郭鹏飞 GUO Peng-fei
（国电宁夏石嘴山发电有限公司，石嘴山 753202）
摘要： 为了解决GGH系统吹扫在作业过程中的中断问题，本文对GGH系统吹扫的改造技术进行了研究。按照科学的技术改造步骤，设计了GGH系统吹扫改造控制策略，对其控制逻辑进行了优化，最后对改造的效果进行了评价。实践证明，改造后的GGH系统吹扫，提高了运行的稳定性，得到了较好改造效果。
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关键词 ： GGH系统吹扫；改造方案；控制策略；吹扫流程
中图分类号：TK224.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）17-0085-04
作者简介：郭鹏飞（1987-），男，山西大同人，助理工程师，研究方向为电厂DCS系统逻辑优化和节能降耗。
0 引言
脱硫系统运行的稳定与否，直接关系着火电厂的经济效益，也决定着企业在社会的影响力。国电石嘴山电厂一发#1/#2机组脱硫系统GGH运行将近五年时间，其中GGH吹扫由就地PLC控制，投运初期GGH吹扫中断现象时有发生，虽然经过不断完善，系统运行稳定情况有所好转，但随着时间的推移，各种弊端逐渐显现，GGH系统吹扫改造势在必行。
1 GGH系统吹扫改造前现状
①原GGH吹扫系统在高压水冲洗时，内圈吹扫与外圈吹扫时间设置一致，导致内圈吹扫充分，外圈吹扫不足；
②原控制系统由就地PLC实现，因厂家保密，我厂技术人员对吹扫控制策略无法修改及优化；
③就地环境恶劣，腐蚀性烟气对柜内设备腐蚀严重，导致端子排老化，就地设备运行不稳定，重复缺陷多；
④就地电气控制回路设计复杂，施工凌乱，在故障时排查时间长，检修难度大，影响GGH正常吹扫。
2 GGH系统吹扫改造方案可行性论证
根据GGH系统现场腐蚀极其严重和GGH外圈吹扫不足等情况，对GGH系统吹扫改造迫在眉睫。
2.1 技术方面
2.1.1 难点
①吹灰器厂家戴蒙德对原PLC内部逻辑保密，无法读取，且无逻辑控制说明，逻辑设计困难；
②一发#1#2脱硫系统公用一套DCS系统，系统调试时需对控制器进行下装，有大量设备运行，给调试工作带来了一定的风险；
③ 热控人员对吹灰器内部结构不熟悉。
2.1.2 优势
① 热控人员对脱硫DCS逻辑组态，画面修改等掌握较好；
②根据原吹扫流程和现场设备动作情况，可探讨吹扫控制策略；
③ 工作人员工作细心，扎实。
2.2 硬件方面
2.2.1 难点
①部分信号未进DCS，需重新敷设电缆；
②就地接线混乱，多数线无标记；
③原接线与厂家提供图纸不符。
2.2.2 优势
①脱硫DCS系统功能强大，GGH清洗系统纳入DCS后可对吹扫进行有效监控和优化，能大幅提高吹扫效果，减少设备缺陷；
②就地控制柜内取消PLC，继电器等中间元件，减少腐蚀对设备造成的误动和拒动。在故障时有利于快速查找缺陷原因；
③GGH吹扫系统所涉及信号绝大多数均已进入DCS，新增信号仅7路开关量与1路模拟量信号。
3 GGH系统吹扫改造原则
①拆掉现场原有端子，更换为新端子排。
②所有热工测点不再通过电气控制回路继电器转接，直接进入脱硫DCS系统，取消热工测点在就地电控柜面板的状态显示灯及就地的硬操联锁保护，GGH吹扫联锁只通过脱硫DCS系统来实现。
③利用所有现有热工测点，重新设计GGH吹扫逻辑，并进行优化。
4 GGH系统吹扫改造步骤
①设计接线图。
②增加脱硫DCS卡件及通道定义。
③敷设新增电缆。
④查清所有控制柜接线，并做好标记，拆除PLC、继电器、及被腐蚀端子。
⑤对原控制柜做防锈处理。
⑥根据接线图，将所有控制信号经控制柜内端子转接，直接接入DCS对应通道。
⑦通道测试及回路传动试验。
⑧逻辑及画面设计。
⑨设备上电，单体调试。
⑩系统调试。
5 GGH系统吹扫改造控制策略设计
5.1 压缩空气吹扫流程
步序一：操作员选择“程控投入”、 “压缩空气选择”；
步序二：上部吹灰器开始进枪，显示红色，当上部吹灰器运行到前限位置时显示粉色并暂停；
步序三：上部吹灰枪进到位后，打开GGH压缩空气阀，当开到位后，吹灰控制系统检测空气压力是否达到设定值（暂定为0.60MPa）；
步序四：当压力达到设定值后，上部灰器开始后退并进行空气吹扫过程；
步序五：当吹灰器后退运行到中间行程开关位置时，此时控制系统关闭进气电动阀门；
步序六：上部吹灰器后退到后限开关位置时，吹灰器将自动切换至下部吹灰枪，步序同本流程“步序二至步序五”；
步序七：进气阀关闭后，压缩空气吹扫完成。
5.2 高压水吹扫流程
步序一：操作员选择“程控投入”、 “高压水选择”；
步序二：上部吹灰器开始进枪，显示红色，当上部吹灰器运行到前限位置时显示粉色并暂停；
步序三：上部吹灰枪进到位后，自动开启GGH高压水泵进水阀，打开GGH高压水泵卸荷阀，打开GGH上部吹灰器高压水阀；
步序四：GGH高压水泵进水阀，GGH高压水泵卸荷阀，GGH上部吹灰器高压水阀全部开到位后，系统启动高压水泵，延时3S关闭GGH高压水泵卸荷阀；
