田媛

汽化冷卻技術(shù)是利用軟水汽化吸熱,帶走被冷卻設(shè)備熱量的一種冷卻方式。受水汽化條件的限制,在常規(guī)條件下汽化冷卻只適用于高溫冷卻對象。對于同一冷卻系統(tǒng),用汽化冷卻所需的水量僅為溫升為10℃時水冷卻水量的2%,且少用90%的補充水量,汽化冷卻所產(chǎn)生的蒸汽還可以利用,并網(wǎng)發(fā)電或用于爐區(qū)取暖。承鋼加熱爐汽化冷卻中的三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)、蒸汽外送穩(wěn)壓系統(tǒng)、除氧水箱給水系統(tǒng)等控制系統(tǒng),自動化程度高,調(diào)節(jié)效果良好,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,操作簡便,保證了加熱爐生產(chǎn)的順行,并延長了被冷卻設(shè)備的使用壽命。

1 工藝流程描述

為保證循環(huán)系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定地運行,防止冷卻構(gòu)件過熱等現(xiàn)象發(fā)生,加熱爐水梁及立柱汽化冷卻方式采用強制循環(huán)汽化冷卻。各冷卻回路的冷卻水在水梁中吸熱后,部分水汽化,汽水混合物通過上升管進入汽包,在汽包內(nèi)汽水分離,被分離為蒸汽及水,蒸汽送往廠區(qū)管網(wǎng)并網(wǎng)供各用戶,參與全廠低壓蒸汽平衡。汽化冷卻系統(tǒng)分為循環(huán)水路系統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、排汽排污系統(tǒng)等。所產(chǎn)蒸汽設(shè)計壓力可在1.0～1.3MPa間調(diào)節(jié),加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)平均蒸發(fā)量～12t/h,最大蒸發(fā)量為～16t/h。

2 控制系統(tǒng)

2.1 控制系統(tǒng)的設(shè)計

承鋼加熱爐汽化冷卻監(jiān)控系統(tǒng),運行于WindowsXP系統(tǒng)下,采用西門子的STEP 7 V5.4編程軟件及WINCC 6.2畫面監(jiān)控軟件。系統(tǒng)運行時,PLC系統(tǒng)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù),進行基礎(chǔ)運算,并輸出信號控制現(xiàn)場設(shè)備,本系統(tǒng)從PLC系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)并實現(xiàn)顯示、報警、記錄、生成歷史曲線和報表功能,并能手動控制現(xiàn)場閥門動作或選擇自動由PLC系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制?？刂葡到y(tǒng)主要由三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)、蒸汽外送穩(wěn)壓系統(tǒng)、除氧水箱給水系統(tǒng)等控制系統(tǒng)。

2.2 汽包水位三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)

所謂沖量,是指調(diào)節(jié)器接受的被調(diào)量的信號。汽包水位三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)由汽包水位測量變送器、蒸汽流量測量裝置及變送器、給水流量測量裝置及變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器等組成。在汽包水位三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)器接受汽包水位、蒸汽流量和給水流量三個信號,其中,汽包水位信號是主信號,任何擾動引起的水位變化,都會使調(diào)節(jié)器輸信號發(fā)生變化,改變給水流量,使水位恢復(fù)到給定值;蒸汽流量信號是前饋信號,其作用是防止由于“虛假水位”而使調(diào)節(jié)器產(chǎn)生錯誤的動作,改善蒸汽流量擾動時的調(diào)節(jié)質(zhì)量;蒸汽流量和給水流量兩個信號配合,可消除系統(tǒng)的靜態(tài)偏差。當給水流量變化時,測量孔板前后的差壓變化很快并及時反應(yīng)給水流量的變化,所以給水流量信號作為介質(zhì)反饋信號,使調(diào)節(jié)器在水位還未變化時就可根據(jù)前饋信號消除內(nèi)擾,使調(diào)節(jié)過程穩(wěn)定,起到穩(wěn)定給水流量的作用。

2.3 蒸汽外送穩(wěn)壓系統(tǒng)

