来源：郭勇 除灰脱硫脱硝技术联盟
摘要：本文详细描述了华能营口电厂#4 锅炉捞渣机控制系统改造方案及应用。
关键词：捞渣机 比例换向阀 液压马达
1. 概 述
华能营口电厂#4 炉是哈尔滨锅炉厂有限公司设计、制造的 600MW 超超临界直流 变压运行燃煤锅炉，采用П型布置、单炉膛、低 NOX 主燃烧器分级燃烧技术一次中 间再热、平衡通风、固态排渣，捞渣机采用刮板式机械除渣装置，捞渣机控制系统 采用 AB 系列 PLC，AB 1769 处理器，主要设备包括液压马达、油泵电机、加热器、 补水电动门控制柜等，控制柜布置在炉零米捞渣机南侧，由运行人员在就地操作， 由于就地环境较差，控制柜内 PLC 处理器、IO 卡件、接线端子老化，系统故障频 发，自动补水、停转报警等功能失去，补水需要人工手动进行。
2. 捞渣机液压系统组成及工作原理
捞渣机液压系统由动力站的油泵电机、主油泵(轴向柱塞变量泵)、比例换向阀、 液压马达（美国 Parker）等组成，动力站的职能是在适当的时候，为液压马达提 供必须的流量和压力，主泵(电动机驱动)出来的油经过电液比例换向阀进入液压马 达，推动马达运转。系统中经过电液比例换向阀的前后的压力差被引入液压变量泵 变量控制机构，系统输出流量根据压差的大小来自动调节。当增大电液比例换向阀 的开口时，两端压差变小，为保持两端压力差不变，通过的流量就要增大，变量泵 输出的流量就增加，反之，则流量减少。液压泵自身带最高压力限定，当系统压力 超过设定的最高压力时，液压泵排量会自动为零，没有液压油输出。从液压马达输 出的液压油经阀块和回油过滤器、风冷却机流回油箱。马达泄漏油通过泄漏油回路 和泄漏油过滤器回油箱。油泵电机启动后，电机接触器辅助接点 KM1 闭合，比例换 向阀工作电源 DC24V 接入，比例换向阀开始工作，调节转速控制电位器，比例放大 阀将按照电位器对应的电压值调节阀的开度，以此调节液压马达的转速。
3. 改造技术方案总体说明
更换损坏的 PLC 处理器和 IO 模块,更换全部状态和指令继电器。控制面板重新 设计和 PLC 控制逻辑组态，新控制柜并移位到锅炉零米等离子控制小间（改善设备 环境），恢复和完善控制功能，恢复渣池液位测量、监视，实现补水自动控制，恢 复捞渣机断链检测并实现断链报警，完善和优化捞渣机启动、停止的控制方式，实 现捞渣机系统的 PLC 程序控制。设计三套操控手段，第一是将捞渣机 PLC 控制器并 入吹灰系统控制网络，把控制引入控制室，运行人员在主控室即可进行监视和操作， 上位机的监控画面做在吹灰系统服务器上（利用现有资源，不增加任何硬件成本）， 第二是在就地完成捞渣机的 PLC 程序控制，既一键启动和停止捞渣机，第三时在 PLC 控制器故障时起用备用操作手段（通过控制柜面板上的手动按钮实现捞渣机启 动和停止操作）以保证系统的正常运行。
4. 改造方案实施
4.1 控制网络搭建 1 敷设双绞线从就地 PLC 控制器（利用 AB 1769 处理器的以太网端口）至控制室 锅炉吹灰系统控制柜交换机约100米左右，以太网地址定义在192.168.2.XXX网段， 和吹灰系统组成以太网网络，在服务器上做监控画面程序，捞渣机系统的监视、操作、报警、历史数据记录在服务器上完成（可实现捞渣机液压马达、油泵电机、加热器、补水门等设备的手动和自动操作），充分利用了现有资源，不增加硬件成本。
