1、引言
     隨著300MW及以上容量機組的大量投產，提高鍋爐的熱效率，降低發電煤耗始終是提高企業經濟效益的重要手段。鍋爐蒸汽吹灰系統做為有效清除鍋爐受熱面積灰，提高鍋爐熱效率的重要設備已得到了廣泛應用。大壩電廠4臺300MW機組鍋爐均配備了吹灰系統，近年來，由于吹灰程控系統故障頻繁，吹灰蒸汽壓力、溫度調節品質差，造成燒壞吹灰器．甚至因吹灰器故障吹破鍋爐水冷壁造成機組停運的事故屢有發生，究其原因主要是控制系統不可靠。因此，需對鍋爐吹灰控制系統進行改進，以提高其可靠性和自動化程度。
2、吹灰系統概述
    該廠4臺機組的鍋爐均采用北京巴布科克威爾科克斯有限公司生產的B&WB-1025/18.3-M型鍋爐，每臺爐配備湖北戴門德公司生產的蒸汽吹灰器66臺，吹灰蒸汽及疏水管路系統1套，控制系統主要由吹灰蒸汽壓力、溫度調節系統（或稱減溫減壓站）和蒸汽吹灰器及吹灰蒸汽閥門組程控裝置兩部分組成。吹灰蒸汽、壓力調節系統采用基地式調節儀。吹灰器及吹灰蒸汽、疏水閥門組控制系統主要采用繼電器控制，并配備5個動力柜用于實現自動控制。操作系統采用立盤控制按鈕操作，指示燈方式顯示。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
3、吹灰控制系統的工作原理
3.1吹灰器程序控制系統工作原理
    每臺爐的66臺蒸汽吹灰器主要分南北兩側按單、雙號對稱布置，采用一支單號槍和一支與之對稱的雙號槍為一組對吹的方式。吹灰時，從第—組開始，槍從兩側同時進入爐膛對吹，吹完第一組后，自動啟動第二組，以次類推，直到程序執行完畢。現以．1灰槍的控制原理進行介紹，其它吹灰器的控制與此相同。單支吹灰器控制原理圖如圖1所示。
  系統送電后，當吹灰條件滿足時，由運行人員按吹灰控制柜啟動按鈕，此按鈕接點送PLC后，啟動吹灰程序，PLC按事先編制好的程序，輸出5秒的脈沖指令使1RIWC繼電器帶電．1RIWC的輔助接點閉合，WLFEXT交流接觸器帶電，將380VAC交流電送至吹灰器控制電動機使其正轉，吹灰器開始前進．5秒鐘內，吹灰器離開后限行程開關，1RIWC繼電器自保持，當到達前限時，前限行程開關LSF-IR1接點閉合，WLFOS繼電器帶電，其常用接點WLFOS斷開．使吹灰器前進交流接觸器WLFEXT失電，吹灰器停止前進，同時，ⅥrLFRET交流接觸器帶電，電機反轉，使吹灰器后退，當退至后限行程開關時，LSR-IR1常閉接點斷開，1RIWC繼電器失電，#1吹灰器吹灰結束，程序自動啟動下一組吹灰器運行。
3.2歡灰蒸汽壓力調節系統工作原理
    吹灰蒸汽壓力調節系統主要采用基地式調節儀（以下簡稱基調）調節，調節系統所引用的信號均為壓力信號。當吹灰器投運時，蒸汽閥打開，來自鍋爐再熱蒸汽壓力P迅速下降，與壓力給定值g產生一個偏差信號e，此偏差信號送入PI調節器，經過比例放大和積分處理后，輸出—個調節信號，經過閥門定位器使調節閥開啟，此時吹灰蒸汽壓力迅速上升，當上升到一定壓力后，蒸汽壓力P反饋與蒸汽壓力給定值進行加、減運算后，使偏差信號e減小，PI調節器輸出信號下降，調節閥開度減小，吹灰蒸汽壓力下降，最終使蒸汽壓力達到給定值．保持系統穩定，并通過積分作用消除調節系統的穩態誤差。PI調節器的比例放大倍數和積分時間一般通過現場“試驗法”確定。吹灰蒸汽壓力、溫度調節系統及原理如圖2所示。
3.3吹灰蒸汽溫度調節原理