蒸汽外送穩(wěn)壓系統(tǒng)采用單回路控制系統(tǒng),以蒸汽壓力為被控變量,以氣關(guān)式單作用調(diào)節(jié)閥為執(zhí)行器,多參數(shù)PID控制,即隨著設(shè)定值與實際值的差值作為PID參數(shù)設(shè)定的標準,并配以快速開、關(guān)閥功能,保證了外網(wǎng)所需蒸汽壓力需求。

2.4 除氧水箱給水系統(tǒng)

除氧水箱給水系統(tǒng)采用單回路控制系統(tǒng),以除氧水箱水位計為被控變量,以氣關(guān)式單作用調(diào)節(jié)閥為執(zhí)行器,保證除氧水箱的水位在60格左右(量程為0格～90格)。

除上述控制系統(tǒng)外,承鋼加熱爐還有除氧器穩(wěn)壓系統(tǒng),蒸汽壓力放散控制系統(tǒng),加之各種介質(zhì)流量的計量、累積,曲線記錄、數(shù)據(jù)記錄、報警記錄等功能,共同實現(xiàn)了承鋼加熱爐的儀表自動化控制,滿足了承鋼生產(chǎn)節(jié)奏、事故率低、操作簡單、維護方便的要求。

3 控制系統(tǒng)的特點

(1)現(xiàn)場儀表具有較高的測量精度和可靠性,為控制系統(tǒng)的可靠運行提供保障;

(2)先進的三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)完成對汽包水位的精確控制,從根本上消除了虛假水位對控制系統(tǒng)的干擾;

(3)簡單實用的人機界面,降低了工人的工作強度,改善了工人的勞動條件。

4 現(xiàn)場實際應(yīng)用中的問題及解決方案

(1)活動梁的進出口壓力與流量的檢測是檢驗進出口管道是否堵塞或泄漏的有效手段,正常情況下每根梁的進口或者出口壓力值和流量值近似相等,如果某個壓力值或流量值相對于其他壓力值偏小或偏大,則應(yīng)檢查壓力變送器相應(yīng)的管道是否有泄漏堵塞,以免步進梁被爐膛內(nèi)的高溫?zé)龤?影響生產(chǎn)的順利進行。

(2)汽化冷卻系統(tǒng)在加熱爐生產(chǎn)中的安全性不容忽視,每個汽包應(yīng)在現(xiàn)場設(shè)置一臺雙色磁翻板水位計用于現(xiàn)場觀察水位;一臺汽包專用遠傳式汽包液位計,將4～20mA信號送給PLC用于操作室的監(jiān)控;對于汽包的水位的遠程監(jiān)控,應(yīng)加以多種手段進行監(jiān)控和報警,本設(shè)計中,設(shè)定水位為35格(量程為0格～60格),水位低于30格時,在畫面中閃爍文字報警;在水位低于25格或設(shè)備故障時,除畫面文字報警外,加以特殊聲音報警(區(qū)別于加熱爐其他聲音報警),提醒操作人員及時分析原因或及時排除故障;當水位信號低于15格時,發(fā)出停爐指令,以免汽包被燒干。除了畫面監(jiān)控外,在汽包磁翻板水位計處加裝工業(yè)電視,在操作室可以通過電視檢查水位,以防萬一;

(3)汽化冷卻系統(tǒng)中的用電建議使用UPS電源,以免短期停電時對汽化冷卻設(shè)備的失控。

5 結(jié)語

承德新新釩鈦股份有限公司棒材廠連扎加熱爐汽化冷卻系統(tǒng)自2010年底投產(chǎn)以來,自動控制運行穩(wěn)定,汽包水位精確控制在±5格內(nèi),汽包外送蒸汽壓力控制在1.2MPa左右,從未發(fā)生因汽化冷卻事故而產(chǎn)生的停爐狀況,延長加熱爐步進梁的使用壽命、降低了軟水的消耗,對節(jié)能降耗起到了十分重要的積極作用。操作簡便,深受現(xiàn)場工作人員的歡迎,達到了比較好的預(yù)期效果。