除尘器

可编程控制器在热电公司布袋除尘器中的应用

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-03-08 14:05:45

摘要:介绍了西门子可编程控制器在井神热电公司布袋除尘控制系统中的应用。该系统在硬件结构上采用上、下位机双机热备用冗余结构,提高了监控系统的可靠性。该系统自2007年9月投入运行以来,系统运行正常、稳定,故障率为零,达到了预期的效果。文中着重介绍可编程控制器软件编程逻辑及其硬件实现的方法。

关键词:控制系统;布袋除尘器;可编程控制器

随着我国对环境保护越来越重视,对电力工业的烟气排放有了更高的要求,目前《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-200X版已经由国家环境保护总局发布,第三时段烟气允许排放浓度由原标准的200mg/m3(标准状态下)降为50mg/m3(标准状态下)。热电公司采用的脉冲式布袋除尘器,配置了可编程控制器(简称:PLC),它是一种专为在工业环境中应用而设计的数字电子运行系统,使得除尘效率大于99.9%。在实际生产应用中,排放的烟尘浓度能稳定低于50mg/Nm3,甚至可达10mg/Nm3以下,达到并超过了国家环保标准。

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1系统工艺简介

脉冲式布袋除尘器清灰所需的压缩空气分高压清灰和低压清灰两种,高压清灰所需的压缩空气压力应在0.5MPa以上,而低压清灰一般在(0.2~0.4)MPa,由于很多电厂很难达0.5MPa以上的压缩气源,因而低压脉冲更受欢迎。我厂滤袋为Φ165×6550mm规格,材质采用进口PPS,此种布袋除尘器称为低压长袋脉冲布袋除尘器。

JDMC型除尘器为外滤式低压脉冲长布袋除尘器(压力≤0.5MPa),采用淹没式脉冲阀,低压长袋脉冲布袋除尘器由上箱体、中箱体、灰斗等部分组成。采用外滤式结构,滤袋下部封闭,上部开口。为了防止滤袋在工作过程中收缩,滤袋内装有袋笼。含尘气体由中箱体下部进入,先经过缓冲区,然后由外向内透过滤袋。粉尘被阻留于袋外,干净气体在滤袋内向上流动,并经由袋口到达上箱体,再由排风口排出。滤袋的清灰由脉冲喷吹装置进行,以压缩空气为气源。控制系统发出信号时,装在稳压气包上的直通式脉冲阀便开启,气包内的压气在瞬间释放出来,并从喷吹管上的喷咀送入每条滤袋内。滤袋受到清灰气流的冲激振动,滤袋壁获得很大的加速度,从而使粉尘层被清离滤袋,落入灰斗。除尘器同时具有离线检修功能,整个控制系统具备手动和自动控制功能,由操作人员任意选择操作。

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2布袋除尘器的PLC系统配置及逻辑控制的实现

2.1系统配置

硬件:监控中心配置2台研华工业控制计算机,两台计算机都安装了CP5611通讯卡,该通讯卡用于连接现场两个可编程控制器,实现了计算机和可编程控制器之间通过PROFIBUS-DP通讯协议进行通讯。现场控制柜安装了两个模拟量输入AI模块、它将来自现场电流变送器的(4~20)mA标准电流信号进行A/D转换,并将转换结果送给CPU处理。三个开关量输入DI模块和两个开关量输出DO模块,它们用于对现场设备状态进行监控和远方操作。软件:由人机界面WINCC组态软件,实现参数设定、远程控制、数据存储、实时数据动态显示、打印和报警功能。组态软件WINCC是一个集成的人机界面(HMI)系统和监控管理系统,提供各种PLC的驱动软件,使PLC与上位机的联接变得非常方便,两台工控机都安装了西门子PLC编程软件S7-300,通过该软件将逻辑控制程序下装到PLC,由西门子CPU315进行控制运算。

2.2逻辑控制的实现

根据系统工艺需求,该系统设计了丰富的画面显示,形象动态的显示除尘系统的12个脉冲提升阀、旁通阀、空气炮等现场设备,并采用不同颜色的显示来反映各设备的运行状态,该系统具有模拟、远操、自动、手动等控制功能,可以实现对设备的多种控制方式。这些设备的逻辑控制方案通过STEP7S7-300软件进行编程,我厂根据现场的实际情况和设计院的设计要求,对该除尘系统实现清灰程序逻辑控制、脉冲提升控制、定时定压吹灰逻辑控制和压差控制等。

