【摘 要】宣化鋼鐵公司120噸轉(zhuǎn)爐汽化鍋爐補(bǔ)水系統(tǒng)由人工補(bǔ)水改造為變頻控制自動補(bǔ)水，極大地減輕了工人勞動強(qiáng)度，并節(jié)約了電耗。本文就該系統(tǒng)的主要組成部分和生產(chǎn)控制功能等作了簡要的介紹。

【關(guān)鍵詞】汽化鍋爐 自動補(bǔ)水 變頻調(diào)速 蒸汽放散

一、引言

轉(zhuǎn)爐汽化鍋爐是煉鋼工業(yè)生產(chǎn)的重要動力設(shè)備，它是利用接近飽和溫度的軟化水在汽化時(shí)大量吸收熱量的原理，使在高溫工作下煙道得以冷卻，汽包水位是其主要工藝參數(shù)指標(biāo)，是一個非常重要的被控變量。120噸轉(zhuǎn)爐2006年投產(chǎn)以來，鍋爐的汽包水位調(diào)節(jié)一直采用人工調(diào)節(jié)，在冶煉過程中經(jīng)常出現(xiàn)虛假水位，難以保證汽化鍋爐的正常水位，安全性差，不僅對汽化鍋爐的使用壽命有影響，而且汽化鍋爐水位在冶煉過程中存在很大的安全隱患。

二、汽化鍋爐自動補(bǔ)水控制系統(tǒng)概述

自動補(bǔ)水控制系統(tǒng)原理。汽化鍋爐自動補(bǔ)水系統(tǒng)是通過采用多變量控制方式完成對汽包的自動化補(bǔ)水過程，通過對蒸汽流量、液位、給水流量等參數(shù)組成整套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)汽包的自動補(bǔ)水。根據(jù)轉(zhuǎn)爐冶煉將汽化鍋爐運(yùn)行分為六個階段，即未吹煉階段、吹煉開始階段、補(bǔ)水階段、產(chǎn)汽階段、停吹初期階段、停止吹煉階段。主要設(shè)計(jì)理念是將總的蒸汽消耗量通過PLC計(jì)算公式換算成水的質(zhì)量，通過這個變量控制補(bǔ)水泵變頻器和補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥為汽包進(jìn)行補(bǔ)水，并根據(jù)液位值進(jìn)行微調(diào)，使液位保持在設(shè)定值附近。實(shí)現(xiàn)汽包的自動化補(bǔ)水，并保證汽包內(nèi)壓力在安全線以下放散，水位保持在恒定的安全液位附近，同時(shí)確保蒸汽的合理回收。

三、自動補(bǔ)水控制系統(tǒng)組成

自動補(bǔ)水系統(tǒng)由變頻給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)、蒸汽回收調(diào)節(jié)系統(tǒng)、放散控制、泄水控制四大部分組成。該四大系統(tǒng)都屬于全自動控制系統(tǒng)。

（一）變頻補(bǔ)水調(diào)節(jié)系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要有變頻器、給水調(diào)節(jié)閥等構(gòu)成。變頻器改變給水泵電機(jī)運(yùn)行頻率控制汽化鍋爐補(bǔ)水流量。

1.轉(zhuǎn)爐吹煉期

轉(zhuǎn)爐吹煉開始后的液位為虛假液位，此時(shí)冷卻煙道的水大量汽化，壓力增高，使汽包內(nèi)水位在蒸汽反壓作用下開始上升，形成虛高液位。在此期間當(dāng)吹煉下槍信號開始后，變頻器自動啟動，給水調(diào)節(jié)閥打開，進(jìn)行補(bǔ)水，通過計(jì)算儀計(jì)算出的蒸汽質(zhì)量流量與實(shí)際補(bǔ)水流量進(jìn)行比較，計(jì)算出汽包內(nèi)真實(shí)液位，控制變頻輸出頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)水。該補(bǔ)水在吹煉期汽包。液位的設(shè)定值的上限內(nèi)。當(dāng)液位低于吹煉期汽包液位的設(shè)定值的下限，液位補(bǔ)水也加入到蒸汽流量補(bǔ)水中。當(dāng)液位高于吹煉期汽包液位的設(shè)定值則只依靠蒸汽流量補(bǔ)水。

2.轉(zhuǎn)爐非吹煉期

轉(zhuǎn)爐在非吹煉期依據(jù)汽包液位補(bǔ)水。當(dāng)實(shí)際液位低于平衡期汽包液位設(shè)定值下限，則開水自動補(bǔ)水，同時(shí)調(diào)節(jié)閥打開。當(dāng)液位達(dá)到畫面平衡期汽包液位設(shè)定值時(shí)，停止補(bǔ)水，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。

（二）蒸汽回收系統(tǒng)

該系統(tǒng)由PLC程序自動實(shí)現(xiàn)，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，回收調(diào)節(jié)閥打開，進(jìn)行蒸汽回收，該壓力設(shè)定值可在畫面直接設(shè)定，根據(jù)工況要求進(jìn)行修改，實(shí)現(xiàn)蒸汽穩(wěn)定回收。

