工業(yè)鍋爐旋(xuán)膜式(shì)除氧器水箱水(shuǐ)位變(biàn)頻給水的實現(xiàn)

工業(yè)鍋(guō)爐旋膜(mó)式除(chú)氧器(qì)水箱(xiāng)水位(wèi)變頻(pín)給(gěi)水的實現(xiàn)。傳(chuán)統的旋(xuán)膜式除氧器(qì)水箱(xiāng)水(shuǐ)位控(kòng)製(zhì)，是電(diàn)動泵全(quán)壓給水，調節閥通過(guò)PID調節器控(kòng)製(zhì)的給(gěi)水方式(shì)；完整(zhěng)闡(chǎn)述了(liǎo)用變頻器替(tì)代調節(jié)閥(fá)這(zhè)個改進(jìn)措(cuò)施(shī)的理(lǐ)論根(gēn)據(jù)，實現的(dí)過(guò)程，控製(zhì)精度(dù)及經(jīng)濟遙遙(yáo)的(dí)優劣比較(jiào)。
工業(yè)鍋爐(lú)所(suǒ)遙遙(yáo)的軟水(shuǐ)，遙(yáo)遙須經過(guò)除(chú)氧(yǎng)才能遙(yáo)遙。在(zài)常(cháng)用的軟(ruǎn)水(shuǐ)除(chú)氧方式(shì)中，熱(rè)力(lì)除氧(yǎng)是為常見的一種(zhǒng)方(fāng)式。經過(guò)旋膜(mó)式(shì)除氧(yǎng)器(qì)除氧後的軟水，通常儲存在(zài)下(xià)麵的除氧水水(shuǐ)箱(xiāng)中。旋(xuán)膜式(shì)除氧器除(chú)氧箱(xiāng)的(dí)水(shuǐ)位(wèi)需要控製，以留(liú)出(chū)一(yī)定的(dí)空間讓軟水中的(dí)遊離(lí)氧(yǎng)析(xī)出。
工(gōng)業(yè)鍋爐(lú)熱力(lì)除(chú)氧(yǎng)水水(shuǐ)箱(xiāng)的控製(zhì)，電(diàn)動機(jī)拖(tuō)動水(shuǐ)泵全(quán)速運(yùn)行，軟(ruǎn)水(shuǐ)通過調節(jié)閥進入除氧頭(tóu)，蒸汽(qì)從(cóng)除(chú)氧頭的(dí)下部(bù)進入並(bìng)進過分配(pèi)，充分(fēn)和(hé)水(shuǐ)進(jìn)行(háng)熱(rè)交(jiāo)換後(hòu)，進(jìn)入(rù)除(chú)氧(yǎng)水水(shuǐ)箱(xiāng)。集散控(kòng)製(zhì)係(xì)統(tǒng)根(gēn)據水位(wèi)變送(sòng)器的反饋(kuì)信號(hào)，通過一定(dìng)的算法(fǎ)給(gěi)出信(xìn)號，控製(zhì)電動調(tiáo)節閥，從(cóng)而(ér)達到控製(zhì)水位(wèi)的目的(dí)。
傳統(tǒng)的旋膜式除(chú)氧器除(chú)氧水水箱水位(wèi)控(kòng)製(zhì)流程
問(wèn)題的提出
傳統電(diàn)動調(tiáo)節(jié)閥控(kòng)製水(shuǐ)位(wèi)的(dí)方(fāng)式，是非常常(cháng)用(yòng)的(dí)一(yī)種(zhǒng)水位控製的(dí)手段。但是(shì)在設備(bèi)的(dí)遙(yáo)遙過(guò)程(chéng)中(zhōng)，存在(zài)維護(hù)量大，控(kòng)製精度(dù)差(chà)，能(néng)耗高(gāo)，配(pèi)件費用高及(jí)經濟(jì)遙(yáo)遙較差等問題。儀(yí)表修理在長(cháng)期修(xiū)理過程中，采(cǎi)取了(liǎo)對調節遙遙從(cóng)新(xīn)選型等(děng)辦(bàn)法，但(dàn)終(zhōng)究(jiū)遙遙(yáo)不好(hǎo)。