    吹灰蒸汽溫度調節與壓力調節系統的工作原理基本相同，只是將蒸汽溫度信號通過電，氣轉換器將電信號轉換成氣壓信號與給定值進行比較。
4、原吹灰系統存在的問題
    (1)該系統自投運以來，由于主要采用繼電器控制，外部回路接線復雜，經常發生電源接地或短路現象，控制系統故障頻繁。尤其是因行程開關故障使吹灰器停留在爐膛中不能及時地發出報警信號，造成燒壞吹灰器、吹破鍋爐水冷壁的事故屢有發生，對系統的安全運行極為不利。
    (2)吹灰蒸汽溫度壓力調節系統由于采用基地式溫度調節儀，安裝位置在鍋爐頂部，環境溫度很高，很容易造成內部部件老化故障，且基地式調節儀主要采用機械調節機構，機械死區大，回差大，調節品質很差，無法滿足吹灰時蒸汽壓力大范圍快速波動的對象特性，使吹灰蒸汽溫度自動控制無法正常投入。由于長期吹灰蒸汽溫度失控，頻繁的溫度波動使管道金屬過度疲勞，產生蠕變變形，甚至產生爆管現象，嚴重影響吹灰系統的正常投運。其次，過高的設備故障率，大大增加了檢修人員的勞動強度。
5、吹灰系統改進方案
    針對原吹灰系統存在的問題，結合該廠實際情況，有2種方案供選擇：
    方案1：對原PLC進行改型，增加l臺上位機，利用上位計算機通過PLrC實現對現場吹灰系統的遠程控制。
    方案2：因目前的300MW機組熱控系統均采用DCS系統，該廠4臺機組均使用了上海新華控制工程有限公司生產的XDPS400分散控制系統，可適當增加部分硬件配置，實現對鍋爐吹灰系統的改進。
6、方案1和方案2的優、缺點比較
    方案1：采用PLC控制，增加上位計算機，外部回路保持原狀，雖然可以實現遠方監控，但仍然無法解決外部回路接線復雜的問題，外部聯鎖回路仍然采用220VAC交流電源，必然會經常發生電源接地或短路現象，容易造成控制系統故障。由于吹灰系統龐大，PLC程序設計非常復雜。同時，原PLC無法實現各種參數的存儲追憶和打印，給故障查尋和事故分析造成很大困難。且吹灰蒸汽溫度壓力調節系統如果采用PLC中的PID比例、積分、微分控制，不但實現起來比較復雜，而且其功能也無法滿足現場控制要求。或僅將吹灰蒸汽溫度壓力調節系統改人DCS系統，同樣需增加DCS系統硬件配置。
    方案2：采用XDPS400分散控制系統控制，由于采用模塊化組態，簡單易懂，所有吹灰器的外部控制回路全部一致�，F場信號回路電壓為24XDC．使控制系統大大簡化。還可以通過熱控系統已采用的XDPS400系統使鍋爐吹灰系統直接與廠MIS網通訊，在集控室進行操作。并可以使吹灰系統操作員站具備熱控DCS升散控制系統一樣的功能，在機組異常情況下，可以參與熱控系統的操作調節，將大大方便運行人員的操作調整和事故處理。改進費用與采用PLC升級改進差別不大。綜上所述，在熱控系統采用XDPS400系統的發電廠，從安全經濟的角度考慮，采用方案2更為有利。采用XDPS400分散控制系統連接示意圖如圖3所示。
    采用XDPS400分散控制系統后，動力柜仍然使用原動力柜，只是將外部控制回路簡化（本文后面詳述）。現場吹灰器及閥門控制電纜經過在吹灰器運行時的交流感應電壓測試和實驗證實，因吹灰器電機均在2kW以下，可以將吹灰器進、退到位的行程開關反饋信號與電機電源使用一根控制電纜，故不需要再單獨鋪設信號電纜。
7、采用XDPS400分散控制系統后控制過程的實現
7.1吹灰器自動控制系統的實現
7.1.1全局點目錄的建立原則
