基于 PLC的火电厂除尘控制系统设计

基于 PLC的火电厂除尘控制系统设计

王子寒

江苏亿金环保科技有限公司 江苏无锡 214414

摘要：目前火电厂依然是我国电力资源生产的主要基地。火电厂的主要燃料以燃煤为主，燃煤在燃烧过程中会产生大量粉尘，严重危害到周边环境及空气质量。为了最大限度的提升燃煤的利用率，降低粉尘等有害物质对生态环境的破坏，同时为发电厂机组创建一个安全可靠的运行环境，基于PLC技术下的火电厂除尘控制系统发挥了重要作用，它实现了对除尘控制系统的自动化操作，极大的提升了除尘效率和质量，保障了除尘效果。

关键词：PLC；火电厂除尘；设计

引言

经济的快速发展和人们生活水平的提高，都增大了对电能的需求量。火电厂作为电力资源重要的生产基地，在生产过程中，必须严格按照国家相关行业设计的卫生标准落实电能生产，这是确保工作人员劳动过程中人身健康不受损害的重要举措。各火电厂在除尘治理上从未停止过探索，粉尘治理和除尘系统要结合发电机组的运行特点进行优化升级，基于PLC的火电厂除尘控制系统在火电厂具有巨大的应用潜力。

1基于PLC的火电厂除尘控制系统的整体设计

1.1总体方案设计原则

1.1.1可靠原则

基于PLC的火电厂除尘控制系统中所采用的各项设备必须性能稳定，安全可靠。根据火电厂除尘的基本原理得知，系统内的主要控制设备要具有良好的防水，防尘，防干扰振动等基本功能，这是确保除尘控制系统持续稳定运行的基础。

1.1.2实用原则

本次所设计的除尘控制系统能够为发电机组的安全运行创建良好的运行环境，同时PLC控制下的除尘装置简化了除尘操作流程，生产的自动化水平大幅度提升。在系统出现故障的情况下，控制系统能够及发出警报并迅速采取行动，找到故障发生点和发生原因，有效解决故障问题。

1.1.3高效原则

本系统在PLC编程时，尽可能的使除尘控制系统设计灰量与实际除灰量更加贴近，最大限度地降低系统的能源消耗量，系统除尘效率大幅度提升，且耗能低，节能效果显著，增加了系统总体效益。

1.2整体系统方案设计概况

气力除尘是目前火电厂应用较为广泛的除尘系统，该系统以输送压力为划分依据分为正压除尘系统和负压除尘系统。本除尘系统采用正气压力输送的方式将压力罐中的煤灰粉输送到干灰库中。除尘控制系统以配套的工空气压缩机为动力，完成对煤粉灰的处理、运输与排除，最后经除尘阀门进入管道后，再根据煤灰的实际情况分别进入粗灰或细灰灰库，由卡车运出发电厂。

2基于PLC的火电厂除尘系统总体设计

本除尘系统的控制主要结合火电厂除尘实际情况进行 PLC编程设计，PLC超强的逻辑控制功能能提升除尘控制系统的自动化水平，并且编程简单灵活。同时PLC除尘控制系统无需接入大量的硬接线，简化了控制系统组织结构，避免了大量接线导致的系统故障，维护起来更加方便，即使系统在运行过程中也能完成修改。本系统的整体设计方案立足发电机组整体运行效益，结合除尘系统运行原理，对 PLC控制系统进行整体设计和构建。为提升除尘控制系统运行效果，首先应了解粉尘浓度大小，在粉尘浓度变送器的帮助下完成对管道中实际粉尘浓度的检测，然后将检测到瞬时无间断粉尘数据实时传送给PLC控制中心， PLC通过比较瞬时值和设定值，来明确管道内的粉尘浓度是否超标。如果粉尘浓度超出设定的初始值， PLC的安全运行系统即可自行完成对相应参数的自动化调整。

为了提升除尘控制系统的自动化应用水平，在变频调节技术的帮助下实现对除尘器电机电源频率的自动化控制，结合除尘控制系统的实际工况对电机转速及管道中的风速等参量进行优化调整，使粉尘浓度始终保持在设定范围内。就这样通过对PLC进行相应的编程设计，除尘控制系统各组件在相应的软件控制下持续稳定的完成除尘过程。同时组态王软件依据使用需求对火电厂除尘系统监控主画面进行设计，组态王和PLC之间实现通讯互联，既能实现对整个除尘控制系统的监控，又能完成对除尘控制系统的远程分散控制。