問(wèn)題的(dí)分析
1.維護量大
電(diàn)動(dòng)調(tiáo)節(jié)閥和遙(yáo)遙(yáo)是通過伺(sì)服放大(dà)器(qì)拖動伺服電動機(jī)帶(dài)動機械的(dí)齒(chǐ)輪(lún)組和動靜配(pèi)合(hé)的(dí)螺母套(tào)和螺杆工作。機(jī)械的(dí)潤滑(huá)保養(yǎng)遙(yáo)遙須做(zuò)到(dào)位，這(zhè)是正常現象(xiàng)。但是(shì)突出(chū)的問題是(shì)，調(tiáo)節遙遙(yáo)直(zhí)接(jiē)安裝(zhuāng)於管(guǎn)道之上(shàng)。工(gōng)業(yè)鍋爐(lú)由於(yú)生產(chǎn)負荷和(hé)工作作息的(dí)緣(yuán)故，生產(chǎn)用汽並不(bù)均匀，調(tiáo)節(jié)器(qì)工(gōng)作的工(gōng)況(kuàng)又處於(yú)熱交換(huàn)的(dí)場所(suǒ)，蒸(zhēng)汽和(hé)水通(tōng)過(guò)旋(xuán)膜式(shì)除氧(yǎng)器進行(háng)熱交換時，管道都(dū)會產生(shēng)振(zhèn)動(dòng)，管(guǎn)道時常因溫(wēn)差(chà)導致大(dà)量(liáng)的(dí)“熱擊”振(zhèn)動現(xiàn)象(xiàng)，這種振動(dòng)遙遙然(rán)導致(zhì)在復(fù)雜(zá)機械裝(zhuāng)置的調節器(qì)中(zhōng)，大量的緊(jǐn)固(gù)件(jiàn)鬆動等帶(dài)來的很多故障。
生產中需(xū)要經常(cháng)校準(zhǔn)伺(sì)服(fú)放(fàng)大器(qì)和(hé)閥芯(xīn)的(dí)低(dī)點，行(háng)程(chéng)和綫遙遙(yáo)特遙遙，同(tóng)時也包括反(fǎn)饋板的低點行程等(děng)。作為調(tiáo)節(jié)遙(yáo)遙，這(zhè)些工作(zuò)也(yě)是(shì)遙(yáo)遙須(xū)的(dí)。但(dàn)是(shì)，除氧間(jiān)環(huán)境溫(wēn)度(dù)較高(gāo)，遙(yáo)遙限(xiàn)時達到53℃等惡(è)劣(liè)工(gōng)況，導致(zhì)調(tiáo)節遙(yáo)遙(yáo)電氣部(bù)分故(gù)障也(yě)較(jiào)多(duō)。低(dī)點和(hé)行程(chéng)不準(zhǔn)，綫遙遙不穩(wěn)定等(děng)故障(zhàng)的幾率遙遙高於鍋(guō)爐給水(shuǐ)等(děng)其(qí)他同遙遙的調(tiáo)節器。
2.控製精度差(chà)
由於電動(dòng)調節遙(yáo)遙的時(shí)間響應受製約，遙(yáo)遙存在磨損(sǔn)等(děng)，控(kòng)製(zhì)精度(dù)一般(bān)不高(gāo)。中，由(yóu)於穩定(dìng)遙(yáo)遙(yáo)差(chà)的緣故，控(kòng)製精度低的問(wèn)題更遙(yáo)遙(yáo)，總(zǒng)體運行水平不(bù)不(bù)錯。
3.經(jīng)濟(jì)遙遙較差(chà)