4.2 捞渣机控制实施 捞渣机设计三种控制手段，1.远方控制，就地控制盘远方/就地按钮在远方位 置，捞渣机及其他设备启停控制在控制室内上位机上完成，既通过 PLC 和上位机的 人机界面来实现所有功能的实现，就地不能干预；2.就地程控，远方/就地开关打 在就地位置，且自动/手动开关打在自动位置，用就地控制盘上的程控启动按钮实 现捞渣机启动停止操作，所有控制通过 PLC 来完成；3.就地手动方式，远方/就地 开关打在就地位置，且自动/手动开关打在手动位置，捞渣机及其他设备控制通过 硬接线回路来完成，完全旁路 PLC。就地程控方式下实现捞渣机一键启动，既面板启动按钮按下后（启动按钮选择自保持按钮）启动油泵，油泵电机运行后比例换向 阀工作电源接通开始工作，完成捞渣机启动，程控停止按钮按下后同时停捞渣机和油泵电机。上位机上的操作和就地程控方式相同，但同时具备捞渣机、油泵电机、加热器、补水门等设备的手动和自动操作功能。
4.2.1 程控控制
启动允许条件
A． 油箱油位正常（无油位低和低低报警）。
B． 油箱油温正常,不低于 10℃，不高于 65℃。
C． 捞渣机不在就地手动控制。
捞渣机保护条件
A． 油箱油位低低延时2秒小于320MM
B．油泵电机跳闸
C．油泵电机故障
D． 油箱油温高于65℃。
E． 主卸油过滤器堵塞。
F． 主回油过滤器堵塞。
4.2.2 捞渣机手动控制 手动控制作为控制器（PLC）故障时的备用操作手段，PLC 工作正常情况下 所有操作由 PLC 完成，既系统在程控（远方）方式下，当 PLC 出现故障无法正 常工作时将手/自动开关切换到手动方式，通过面板上按钮实现手动操作，从而 不影响捞渣机的运行， 捞渣机在手动控制方式，远方/就地开关打在“就地” 位置，且自动/手动开关在“手动”位置， 面板设计手动启动和手动停止捞渣 机按钮，由手动开关驱动捞渣机启动和停止继电器，此时运行人员需要根据面 板指示灯状态判断捞渣机是否具备启动和停止允许条件。
4.2.3 捞渣机转速控制 通过调整比例换向阀油口开度来改变通过的动力油流量驱动液压马达，从 而调节液压马达的转速。远方控制由 PLC 输出 0-20MA 信号并联 1 个 500 欧姆电 阻转变成 0-10V 电压信号控制比例阀的开度。 就地控制通过控制面板上的手动调整开关改变电位器 RP 阻值得到 0-10V 电压信 号控制比例阀开度。
控制原理见下图
4.2.4 捞渣机断链检测 在捞渣机被动轮处安装 1 个接近开关，终端随着被动轮转动（捞渣机一般情 况下每分钟不低于 3 转），当转动到和接近开关位置接近时开关接点闭合，远离 时开关接点断开，当捞渣机停转后，一种情况是终端远离接近开关，开关接点断 开，一种情况是终端刚好停在开关对应位置，此时接点闭合，通过 PLC 判断开关 接点闭合或断开时间超过 60 秒说明捞渣机停转，以此实现断链报警监测。
4.3 渣池补水门控制
4.3.1 补水门程序控制
自动开条件 A．渣池水位低于2米延时10秒 B．渣池水温大于60℃。
自动关条件 A． 渣池水位不低于 2.5 米，且渣池水温小于 56℃。
4.3.2 补水门手动控制 通过控制面板上手动按钮可实现补水门手动开关控制，直接作用在指令继电器线圈上。
5. 结 论
控制系统改造后，由于将控制柜移到封闭房间内，首先改善了设备环境，防止 外部环境对电子设备的污染，提高了设备运行的可靠性和使用寿命；将控制系统和 锅炉其他辅助控制系统组成网络，有效利用了现有资源，符合分散控制，集中管理的控制理念，减少集控室内操作站的数量，便于监视和操作，实现了由以前的就地手动控到远方自动控制的技术进步，大大降低运行人员劳动强度，提高工作效率，提高捞渣机安全稳定运行水平；三种操控手段，满足任何条件下对设备的控制；控制功能得到完善，停转报警、自动补水、油温自动控制、设备异常声光报警、历史 数据查询等功能得以实现；控制系统投入运行后，捞渣机运行稳定，得到运行人员的一致好评。