高 維

(中冶華天南京工程技術(shù)有限公司，江蘇南京210019)

自動(dòng)化

轉(zhuǎn)爐汽包水位自動(dòng)控制

高 維

(中冶華天南京工程技術(shù)有限公司，江蘇南京210019)

轉(zhuǎn)爐汽包液位在轉(zhuǎn)爐煉鋼中起著至關(guān)重要的作用，但由于受轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝的影響，在轉(zhuǎn)爐吹煉周期內(nèi)汽包液位會(huì)發(fā)生大幅度波動(dòng)，對轉(zhuǎn)爐安全運(yùn)行帶來很大安全隱患。介紹了三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在無法使用三沖量調(diào)節(jié)時(shí)可使用延時(shí)定時(shí)補(bǔ)水方式。

轉(zhuǎn)爐;汽包液位;三沖量;延時(shí)定時(shí)

1 引言

轉(zhuǎn)爐余熱鍋爐是煉鋼廠的關(guān)鍵設(shè)備之一，了解和掌握轉(zhuǎn)爐預(yù)熱鍋爐運(yùn)行特點(diǎn)，對保障轉(zhuǎn)爐安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。

受轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝條件的影響，預(yù)熱鍋爐的熱負(fù)荷呈現(xiàn)周期性、劇烈性的變化，這些變化都直接體現(xiàn)在汽包水位的變化上。

2 汽包水位波動(dòng)特點(diǎn)

由于轉(zhuǎn)爐汽化冷卻系統(tǒng)的熱負(fù)荷呈現(xiàn)周期性變化，導(dǎo)致汽包水位的劇烈周期性波動(dòng)，當(dāng)吹煉開始后，汽包水位在3~4 min內(nèi)快速上升300 mm左右，水位造成假信號。

在轉(zhuǎn)爐吹煉前期，轉(zhuǎn)爐汽量急劇增加，系統(tǒng)的空泡率增加，汽水容積增加，導(dǎo)致汽包水位增高；在轉(zhuǎn)爐吹煉中期，伴隨著吹氧強(qiáng)度的提高，產(chǎn)汽量急劇加大，水中含汽率也急劇提高，余熱鍋爐及上升管內(nèi)均為汽水混合物，因而造成水容積的急劇膨脹，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)含氣率增加而造成的水容積增加量與外排蒸汽量相當(dāng)時(shí)，汽包水位不再上升而是隨作蒸汽的外排汽包水位將慢慢降低；在轉(zhuǎn)爐吹煉后期，吹氧結(jié)束，余熱鍋爐溫度快速降低，水中含氣率快速下降，汽包水位隨之快速下降。

3 汽包水位重要性

由于冶煉過程短，又受操作因素的影響，汽包水位變化急劇。如汽包給水量跟不上汽包內(nèi)蒸發(fā)量，汽包水位過低，會(huì)使設(shè)備受損，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生爆炸，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐吹煉自動(dòng)終止，不能生產(chǎn)。如補(bǔ)水過多，汽包水位過高，則會(huì)使蒸汽帶水影響蒸汽質(zhì)量。所以控制水位穩(wěn)定，對轉(zhuǎn)爐安全生產(chǎn)，意義極為重要。

4 汽包水位控制

4.1 三沖量補(bǔ)水

由于汽包水位的波動(dòng)及重要性，現(xiàn)在大部分采用三沖量調(diào)節(jié)控制液位，并且也是一種比較可靠和可行的辦法。汽包液位三沖量有汽包液位、蒸汽流量和給水流量組成（圖1）。

如圖1所示，通過加法器調(diào)節(jié)閥輸出V=a+b-c。在穩(wěn)定狀態(tài)下，液位測量值與給定值相同；當(dāng)轉(zhuǎn)爐開始吹煉時(shí)，熱負(fù)荷突然增加，產(chǎn)生的蒸汽量也隨之突然增加，蒸汽流量的輸出b增加，調(diào)節(jié)閥的輸出V增加，同時(shí)，由于熱負(fù)荷增加使得汽包產(chǎn)生虛假液位，液位調(diào)節(jié)器a的輸出減小，調(diào)節(jié)閥的輸出V減小，當(dāng)蒸汽流量輸出b和給水流量c達(dá)到平衡時(shí)，調(diào)節(jié)閥的輸出V達(dá)到穩(wěn)定。

