàn)等方面工作。