魏方合

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴壁煤電股份有限公司化工分公司，河南鶴壁 458000)

鍋爐汽包液位的三沖量控制系統(tǒng)

魏方合

(河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴壁煤電股份有限公司化工分公司，河南鶴壁 458000)

主要就鍋爐工藝控制要求、三沖量控制系統(tǒng)原理、運(yùn)行過程中的儀表故障處理、注意事項(xiàng)以及改進(jìn)方法做簡(jiǎn)單概述。

鍋爐;汽包;三沖量;控制系統(tǒng)

鍋爐汽包液位是表征生產(chǎn)過程中的主要工藝指標(biāo)，維持汽包水位是保持汽機(jī)和鍋爐安全運(yùn)行的重要條件，鍋爐汽包液位控制的好與壞是制約工藝安全、穩(wěn)定、長(zhǎng)周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的一大“瓶頸”，我公司在汽包液位控制系統(tǒng)主要采用了三沖量汽包液位控制系統(tǒng)。

1 鍋爐工藝控制要求

鍋爐汽包液位是表征生產(chǎn)過程中的主要工藝指標(biāo)，液位過高，會(huì)影響汽水分離的效果，產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象，極易造成鍋爐和汽輪機(jī)設(shè)備受損;液位過低，會(huì)影響汽水循環(huán)，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)辜訜崴芫植渴軣幔瑢?dǎo)致嚴(yán)重事故。鍋爐液位自動(dòng)控制若采用單沖量單回路控制系統(tǒng)難以達(dá)到滿意的效果，采用汽包液位和蒸汽流量的雙沖量控制，當(dāng)給水壓力本身發(fā)生變化時(shí)，雙沖量控制也難以克服，因此引入三沖量控制系統(tǒng)。三沖量控制系統(tǒng)有單回路三沖量控制系統(tǒng)和前饋加串級(jí)反饋的三沖量控制系統(tǒng)，綜合工藝要求，我公司鍋爐汽包控制系統(tǒng)中，采用的是前饋加串級(jí)反饋三沖量控制系統(tǒng)。三沖量主要是指汽包液位、蒸汽流量和給水流量三個(gè)測(cè)量信號(hào)，其中鍋爐液位，是控制中的主要沖量。

2 三沖量控制系統(tǒng)原理及儀表選型

三沖量控制系統(tǒng)從沖量控制系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)上來說，是一個(gè)帶有前饋信號(hào)的串級(jí)控制系統(tǒng)，液位控制器LC83201與給水流量控制器FC83203構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，汽包液位LIA83201是主變量、給水流量FI83203是副變量，副變量的引入使系統(tǒng)對(duì)給水壓力的波動(dòng)有較強(qiáng)的克服能力，給水流量是水位串級(jí)系統(tǒng)的副環(huán)，副環(huán)對(duì)給水流量的及時(shí)、有效控制，可以大大提高水位控制的質(zhì)量;蒸汽流量FI83208的波動(dòng)是引起汽包液位LIA83201變化的因素，是干擾作用，蒸汽波動(dòng)時(shí)，通過引入FC83203，使給水流量FIA2101作相應(yīng)的變化，把蒸汽流量信號(hào)作為前饋信號(hào)引入控制系統(tǒng)，這樣蒸汽負(fù)荷的改變能自動(dòng)改變給水流量，不需要等到液位產(chǎn)生偏差之后再校正，有利于汽包液位的控制。前饋加串級(jí)反饋的三沖量控制系統(tǒng)示意圖和框圖如圖1所示。

圖1 三沖量控制系統(tǒng)示意圖

三沖量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程：根據(jù)串級(jí)控制系統(tǒng)選擇主、副控制器的正、反作用的原則，水位控制器LC83201選反作用，流量控制器FC為正作用，調(diào)節(jié)器為反作用。當(dāng)水位由于擾動(dòng)而升高時(shí)，因LC83201反作用，它的輸出下降，進(jìn)入加法器后，使FC83203給定值減小而輸出增加，調(diào)節(jié)閥的開度減小，給水流量FA83203減小，水位下降，保持在設(shè)定值上;當(dāng)蒸汽流量FAQ83208增加時(shí)，F(xiàn)C83203給定值增加而輸出減小，調(diào)節(jié)閥的開度增加，給水流量增加，保持水蒸氣平衡，使水位上升。

給水流量是水位串級(jí)系統(tǒng)的副回路，副回路克服給水自身的擾動(dòng)，進(jìn)一步穩(wěn)定了水位的自動(dòng)控制，給水流量FI83203增加，F(xiàn)C83203輸出增加，調(diào)節(jié)閥的開度減小，給水量減小，從而保持水蒸氣平衡。