3PLC的火电厂除尘控制系统设计

3.1除尘系统总体设计

火电厂使用的燃煤在燃烧过程中会产生大量的粉煤灰，每年排放的灰渣给我国的经济建设和环保工作带来很大压力。所以需不断完善与优化除尘系统设计，使其能够经过有效控制，提升火电厂运行的安全性和稳定性。除尘系统主要除的是烟气里的灰，就是把电除尘装置所集聚灰斗的飞灰等通过气力输送的方式排放到灰库，再经卡车或搅拌成湿灰由船运走，实现对灰渣的二次利用。由于灰尘易挥发的特点，整个过程均在密封管道中完成。系统的操作按钮是向PLC发布指令的组件，如系统的启停操作、故障报警与解除等都需通过操作按钮来完成。热继电器故障触头是收集和检测电机故障信号的装置；报警器、指示灯的任务是在系统发生故障后，发出警报，通过状态指示灯提醒操作人员系统的运行状态；继电器线圈是PLC向各台电机输出自动运行控制信号的桥梁；操作箱是帮助电机提供控制方式的装置；驱动保护器主要功能是实现对电机的驱动和故障保护。这些组件共同作用，在PLC各专业软件的操控下，完成对火电厂除尘系统的自动化控制。

3.2除尘系统的软件设计

根据系统运行状态，要预先选择适合系统自动化控制的方式，一般分为手动和自动控制以及两者结合使用。自动控制下的程序启动后，首先会对程序进行自检，如果发现问题会及时发出警报提醒操作人员处理，如果一切正常即可开始正常工作。PLC会实时监测管道内粉尘浓度，依据浓度大小自动启停除尘器，并在变频器的帮助下，来调节风机转速。

3.3组态画面设计

组态王软件是实现画面监控和数据传输的平台，本系统采用的是组态王6.55，该软件由工程管理器、工程浏览器、画面开发系统和运行系统四部分组成。监控功能的完成需首先对图形界面进行设计，并建立专门的监控中心。图形界面设计完成后，然后明确系统所有设备的驱动类型，以此为依据构建数据库变量，最后以动画连接将各设备连接成一个运行整体，经调试检测后，最终实现对整个除尘控制系统的实时监控。监控数据会以动画的形式传送至监控中心，有助于运行人员形象直观的了解整个除尘控制系统的运行状态，并通过计算机完成对除尘控制系统的参数设定、手动控制、历史曲线查询、报表打印和本地/远程控制等工作。

3.4火电厂除尘控制系统PLC程序的实现

3.4.1准备阶段

PLC程序正式启动前，应保证除尘控制系统各组件阀门处于关闭状态。此时采取手动操作方式按顺序将除灰阀、进气阀、进料阀、透气阀等阀门进行关闭。

3.4.2除尘阶段

完成对组件阀门的关闭工作后，将常开开关闭合并开启除灰开关，除灰控制系统即将进入工作状态，等待5ｓ后开启透气阀，然后再延时5ｓ进入下一阶段；关闭进气阀门后关闭除灰阀门，检查灰斗料的位置高度是否满足进料的实际需要，如果满足即可进料阀门，进料阀门的自动关停借助自锁装置实现。组态画面会实时监测灰斗位高情况，一旦发现灰斗位高达到进料位高，进料阀在PLC软件的支持下完成自动进料。

3.4.3除尘阀子程序

基于PLC的除尘控制系统会结合发电机组的实际工况，经过精确计算明确灰管压力值和灰斗压力值的最大上限，如果系统在实际运行中，所监测到压力值超出预先的设定值，系统会自动发出警报提醒操作人员，操作人员迅速采取行动进行处理。如果实际测定的灰管压力值和灰斗压力值与设定压力值相等时，此时需关闭进气阀门并延时5ｓ，从而为子程序顺利返回除尘主程序创造条件。

结束语

随着科技的发展进步，火电厂除尘控制系统将在 PLC技术的支持下，变得更加先进、科学。本次除尘控制系统对整个系统进行了整体设计，从系统硬件优化、软件创新及系统的组态画面等的科学配置，使其形成一个操控简单且能实现自我管理的控制系统，满足了火电厂除尘系统治理粉尘的目的，降低了对环境及工作人员人身的危害，保障了火电厂的长远发展利益。

参考文献

[1]李小婷.火电厂锅炉烟气除尘技术探析[J].清洗世界,2019,35(11):7-8.

[2]黄慧珠.300MW火电厂除尘脱硫控制系统研究[D].河北科技大学,2019.