圖1 汽包液位三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)

當(dāng)吹煉結(jié)束后，水位開始下降，假液位消失，三沖量調(diào)節(jié)正好與吹煉相反，當(dāng)達(dá)到新的平衡為止。由于引入了蒸汽流量和給水流量兩個(gè)輔助沖量，起到了超前調(diào)節(jié)的作用，使給水閥一開始就向正確的方向移動(dòng)，因而大大減小了液位的波動(dòng)幅度，抵消了假液位的影響，縮短了過渡時(shí)間。

4.2 延時(shí)定時(shí)給水

目前由于受很多條件限制，比如蒸汽無法正常回收等，很多現(xiàn)場無法使用三沖量調(diào)節(jié)，這時(shí)，若需要投入自動(dòng)給水，有一種很簡單有效的方法，即延時(shí)定時(shí)給水：

當(dāng)轉(zhuǎn)爐開始吹煉大約3 min后，通過PLC控制自動(dòng)打開給水泵，根據(jù)給水泵的給水能力可以計(jì)算出大概的補(bǔ)水時(shí)間，可將給水時(shí)間設(shè)置稍微小于計(jì)算時(shí)間，當(dāng)給水泵運(yùn)轉(zhuǎn)到設(shè)定時(shí)間后自動(dòng)停泵；待轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，此時(shí)汽包液位基本無虛假液位，可判斷出汽包液位是否在正常范圍內(nèi)，如在，則不需再補(bǔ)水；若低于正常范圍，則給水泵再次自動(dòng)啟動(dòng)，待液位補(bǔ)至正常范圍內(nèi)自動(dòng)停泵。

為保證汽包安全，通過汽包液位來輔助自動(dòng)給水，當(dāng)給水泵在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，若汽包液位超過最大設(shè)定液位，給水泵強(qiáng)制停止；當(dāng)給水泵在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，只要液位低于-150 mm時(shí)，都會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)給水泵補(bǔ)水至正常情況。

通過此種方法，可以使無法通過三沖量調(diào)節(jié)的給水實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，減少手動(dòng)給水時(shí)的繁瑣操作以及人工操作出現(xiàn)的誤操作行為；為進(jìn)一步提高此方法的安全性，還可增加攝像頭視頻觀察現(xiàn)場玻璃管液位計(jì)液位已輔助判斷汽包液位，提高汽包運(yùn)行的安全可靠性。

5 結(jié)論

本文主要介紹了兩種不同的汽包水位自動(dòng)控制方法。在自動(dòng)化水平很高，儀表檢測設(shè)備完善的調(diào)節(jié)下，可通過三沖量調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)液位；當(dāng)三沖量調(diào)節(jié)無法滿足時(shí)，可通過延時(shí)定時(shí)法，控制水泵的啟停來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)給水。

[1]顧樹生,王建輝.自動(dòng)控制原理[M].北京:冶金工業(yè)出版社.2001年.

[2]中國冶金建設(shè)協(xié)會(huì).鋼鐵企業(yè)過程檢測和控制自動(dòng)化設(shè)計(jì)手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社.2000年.

Automatic Control of the Water Level in the Steam Drum of Converter

Gao Wei
(MCC Huatian Nanjing Engineering Technology Co.Ltd.,Najing,Jiangsu 210019,China)

The water level in the steam drum of converter plays an important role in converter steelmaking.But due to the effect of converter steelmaking process,the water level of steam drum would greatly fluctuate during smelting operation,causing major safety risks to the operation.A three-impulse regulation system was introduced.When three-impulse regula原tion system cannot be used the delaying and timing water feed mode can be adopted.

converter;water level in steam drum;three-impulse;delaying and timing

TP27

B

1006-6764（2014）11-0072-02

2014-07-04

高維（1982-），男，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)從事鋼鐵冶金自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作。