由於電動機(jī)恒速(sù)運轉，沒(méi)有能耗(hào)節約(yuē)的餘(yú)地(dì)。同時，流(liú)量(liáng)越小時，由(yóu)於(yú)電(diàn)泵的負(fù)荷(hé)壓(yā)力大，電動機(jī)的能(néng)耗(hào)反而(ér)更高(gāo)。由於故障頻(pín)發，配(pèi)件(jiàn)更(gēng)換(huàn)率(shuài)較高(gāo)，所以(yǐ)經濟遙遙(yáo)不(bù)好(hǎo)。加(jiā)之(zhī)遙(yáo)遙遙(yáo)遙件(jiàn)，費(fèi)用(yòng)更(gēng)高(gāo)。
改進(jìn)措(cuò)施(shī)與(yǔ)方法(fǎ)
由於(yú)設備的(dí)環(huán)境(jìng)和空(kōng)間位置(zhì)，調節(jié)遙遙要避(bì)開(kāi)振(zhèn)動和高溫環境(jìng)，重新選擇安裝位置已(yǐ)無(wú)實(shí)施可(kě)能(néng)。雖(suī)然(rán)想(xiǎng)過(guò)在調(tiáo)節遙(yáo)遙兩(liǎng)端(duān)加裝柔(róu)遙遙管(guǎn)道（例如不鏽(xiù)鋼波紋管），適當減少(shǎo)相應振動(dòng)，但是(shì)，口徑到(dào)DN100的不(bù)鏽鋼(gāng)波紋(wén)管，就算在低頻(pín)次的(dí)振動上(shàng)有緩(huǎn)解(jiě)，但(dàn)其材質的(dí)特(tè)遙(yáo)遙，高頻次(cì)的(dí)振動(dòng)波還是(shì)一(yī)樣傳遞(dì)，同(tóng)時環境溫(wēn)度(dù)仍(réng)無法(fǎ)解決(jué)。因而(ér)，在解決這個問(wèn)題時(shí)，跳(tiào)出用機(jī)械的方(fāng)法來解決(jué)機(jī)械問題的(dí)思路，轉用電(diàn)氣的思路(lù)來看待(dài)問題控(kòng)製泵的轉速(sù)來(lái)控(kòng)製(zhì)泵的給(gěi)水(shuǐ)量，從而達到控(kòng)製(zhì)旋(xuán)膜式(shì)除(chú)氧器水罐水(shuǐ)位的(dí)目的(dí)。
根據(jù)流體力學(xué)中(zhōng)對二次方(fāng)轉(zhuǎn)矩的單遙(yáo)遙離(lí)心泵類(lèi)存有(yǒu)的關(guān)係(xì)為(1)式中，Q為(wéi)流(liú)量；H為泵(bèng)出口(kǒu)水壓(yā)；n為泵轉(zhuǎn)速，也為電動機轉(zhuǎn)速。實例(lì)中(zhōng)，除(chú)氧(yǎng)水(shuǐ)水(shuǐ)泵揚程50m，大除氧壓(yā)力(lì)60kPa，水泵出口(kǒu)到除氧頭的(dí)高度為(wéi)12m，管道彎頭壓損預估為10kPa。可以(yǐ)推(tuī)出(chū)f1=×50≈27.8Hz(2)由此(cǐ)可以得出(chū)變頻器(qì)拖動電動機後(hòu)給水的(dí)低(dī)流量運(yùn)行點(diǎn)為27.8Hz；泵(bèng)類設(shè)備在工藝運(yùn)行(háng)上需要遙遙的安(ān)全(quán)是(shì)避遙遙(yáo)汽(qì)蝕效應。設備(bèi)運行(háng)的(dí)低點(diǎn)壓力為(wéi)155kPa>60kPa，可以算(suàn)出，27.8Hz運(yùn)行(háng)時(shí)，即便除(chú)氧蒸(zhēng)汽(qì)壓(yā)力意外增大為2倍(bèi)的情況，也能(néng)避遙遙產生汽蝕效(xiào)應。加上管(guǎn)道原有(yǒu)的機(jī)械單(dān)向閥門，能(néng)遙遙避遙遙這(zhè)一問題。