圖2 三沖量控制系統(tǒng)方框圖

根據(jù)工藝對(duì)鍋爐汽包液位的控制要求，該三沖量控制系統(tǒng)選用儀表主要包括如下：①汽包液位：采用差壓變送器;汽包水位信號(hào)采用三取中，并經(jīng)過汽包壓力補(bǔ)償;②給水流量：節(jié)流裝置采用噴嘴角式取壓，變送器采用日本EJA差壓流量變送器并采用給水溫度補(bǔ)償;③蒸汽流量：節(jié)流裝置采用噴嘴角式取壓，變送器采用日本EJA差壓流量變送器，采用過熱器出口聯(lián)箱蒸汽壓力以及主汽溫度補(bǔ)償;④給水調(diào)節(jié)閥：采用直通閥;⑤水質(zhì)分析：電導(dǎo)率分析儀(μS/cm)帶有溫度補(bǔ)償。

3 運(yùn)行過程中的儀表故障及處理

在運(yùn)行過程中，常見故障主要有以下幾點(diǎn)。第一是出現(xiàn)“假液位”現(xiàn)象，容易燒干鍋爐，或造成跳車，此時(shí)，儀表維護(hù)人員應(yīng)該檢查、測(cè)量汽包液位LIA83201的真實(shí)性，做相應(yīng)的處理;第二是蒸汽流量FAQ83208突然波動(dòng)，F(xiàn)C83203來不及進(jìn)行作相應(yīng)的變化，及時(shí)的按干擾量進(jìn)行控制，此時(shí)應(yīng)該應(yīng)該檢查FC83203的PID參數(shù)是否設(shè)的合適;第三是調(diào)節(jié)閥線性不好，出現(xiàn)DCS控制室調(diào)節(jié)閥的輸出信號(hào)和現(xiàn)場(chǎng)閥位的開度對(duì)不上，儀表維護(hù)人員應(yīng)聯(lián)系好工藝，辦好檢修票的同時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多次校驗(yàn)，至到合格為止。

4 注意事項(xiàng)及技改措施

在實(shí)際維護(hù)中，當(dāng)鍋爐氣包的負(fù)荷突然增大，汽包內(nèi)壓力突然下降，這時(shí)汽包內(nèi)的水急劇氣化，出現(xiàn)大量氣泡，形成了虛假液位，由于蒸汽流量FAQ83208波動(dòng)對(duì)汽包液位LIA83201的影響，若調(diào)節(jié)不及時(shí)，常常出現(xiàn)“假液位”現(xiàn)象，造成操作人員誤判斷，容易燒干鍋爐，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致鍋爐爆炸等事故。因此工藝操作人員要嚴(yán)格按照工藝流程精心操作，串級(jí)回路一定要投自動(dòng)，絕不允許按照個(gè)人習(xí)慣進(jìn)行手動(dòng)操作;在開車初期，采用低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥來進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)鍋爐主汽流量大于30%時(shí)，低負(fù)荷調(diào)節(jié)閥將禁止投自動(dòng);當(dāng)鍋爐主汽流量小于20%時(shí)，主給水閥將禁止投自動(dòng)。任何時(shí)候，主給水閥和低負(fù)荷給水閥只能有一路可以投入自動(dòng)，維持汽包水位;在三沖量控制時(shí)，如果汽包水位，給水流量、主汽流量任一有質(zhì)量問題，主給水調(diào)節(jié)閥切至手動(dòng)。

技改措施：第一，汽包液位測(cè)量由于設(shè)計(jì)和設(shè)備供貨問題，浮筒供貨測(cè)量范圍為0～985 mm，但是實(shí)際測(cè)量范圍為0～670 mm，通過對(duì)浮筒測(cè)量量程進(jìn)行遷移，理論上可以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量，但是由于安裝不合規(guī)范，蒸汽側(cè)取壓口低于浮筒上限取壓口。開車初期波動(dòng)大，通過對(duì)浮筒設(shè)備進(jìn)行整改，另開取壓口，將浮筒量程范圍改為0～670 mm。開車使用至今，浮筒改造非常成功。第二，主給水調(diào)節(jié)閥由于儀表風(fēng)進(jìn)氣口設(shè)計(jì)為1/4/￠8，在運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)動(dòng)作太慢，通過改進(jìn)進(jìn)氣口，改進(jìn)了主給水調(diào)節(jié)閥的正常開關(guān)速度，保證了工藝的正常運(yùn)行。

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1003-3467(2012)06/08-0041-02

2012-03-03

魏方合(1983-)，男，從事化工自動(dòng)控制工作，電話：15139288007。