步序五：上部吹灰器开始后退进行吹扫。说明：每后退“退枪（吹扫）脉冲时间”周期，初始设置为5秒（显示粉色），吹灰枪暂停“吹扫脉冲时间”周期，初始设置为40秒（显示白色），再后退5秒…依次类推，直到后退至中限位置；
步序六：当吹灰器运行到中限位置时，系统停止高压水泵，延时2S打开卸荷阀，吹灰器退至后限位置时，关闭GGH上部吹灰器高压水阀和GGH高压水泵进水阀，最后关闭卸荷阀；
步序七：系统自动切至下部吹灰枪，同步序二至步序六。高压水冲洗结束。
5.3 进枪（吹扫）频率设定
进枪频率为吹灰枪进枪时变频器频率，可在20～50Hz任意设置，初始设置为：40Hz，频率越高，进枪速度越快；
吹扫频率为吹灰枪退枪吹扫时变频器频率，可在20～50Hz任意设置，初始设置为：20Hz，频率越高，退枪速度越快。
6 GGH系统吹扫改造控制逻辑优化
首先对GGH结构，喷头结构及吹扫方式进行简要介绍：
高压水冲洗时，每后退5秒（后退距离为10mm）吹扫40秒。GGH转速为1.5r/min根据吹灰器结构及运行参数进行以下计算：
扇形区中心处吹扫第一个周期线速度：
（B-A+40）*∏/（60/1.5）=187.615mm/s
扇形区边缘处吹扫最后一个周期线速度：
（B-40）*∏/（60/1.5）=615 mm/s
由此可以得出GGH中心处吹扫强度是边缘吹扫强度的3.28倍。
根据在退枪频率设置为20Hz，每5秒后退距离为10mm计算，有效吹扫范围内至少将吹扫552个周期。
高压水吹扫总时间t=（552*45/60）*2=828分钟，约13小时48分钟。
根据现场设备结构和以上吹扫理论计算，明显存在①中心吹扫过强，边缘吹扫不足。②每个周期后退距离太短。故提出以下优化方案：
①优化吹扫后退距离：
根据喷嘴放大示意图可以看出，高压水冲洗喷嘴有两组共六个，延半径方向跨距为80mm，高压水在喷至扇区时，形成伞状高压喷雾（如图7），实际冲洗有效跨度大于80mm，所以时每次后退距离可在10～80mm之中选择设置为最保守设置。
②优化每次吹扫时间：
由于每后退一次，喷嘴对应的吹扫面的线速度将增加（吹扫面积增加），吹扫强度将弱化，只有延长每次停留（吹扫）的时间，才能保证吹扫效果。以每次后退80mm，第一个吹扫周期为40秒进行吹扫时间的理论计算：
为了计算方便我们将吹扫环面以吹扫还中心线进行周长计算：
第一个吹扫环面积：
S1=（B-A+40）*2∏*80=1200736mm2
（吹扫跨度按80mm计算）
第二个吹扫环面积：
S2=（B-A+120）*2∏*80=1240928mm2
第三个吹扫环面积：
S3=（B-A+200）*2∏*80=1281120mm2
吹扫强度以面积除以吹扫时间计算：
S2/t2= S1/t1 （以第一个周期为40秒计算）
第二个吹扫周期时间应为：t2= t1*S2/S1=41.34秒
第三个吹扫周期时间应为：t3= t1*S3/S1=42.68秒
即每次后退增加1.34秒。
显然：在GGH转速为1.5转（即40秒一圈）时，增加1.34秒的吹扫时间只是将吹扫区中的3.35%吹扫了两遍。并没有真正起到增加吹扫强度的作用。所以在吹扫时间和后退距离的设置中，必须考虑到角速度与线速度，有效吹扫面积等多方面的因素。
因此根据实际吹扫效果和实际需要，有必要进行下面计算：
吹扫时间步长必须不小于40秒，总吹扫范围内递减后退距离，如图8所示。
以原设计中扇形靠近中心1/3处吹扫强度为最合适强度计算：即在80mm范围内后退6次，每次吹扫40秒，也就是在该吹扫环区内重复吹扫6次（原后退为13～14mm）。
适宜吹扫强度：
表1为在不同后退距离与不同吹扫时间组合后最佳喷头位置计算表。
由表1可以看出，在逻辑中难以实现吹扫时间和后退距离无规律跳变，故做以下修正计算：
由表2可以看出在吹扫时间设置为160秒（吹扫4圈）时，不断减小后退距离，将确保吹扫效果的稳定。而且在逻辑中也较容易实现。
由此可以避免中间部分吹扫过强，边缘吹扫不足。同时根据实际吹扫效果，调整吹扫强度，达到对GGH的精确吹扫。
7 GGH系统吹扫改造后效果评价
①控制逻辑进入DCS，并在操作画面上增加了吹扫频率设置功能，能有效的控制吹扫效果，同时便于今后进一步优化；
②就地控制柜内拆除原PLC及被腐蚀元件，简化控制，有利于设备维护，并降低设备缺陷率及维护费用；
③逻辑控制进一步优化后，吹扫将更加合理，能有效控制GGH差压，减少高压泵运行时间，节水节电，降低增压风机出力；
④通过此次改造，大大提高GGH系统吹扫的稳定性，保证了脱硫系统的稳定运行，保障了脱硫电价。
8 结论
本文研究设计的GGH系统吹扫改造技术，在实际应用中，取得了不错的效果，大大提高GGH系统吹扫的稳定性，保证了脱硫系统的稳定运行。
改造后的系统，不仅降低了设备的故障率和维修费用，还减少了对水电的消耗，对于提高电厂的经济效益，有着很重要的作用。
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