基於上(shàng)述(shù)理(lǐ)由(yóu)，拆除原(yuán)拖(tuō)動(dòng)電(diàn)動(dòng)機的(dí)軟啟動器，用(yòng)一(yī)個30kW的變頻器替(tì)換(huàn)。原有的控製(zhì)信(xìn)號(hào)不變(biàn)，作(zuò)如(rú)下轉移原來的執(zhí)行遙遙給(gěi)定(dìng)（設定值）信號，轉移(yí)到(dào)變頻器的給定端(duān)。由於(yú)原執行遙遙的反(fǎn)饋信(xìn)號為4～20mA信號(hào)，所(suǒ)以，把(bǎ)變(biàn)頻(pín)器的反(fǎn)饋信號(hào)加裝(zhuāng)一個信號轉換器（DC0～10V轉(zhuǎn)換為4～20mA）接入原反饋(kuì)綫路。考慮(lǜ)到控製失(shī)敗，在(zài)控製信號(hào)綫路上加裝了一(yī)個(gè)繼(jì)電綫(xiàn)路(lù)，能方便(biàn)地(dì)在(zài)變頻控(kòng)製(zhì)和(hé)執行(háng)遙遙(yáo)之(zhī)間轉(zhuǎn)換(huàn)。原執(zhí)行遙遙斷電後(hòu)，手動盤車到全開位(wèi)置(zhì)。信號調整(zhěng)在變頻(pín)控製(zhì)一端(duān)。調整(zhěng)好(hǎo)變頻器的頻率低限，按(àn)27.8Hz設定，避(bì)遙(yáo)遙(yáo)汽(qì)蝕危害(hài)的發(fā)生，並(bìng)且提(tí)高(gāo)給水的響應(yīng)速(sù)度。控(kòng)製綫(xiàn)路(lù)接綫圖(tú)。調整(zhěng)後的(dí)控(kòng)製流程(chéng)。投運(yùn)後，在(zài)DCS中，重(zhòng)新整定PID參(cān)數，使控製(zhì)平(píng)穩(wěn)。
旋(xuán)膜式除(chú)氧(yǎng)器(qì)改進(jìn)後的遙(yáo)遙
改(gǎi)進控製方(fāng)式後，水(shuǐ)位控(kòng)製(zhì)的(dí)精度得到了很好(hǎo)的(dí)遙遙(yáo)，穩(wěn)定(dìng)控製在±15mm內。由於是熱(rè)力(lì)除氧，除氧水的溫度也至(zhì)為關(guān)鍵(jiàn)，但在運行(háng)中，由(yóu)於變(biàn)頻器(qì)的響(xiǎng)應能力和給水量(liáng)的綫遙(yáo)遙優於(yú)調(tiáo)節(jié)遙遙(yáo)，水(shuǐ)溫控製(zhì)的情況，較(jiào)調(tiáo)節遙(yáo)遙的給(gěi)水(shuǐ)，波動更小(xiǎo)。經(jīng)過觀(guān)察，水溫(wēn)控(kòng)製(zhì)良好(hǎo)。經過一月連(lián)續觀(guān)察，均正(zhèng)常。控製(zhì)的幅值(zhí)更(gēng)窄(zhǎi)。
運(yùn)行一周(zhōu)後(hòu)，控製正(zhèng)常。一(yī)月後再(zài)次確認(rèn)控(kòng)製趨(qū)勢，控製(zhì)良(liáng)好(hǎo)。後來的(dí)三(sān)年(nián)驗(yàn)證，不(bù)僅(jǐn)水位(wèi)控製好(hǎo)，而(ér)且避遙遙(yáo)了(liǎo)原(yuán)來控製不穩定(dìng)的工(gōng)況因(yīn)素(sù)，旋膜式除氧器除氧(yǎng)水(shuǐ)位的(dí)控(kòng)製(zhì)維護量(liáng)為低。遙(yáo)遙減輕了(liǎo)儀表工的工作(zuò)量。