芻議汽化冷卻裝置汽包水位自動控制

張絢

摘 要：汽包在運行中，水位在不斷的變化，這將直接影響加熱爐的安全和爐設(shè)備的運轉(zhuǎn)效率的高低，因此應(yīng)始終把握汽包水位情況，對汽包水位控制系統(tǒng)是十分必要的。

關(guān)鍵詞：汽包；水位；自動控制

1 汽化冷卻系統(tǒng)的簡介

汽化冷卻系統(tǒng)由五大構(gòu)件組成，即軟水箱、除氧器、循環(huán)水泵、汽包和循環(huán)水管道，主要工作原理是企業(yè)用水通過爐底水梁、上升管、下降管后再不間斷的回流到汽包。水在下降管中流動，而上升管中流動的則是蒸汽和水的復(fù)合物，因為水的比重要大于汽化后的水和蒸汽的混合物質(zhì)，與此同時支撐整個加熱爐的水梁高度要比汽包的高度要低一些，因此可以形成一種壓力，壓力要比阻力大，所以水流量的形成，將有一個周期模式。水經(jīng)過下降管和循環(huán)泵流向爐底的裝置，在底部吸收大量熱量重新經(jīng)過汽化，然后進入上升管路最后到達汽包當中，這便是另一種周期模式。汽包內(nèi)水和汽水混合物經(jīng)過進一步的分離后，蒸汽被輸送到管道中，經(jīng)過冷凝后的水則進入到給水泵中形成混合補水，然后進行再次循環(huán)。

2 汽包水位控制的具體分析

要想保障給水泵給水能夠使汽包汽化冷卻達到最大負荷，控制汽包水位十分關(guān)鍵，所以需要對汽包中的水位加強控制，使之在一種合理的范圍之內(nèi)，用來滿足生產(chǎn)活動的需要。如果汽包水位偏高，會影響汽包內(nèi)汽水分離裝置的正常運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生大量的蒸汽和水的混合物質(zhì)，蒸汽和水的混合物質(zhì)將導(dǎo)致蒸汽的出口中含有過量的水分；如果汽包內(nèi)的水位偏低，則會影響汽包內(nèi)部水的循環(huán)，無法對汽包內(nèi)部進行有效的冷卻，導(dǎo)致汽包內(nèi)部水冷壁溫度太高，容易爆管，危害設(shè)備安全，所以汽包內(nèi)部水位偏高或者偏低都會對汽包的正常運行產(chǎn)生極大的影響，水位的高低能否進行有效的控制，將會直接影響到加熱爐能否正常的進行工作。

3 控制汽包水位的策略

加熱爐的重要設(shè)備之一便是汽包，汽包能否穩(wěn)定的運行，將會對生產(chǎn)的安全性、連續(xù)性乃至產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

為了給水量與汽包內(nèi)水分的蒸發(fā)量達到一種相對平衡的狀態(tài)，對汽包內(nèi)的水位進行合理有效的控制便顯得及其的重要，并需要讓汽包內(nèi)部的水位維持在工藝要求的范疇之內(nèi)。因為穩(wěn)定汽包水位十分重要，綜合考慮影響到汽包水位的各種因素，所以要求水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)滿足準確性好，可靠性高，維護性好等要求。

汽包的水位控制就是保持其內(nèi)部水位保持不變，對給水泵進行精確的控制是汽包水位控制的核心步驟。如果汽包內(nèi)部水位保持在最佳位置，加熱爐的蒸發(fā)效率便會提高，從而能夠穩(wěn)定生產(chǎn)的運行。目前國內(nèi)控制汽包水位可供選擇的方式有三種，它們是單、雙、三沖量模式控制。

今天，高強度棒材車間采用三沖量模式控制，三沖量水位控制系統(tǒng)可及時應(yīng)對給水的干擾，并在蒸汽流量、給水流量的共同影響作用下，控制效果比較令人滿意。

4 汽包水位控制的方法和控制過程

三沖量水位控制的實質(zhì)是將汽包內(nèi)的水位、水流量和蒸汽流量作為參數(shù)，以水位作為主要變量參數(shù)，水流量和蒸汽流量作為控制方式的輔助參數(shù)，氣體流量作為前端信號，水流量作為后端反饋信號，除此之外還有水位和流量控制器，由這些部件構(gòu)成的一種串聯(lián)方式的系統(tǒng)控制，組成了一種前端反饋-串級控制的一種控制方式，用主回路實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)水位，用副回路使水流量滿足生產(chǎn)負荷的要求，用PLC控制器實現(xiàn)系統(tǒng)故障時的報警動作。

穩(wěn)定時，給定一個水位的測量量，將水位數(shù)、蒸汽和水的流量經(jīng)過加法運算得出的數(shù)據(jù)輸出一個電流數(shù)值。如果蒸汽負荷增大或是輸出的電流值變大，經(jīng)運算后的電流值變小，則會增大給水泵的閥門開度，將會觸發(fā)給水泵過度供水，出現(xiàn)假水位的情況，同時會增大水位調(diào)節(jié)裝置的輸出電流值。由于水和蒸汽信號量的方向相反，所以蒸汽調(diào)節(jié)裝置輸出的電流可以與水位調(diào)節(jié)裝置的輸出電流值互相抵消掉，從而可以局部或者全部消除此假水位現(xiàn)象的發(fā)生。

待以上現(xiàn)象結(jié)束后，汽包內(nèi)部將恢復(fù)正常，水位將會隨著汽化現(xiàn)象變低，水位調(diào)節(jié)的輸出電流變小，經(jīng)過加法器運算后的輸出電流也會減小，這時需要給水泵投入工作，以補充汽包內(nèi)水被汽化造成的汽包內(nèi)水量的減少。待補充水量后，汽包內(nèi)水位重新達到穩(wěn)定狀態(tài)，給水量和汽化量又將會重新達到平衡。若蒸汽的負荷量不變，由于給水量的變化將導(dǎo)致運算器的輸出電流發(fā)生變化，供水泵將會自動調(diào)節(jié)供水閥門開度直到供水量恢復(fù)到需要的數(shù)值。蒸汽流量和給水量共同作用于供水泵閥門開度，可以減少汽包水位的波動并使閥門正確的運動，從而消除假水位，縮短汽包內(nèi)部水位的調(diào)節(jié)時間。PLC控制器報警系統(tǒng)可以嚴密監(jiān)視，一旦觸發(fā)報警事件，便會上傳信息到管理平臺進行記錄并觸發(fā)相應(yīng)的操作行為，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，汽包內(nèi)水位超過最高水位和最低水位的設(shè)定數(shù)值，并發(fā)出報警信號。

5 結(jié)論

在汽包的操作過程中，最重要的便是維持汽包水位的平衡。汽包的水位不僅僅受給水量的影響，還受到蒸汽的影響，所以便采用三沖量進行調(diào)節(jié)。三沖量調(diào)節(jié)本質(zhì)上是一種串級的調(diào)節(jié)，汽包水位便是這個調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總參數(shù)，在控制回路中，把水位調(diào)節(jié)器的輸出信號當做串級控制裝置的給定值，經(jīng)加法器運算后的蒸汽流量與給水流量的差值作為串級調(diào)節(jié)器的測量值。只要測量值和給定值之間存在差異，串級調(diào)節(jié)器就會輸出信號來控制進水流量的相應(yīng)變化。三沖量控制實際上是前饋加反饋控制（把蒸汽流量作為前饋信號），可以提高調(diào)節(jié)質(zhì)量，縮短過渡時間，改善控制系統(tǒng)的開靜態(tài)特性，保證汽包的水位控制，防止意外事故的發(fā)生。

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