給水除氧器的自動化改造

王寒暉

1　改造背景

萊鋼動力廠667區域共3臺除氧器，運行方式為兩運一備，由于除氧器的自動化水平不高，因此除氧器的給水水位和溫度等各項技術參數的控制主要依靠操作人員的調整來完成，對操作人員有較強的要求，操作人員的稍一疏忽就有可能出現除氧器加熱溫度不夠、水位壓偏、水位快速下降等現象，導致除氧效果差或鍋爐斷水的事故發生。

2　改造過程

2.1　首次試驗

自2016年初，車間就開始研究對給水除氧系統進行自動化改造，最初改造的時候，決定對除氧器進行定水位運行。在試驗過程中發現定水位運行時，負荷若有較大的波動，補水調節閥需要不斷進行調整，調節閥動作的頻率和次數過多，電機一直處于運行狀態，致使電機易發熱甚至燒損，6#除氧器補水調節閥的電機就在實驗過程中燒損。

通過該次試驗，發現電動調節閥不適用于除氧器的自動化運行。經過試驗確定除氧器的調節閥門需要滿足頻繁往復開大或關小、定位精度要高、靈敏度高且波動小于0.1%的要求，通過分析研究，決定采用氣動調節閥替代電動調節閥來實現給水除氧的自動化運行。氣動調節閥以4-20 mA信號作為驅動信號，借助電氣閥門定位器、轉換器、電磁閥等附件驅動閥門動作，使閥門呈線性或等百分流量特性調節，可以精確實現對管道介質的流量、壓力等各種工藝參數比例式調節。通過多次對氣動調節閥的控制精度和靈敏度的試驗，決定選用單作用、薄膜式、西門子定位器的調節閥。

2.2　二次試驗

2016年初至2017年7月，車間相繼對6#和7#除氧器補水和進汽電動調節閥更換為氣動調節閥（僅在電動調節閥發生故障時，無修復價值時進行更換），更換后，再次進行給水除氧自動化運行試驗。本次試驗對除氧器的水位和加熱溫度進行了設定，溫度設定為103℃，水位設定為2000 mm，溫度設定與進汽調節閥關聯，水位設定與補水調節閥關聯。程序改造完成后，對兩臺除氧器進行自動控制試驗。試驗中發現當兩個除氧器塔頭內的壓力較大時，就會發生除氧器水位壓偏的現象，水位壓偏后會導致除氧器內水溫驟降或水溫過高，無法現實除氧器的自動運行。

2.3　三次試驗

車間管理技術人員針對第二次試驗的失敗，通過分析研究，找出了失敗的主要原因是對除氧器采取定溫的自動運行模式。采取定溫度運行，容易使兩個除氧器內的壓力相差大，導致水位壓偏，除氧器無法自行調整至正常狀態，必須切換至手動操作，人為進行調整，不對溫度進行設定，但又必須保證除氧器內給水溫度的穩定是我們研究的重點。我們通過對除氧器近一年來運行數據的整理分析，利用回歸，找出了6#和7#除氧器在溫度為103℃時所需要的最佳工作壓力，且該工作壓力為兩臺除氧器并列運行時的最穩定狀態。6#除氧器最佳工作壓力為16 kPa，7#除氧器為18 kPa。同理我們利用數據分析對兩個除氧器的水位進行確定，6#除氧器確定最佳水位為2000 mm，7#除氧器為2052 mm。

2017年8月，將除氧器的工作壓力和水位按照計算分析出的最佳數值進行設定，經過連續三天的試驗，除氧器的水位和溫度都達到了設定值，且運行穩定，當負荷發生變化后，除氧器通過自動調整能夠在一至兩分鐘內調整至設定值。為了增加給水除氧器的安全性，對除氧器的水位設置了1500 mm的低水位報警，并加裝了聲音報警裝置。

3　改造關鍵點

3.1　水位參數的確定

除氧器水位的控制是最重要的控制參數之一，如水位控制不當造成缺水運行，會造成給水泵及鍋爐嚴重的設備事故。兩臺除氧器水位并列運行時要有一個水位差，水位差的數值選取是關鍵值。對近一年的運行數據分析統計確定6#除氧器水位設定2000 mm，7#除氧器水位設定2052 mm，水位差為52 mm。

3.2　壓力參數的確定

對除氧器定溫度運行時，會造成兩臺除氧器水位的壓偏，無法實現自動控制，但是對壓力設定更容易實現，且只要壓力差設定精確，不會導致水位的壓偏現象發生。分析每一臺除氧器的給水加熱到工作壓力下的飽和溫度，找出除氧器的最佳工作壓力，并將兩臺除氧器并列運行時的壓力進行分析，找出兩臺除氧器運行時的最佳壓力差。最終確定，6#除氧器設定壓力為16 kPa，7#除氧器為18 kPa，壓力差為2 kPa。

3.3　自動和手動操作的無擾切換

除氧器在投自動運行或是切換至手動控制運行時，要實現手自動操作的無擾切換，確保閥位控制調整的連續性，防止閥位的突然變化，確保給水除氧的穩定控制和運行。

3.4　閥門參數的選定和PID參數設定

考慮到閥門自動運行時的特點，要求調節閥為氣動薄膜式調節閥，靈敏度和調節精度更高，閥位波動低于1%。PID控制的參數的設定，特別是比例系統的設定需要根據現場實際情況設置。

4　改造后效益

4.1　給水除氧系統運行更加穩定

自動控制改造后，由于自動操作更加精準和快速，系統運行更加穩定，基本上消除了除氧器水封被擊穿或水位壓偏的現象；給水的品質更加穩定，給水溶解氧的除氧合格率100%。

4.2　人力資源利用更加高效

自動控制改造前，一名操作人員專門監盤操作值守，改造后由6#風機監盤操作人員兼顧值守，可減少操作人員一名，能有效緩解車間人員緊張的現象。

4.3　降低了生產成本

(1)降低除鹽水及蒸汽消耗。改造前，兩個除氧器每月發生水封擊穿現象約18次左右，改造后基本上沒有再發生水封擊穿現象，降低了操作人員的勞動強度，減少蒸汽外排和水封補水消耗，年可節約蒸汽約2 t，減少水封補水約41 m3。

(2)減少熱量消耗。自動控制改造后，除氧器的水溫基本穩定在103℃，改造前值班人員操作時水溫經常在104～105℃之間，存在給水加熱除氧的過度現象。按平均降低加熱溫度1℃計算，給水除氧量按6000 t計算，除氧器效率按60%算，則月可節約42992 kg標準煤，年可節約標煤約50 t。

5　結語

2017年9月20日，對899區域的8#和9#除氧器進行了同樣的自動化控制改造，經過3天的調試運行，水位和溫度控制達到了預期效果，實現了899區域給水除氧的自動控制，確保了除氧器無人值守的安全穩定運行。

[參 考 文 獻]

[1]張春良.除氧器液位控制及控制器輸入異常影響淺析[J].科技視界.2016,(23)：222-223.

[2]胡彪,許育文,王立.探究核電廠除氧器液位手動控制方法[J].科技展望.2016,26(12)：103.

[3]張春在.核電廠除氧器液位控制優化[J].科技視界.2016,(10)：104.