（三）蒸汽放散控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)由PLC程序自動實(shí)現(xiàn)，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定放散壓力值（現(xiàn)場工況要求壓力）后，放散切斷閥自動打開，進(jìn)行安全放散，為保證汽包安全，該值由崗位根據(jù)安全工藝要求設(shè)定。

（四）泄水閥控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)由PLC程序自動實(shí)現(xiàn)，當(dāng)液位達(dá)到泄水設(shè)定液位后，泄水閥自動打開，進(jìn)行安全泄水，為保證汽包安全，該值由崗位根據(jù)安全工藝要求設(shè)定。

四、汽化鍋爐自動補(bǔ)水系統(tǒng)在120轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)中的應(yīng)用狀況

目前120噸轉(zhuǎn)爐汽化鍋爐汽包補(bǔ)水控制系統(tǒng)具有兩套系統(tǒng)，即原汽包手動補(bǔ)水控制系統(tǒng)和改造后的汽包自動補(bǔ)水控制系統(tǒng)。

（一）兩套控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)快速手動、自動切換

手動到自動切換。此切換過程必須在平衡期（即非吹煉期的液位平衡期）切換過程：首先將畫面返回原系統(tǒng)按鈕為綠色，其次點(diǎn)擊操作畫面上啟動自動按鈕，確保操作畫面上各部分運(yùn)行狀態(tài)為自動，綠色運(yùn)行燈亮，此時(shí)整個系統(tǒng)進(jìn)入自動狀態(tài)。若不能啟動，查看畫面返回原系統(tǒng)按鈕、啟動自動按鈕是否為綠色，若不是，則點(diǎn)擊撤消返回按扭，使返回原系統(tǒng)按鈕變?yōu)榫G色，依次執(zhí)行上邊操作可正?？焖偾袚Q。

（二）自動補(bǔ)水系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

汽包自動補(bǔ)水控制系統(tǒng)分為自動和集中（畫面操做）。正常運(yùn)行情況下，只需所有設(shè)備控制狀態(tài)在自動狀態(tài)即可，無需人工干預(yù)。該集中操作只做調(diào)試設(shè)備使用。

變頻器啟動。在電腦操作畫面上設(shè)有運(yùn)行狀態(tài)信號，以便于我們觀察其實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，綠色為運(yùn)行狀態(tài)，紅色為故障信號；如有故障，在查明故障原因，解決故障問題后，進(jìn)行復(fù)位；在集中狀態(tài)，可手動啟動和停止變頻器運(yùn)行（只有調(diào)試人員可以集中狀態(tài)下手動啟動變頻）。 通常選擇自動狀態(tài)，并送電，待畫面上送電按鈕變綠后，可手動選泵。

五、自動補(bǔ)水系統(tǒng)運(yùn)行后效果分析

（一）120噸轉(zhuǎn)爐汽化鍋爐自動補(bǔ)水控制系統(tǒng)自投運(yùn)以來運(yùn)行平穩(wěn)，減輕了工人的勞動強(qiáng)度和事故發(fā)生率。

（二）自動補(bǔ)水控制系統(tǒng)投運(yùn)以來，給水泵由原來的連續(xù)運(yùn)行改造為吹煉補(bǔ)水時(shí)運(yùn)行，不補(bǔ)水時(shí)停止運(yùn)行，延長了給水泵和電機(jī)的使用壽命，節(jié)約了設(shè)備的維修成本和備件成本，備件費(fèi)用是原來的1/3，年可節(jié)約23萬元。

（三）120噸轉(zhuǎn)爐自動補(bǔ)水系統(tǒng)投運(yùn)以來，節(jié)約了大量電耗。原有給水泵實(shí)際運(yùn)行功率為90KW（給水過程），40KW（停止給水過程），給水時(shí)間占總時(shí)間的60%。改為變頻控制自動上水后給水泵實(shí)際運(yùn)行功率：90KW（給水過程），0KW停止給水過程。年節(jié)約電耗：（95kw/h臺×0.6 kw/h +40 kw/h×0.4-90 kw/h×0.6-0×0.4）×24h×360天×0.52元/度電=8.5萬元/年。

六、結(jié)語

120噸轉(zhuǎn)爐汽化鍋爐由于采用了自動補(bǔ)水控制系統(tǒng)，極大地降低了操作者勞動強(qiáng)度，降低了設(shè)備的故障率和因汽包水位異常造成惡性事故的發(fā)生率，節(jié)約了一定的維修費(fèi)和備件費(fèi)，節(jié)約了大量電耗，符合公司的節(jié)能減排、將本增效的大方針。

作者簡介：

趙雅彬（1976.08.21）男，漢，河北張家口宣化人，河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司，電氣主管員，?？茖W(xué)歷，電氣自動化方向。