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2.2.1清灰系统

它是布袋除尘器的核心,也是其技术的关键所在。清灰既可以按时间顺序执行也可以通过安装在除尘器进出口的压差变送器来控制的,如果选择压差控制,则当压差变送器的检测值大于设定值时,则执行定阻自动清灰,这样才能保证除尘器高效的运行。我公司根据实际工况,采用PLC自动控制低压脉冲离线清灰,主要是定时、定阻控制方式见流程图1。

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2.2.2温度控制系统

它是布袋除尘器安全保护系统,在生产工况稳定时进入布袋除尘器的烟气温度在(100~170)℃之间。当烟气进入布袋除尘器的温度低于70℃时,容易造成烟气中粉尘粘在滤袋表面,形成一层不透气且不易清除的结块,使滤袋失效;而进入布袋除尘器的烟气温度高于220℃时,会造成滤袋使用寿命降低或烧坏,因此,布袋除尘器另设两只冷风阀,当进气温度达170℃时开始报警要求调整工况,同时控制打开一冷风阀输入冷空气降温;当进气温度达200℃,同时打开两个冷风阀输入冷空气降温。

2.2.3脉冲提升阀控制

脉冲提升阀是布布袋除尘器的重要组成部分,它通过操作允许和故障复位后进行远方和就地操作,逻辑程序见图2。

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2.2.4定时定压吹灰逻辑程序

见图3。

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2.2.5压差控制

当压差变送器的检测值大于设定值时,则执行压差控制程序,逻辑程序见图4。

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3现场检修和系统维护

(1)检漏破袋时,运行人员根据超标报警后,将控制柜上的清灰选择转换开关扳至“0”位置,终止清灰控制程序,然后单击控制柜上的滤袋破损检测按钮,监控机向PLC发布检漏指令,PLC接到命令后启动布袋除尘器检漏程序,使布袋除尘器内提升阀按预定的节奏逐个依次关闭开启,如果当一个除尘室中的提升阀被关闭时,相应除尘器的排放浓度PD1明显减少,说明此除尘室中有破袋现象,PLC将向控制中心发送破损室号。可及时有效地发现哪个除尘过滤室有破袋现象,及时更换,保证整个除尘系统的正常运行。

(2)对现场PLC系统的维护,PLC对物理环境要求高,保证通风与散热。PLC工作环境温度为0~40℃,环境温度较高时,应打开PLC柜顶部的冷却风扇,以使得PLC工作在适当的环境;控制柜安装场所不得有剧烈震动,不得有导电、易爆炸、有腐蚀的气体尘埃、相对湿度不得超过85%、更不得有凝结水,否则必须加相应的防范措施。

4系统功能和特点

(1)控制系统采用西门子PLC产品,可靠性高、通用性强。

(2)控制系统采用了模块式组合结构,并集开关量控制和模拟量控制处理于一体,使用方便,维护量少。

(3)该系统对数据进行采集反映在模拟画面中,通过报表工具生成实时报表,并通过WINCC历史记录功能进行存储,用于生成历史趋势、历史报表,为工艺数据分析提供了可靠的依据。

系统可以方便的对这些数据分析结果进行文件生成,用于输出或进行存储。

(4)系统具有完善的报警功能,在设备监控画面中用不同的颜色代表设备的状态,模拟量设有限值报警,开关量设置状态转换报警,并专门设置总报警一览画面,显示所有的报警状态以及相关信息。

系统配有语音报警,可以进行语音提示,方便的为运行人员提供了报警信息,即时对事故进行相应的处理,报警可以进行存储,以备事故追忆提供了有力依据。

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5结束语

整个系统具有可靠的PLC对设备进行集中控制,而双机热备的上位机系统为软件提供了安全保证,该系统具有完善的组态功能,提高了电厂除灰生产自动化水平,保证了机组的正常运行。通过项目长时间运行的情况来看,设备运行正常,维护、检修工作量减少,大大降低了维护检修费用。通过监控系统工作人员能准确地了解除尘系统运行状态,提高了设备的运行效率,降低了设备的损耗及能源的浪费,保证了整个系统按工艺要求正常运行,为电厂正常运转提供了有利的保障。

有关更多可编程控制器在热电公司布袋除尘器中的应用信息,请联系广州新瑞环保的工程师13322814846。