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、運行過程中的儀表故障處理、注意事項以及改進方法做簡單概述。

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，維持汽包水位是保持汽機和鍋爐安全運行的重要條件，鍋爐汽包液位控制的好與壞是制約工藝安全、穩(wěn)定、長周期、滿負荷、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，液位過高，會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設(shè)備受損;液位過低，會影響汽水循環(huán)，嚴重時，甚至會使加熱水管局部受熱，導致嚴重事故。鍋爐液位自動控制若采用單沖量單回路控制系統(tǒng)難以達到滿意的效果，采用汽包液位和蒸汽流量的雙沖量控制，當給水壓力本身發(fā)生變化時，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測量信號，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，是一個帶有前饋信號的串級控制系統(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)對給水壓力的波動有較強的克服能力，給水流量是水位串級系統(tǒng)的副環(huán)，副環(huán)對給水流量的及時、有效控制，可以大大提高水位控制的質(zhì)量;蒸汽流量FI83208的波動是引起汽包液位LIA83201變化的因素，是干擾作用，蒸汽波動時，通過引入FC83203，使給水流量FIA2101作相應的變化，把蒸汽流量信號作為前饋信號引入控制系統(tǒng)，這樣蒸汽負荷的改變能自動改變給水流量，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。當水位由于擾動而升高時，因LC83201反作用，它的輸出下降，進入加法器后，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;當蒸汽流量FAQ83208增加時，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系統(tǒng)的副回路，副回路克服給水自身的擾動，進一步穩(wěn)定了水位的自動控制，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;汽包水位信號采用三取中，并經(jīng)過汽包壓力補償;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償;④給水調(diào)節(jié)閥：采用直通閥;⑤水質(zhì)分析：電導率分析儀(μS/cm)帶有溫度補償。

3 運行過程中的儀表故障及處理

在運行過程中，常見故障主要有以下幾點。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，儀表維護人員應該檢查、測量汽包液位LIA83201的真實性，做相應的處理;第二是蒸汽流量FAQ83208突然波動，F(xiàn)C83203來不及進行作相應的變化，及時的按干擾量進行控制，此時應該應該檢查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)閥的輸出信號和現(xiàn)場閥位的開度對不上，儀表維護人員應聯(lián)系好工藝，辦好檢修票的同時，在現(xiàn)場進行多次校驗，至到合格為止。

4 注意事項及技改措施

在實際維護中，當鍋爐氣包的負荷突然增大，汽包內(nèi)壓力突然下降，這時汽包內(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波動對汽包液位LIA83201的影響，若調(diào)節(jié)不及時，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，嚴重時還可能導致鍋爐爆炸等事故。因此工藝操作人員要嚴格按照工藝流程精心操作，串級回路一定要投自動，絕不允許按照個人習慣進行手動操作;在開車初期，采用低負荷調(diào)節(jié)閥來進行調(diào)節(jié)，當鍋爐主汽流量大于30%時，低負荷調(diào)節(jié)閥將禁止投自動;當鍋爐主汽流量小于20%時，主給水閥將禁止投自動。任何時候，主給水閥和低負荷給水閥只能有一路可以投入自動，維持汽包水位;在三沖量控制時，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。

技改措施：第一，汽包液位測量由于設(shè)計和設(shè)備供貨問題，浮筒供貨測量范圍為0～985 mm，但是實際測量范圍為0～670 mm，通過對浮筒測量量程進行遷移，理論上可以實現(xiàn)精確測量，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。開車初期波動大，通過對浮筒設(shè)備進行整改，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)閥由于儀表風進氣口設(shè)計為1/4/￠8，在運行過程中，發(fā)現(xiàn)動作太慢，通過改進進氣口，改進了主給水調(diào)節(jié)閥的正常開關(guān)速度，保證了工藝的正常運行。

TQ082

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

2012-03-03

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