    根據原吹灰系統的I/O點、中間引用點定義好全局點目錄，如果要和熱控DCS系統的XDPS400系統進行通訊，使吹灰和熱控系統的操作員站具有相同的級別和功能，全局點目錄必須與XDPS400系統共用。
7.1.2 DPU組態設計
     根據圖1．采用XDPS400組態軟件中的組態功能塊，可大大簡化吹灰器控制組態。單支吹灰器控制梯形圖改為XDPS400的組態如圖4所示。當運行人員發出啟動指令后．STEP功能塊的STEP1即發出啟動吹灰器指令使圖5中的QJ交流接觸器帶電，吹灰器前進。當到達前限時，前限行程開關接點閉合，將“前進到位”反饋信號送至SETP功能塊的FBI輸入口，SEIP功能塊的STEP2即發出后退吹灰器指令使圖5中的HT交流接觸器帶電，吹灰器后退。當到達后限時，后限行程開關接點閉合，將“后退到位”反饋信號送至SETP功能塊的FB2輸入口，SETP功能塊的STEP3輸出啟動下一組吹灰器指令。當吹灰器故障（任何一步反饋信號超時）或運行人員發出停指令及程序復位指令時，吹灰器后退。
    改進后單支吹灰器外部接線原理圖如圖5所示。從圖5與圖1比較看，按方案2改進后，外部接線回路大大簡化。
7.2改進后吹灰蒸汽溫度、壓力自動調節系統的組態
    改進前，吹灰蒸汽溫度、壓力調節系統使用了基地式調節儀，結構復雜，因環境溫度高，造成調節故障頻繁。將吹灰系統改入DCS系統后取代基地式調節儀，不但提高了調節系統的調節品質，而且方便了運行人員監控。其控制組態設計如圖6所示。
8、改進后吹灰蒸汽壓力、溫度調節系統工作原理
8.1壓力調節系統工作原理
  吹灰蒸汽壓力與設定值通過ADD多功能加法塊比較后，形成的偏差信號引入F(X)函數塊，經過一個“調節死區”（可以避免調門頻繁動作），進入PID調節模塊。因吹灰系統蒸汽壓力的變化比較快，當鍋爐吹灰結束后，就停止向吹灰器供汽，此調節系統也停止工作。所以在PID調節模塊中只使用了比例作用．比例調節器的輸出進入S/MA手動操作站（該操作站是做在操作員站上的操作畫面中的一個“軟操作站”，通過對操作站進行MMI和DPU畫面動態連接實現的）．經過操作員站輸出一個4mA～20mA信號控制壓力調節閥的開度，實現蒸汽壓力的調節。同時，吹灰蒸汽壓力調節閥的指令和閥位經過一個ADD多功能加法塊比較后形成一個偏差送人HLAnn塊進行判斷，當此偏差超過設定值，則通過S/MA手操站將壓力調節切為手動調節，由運行人員直接通過畫面操作站進行調節，同時S/MA站的輸出引入比例調節器的TR端，使調節器跟蹤S/MA站的輸出，這樣就保證了手動，自動的無擾動切換。
8.2溫度調節系統工作原理
    溫度調節系統的工作原理與壓力調節類似，只是在F(X)塊后增加了—個ADD多功能加法塊，將壓力調節閥的閥位與溫度偏差進行運算，目的就是將壓力調節閥的閥位作為溫度調節的—個前饋信號，當壓力調節閥開啟或翔時，提前開啟或關閉激調節閥，達到快速調節溫度的目的。
9、結論
    按方案2對吹灰系統的改進后，解決了原吹灰系統存在的問題，有效地降低了吹灰系統的故障率，尤其是完善了吹灰器故障報警、遠程監控、歷史數據追憶功能．并且操作員站具備與熱控系統XDPS操作員站同樣的功能，方便了運行人員的操作調整。在很大程度上避免了吹灰器故障造成燒壞吹灰器、刺破鍋爐水冷壁的事故發生，大大提高了鍋爐吹灰系統的可靠性和自動化程度。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。