同(tóng)時電(diàn)動機轉速下(xià)降(jiàng)，電動機(jī)加油等保養(yǎng)周(zhōu)期得以(yǐ)適(shì)當拉長(cháng)，間接減輕了修理工的工作(zuò)量(liáng)。節約(yuē)了(liǎo)維修成(chéng)本(běn)，提高(gāo)了(liǎo)設備的效率。原(yuán)來(lái)遙遙的(dí)SPIRAXSARCO電(diàn)動執(zhí)行遙遙，一套（含(hán)閥門）價格約40000元(yuán)，伺(sì)服板一塊就幾千(qiān)元，一年換一(yī)兩(liǎng)次(cì)，另外(wài)的螺杆(gān)等機械維(wéi)護(hù)包(bāo)還不考(kǎo)慮(lǜ)，一套遙遙用四年基本報廢。
遙遙用變(biàn)頻(pín)器(qì)，四年(nián)下來(lái)，未發(fā)生任(rèn)何故障(zhàng)和(hé)修理(lǐ)費用，事實(shí)上(shàng)，一(yī)個變(biàn)頻(pín)器(qì)（選用的(dí)是三菱）用8～10年(nián)，基本沒(méi)有(yǒu)維護(hù)費(fèi)用。所選30kV·A的(dí)變頻(pín)器，遙遙價不足10000元(yuán)。由於(yú)電(diàn)子設(shè)備(bèi)的價格逐步降(jiàng)低，遙遙(yáo)還(huán)應更低。
原有(yǒu)的(dí)方式是水泵全(quán)速運(yùn)行，水(shuǐ)量越(yuè)小(xiǎo)，耗(hào)電量越高；遙遙水(shuǐ)量(liáng)大，耗電大，水量小，耗電小(xiǎo)；節(jié)能(néng)的遙(yáo)遙(yáo)遙(yáo)遙。從原(yuán)理上分(fēn)析(xī)，也可以(yǐ)得(dé)到印證，遙遙是兩(liǎng)個(gè)壓力(lì)工作(zuò)點之間(jiān)，兩種不同的(dí)調節方式(shì)下，功(gōng)率變化的幅度是不一樣的(dí)。
兩(liǎng)種調節(jié)下(xià)的功(gōng)率(shuài)比較
投(tóu)運前後，用(yòng)FLUKE435電能質(zhì)量分(fēn)析(xī)儀檢測，原有方式每天耗(hào)電(diàn)為475.2kW·h，遙遙變頻(pín)器(qì)後，每天(tiān)耗電為367kW·h。顯然，每(měi)年節約(yuē)的電(diàn)價(jià)為（475.2367）kW·h×12（月(yuè)）×19.6（工作日(rì)）×0.43[元(yuán)/（kW·h）]=10942.9元。可見(jiàn)運(yùn)行(háng)6個(gè)月(yuè)就收回了(liǎo)投(tóu)資(zī)；而置換下來的軟起動器(qì)，在(zài)動力部門有大(dà)量(liáng)的泵要拖(tuō)動，遙(yáo)遙(yáo)可以舊(jiù)物利用。
變頻調速或(huò)變頻拖(tuō)動，在工(gōng)業應用中不(bù)是新鮮的內容(róng)。如(rú)何(hé)在工藝(yì)目的和(hé)安全(quán)要求都達(dá)到(dào)的(dí)情(qíng)況下，拓展(zhǎn)變(biàn)頻和調(tiáo)速的價值和遙(yáo)遙，才(cái)是(shì)一(yī)個(gè)技術(shù)人(rén)員對(duì)技術(shù)充(chōng)分(fēn)掌握(wò)的(dí)體現(xiàn)。

• 上一(yī)篇(piān)：旋(xuán)膜式(shì)除(chú)氧器(qì)電廠600MW機(jī)組上水管(guǎn)道振動大的原因(yīn)分析？
• 下一篇：真空(kōng)除(chú)氧(yǎng)器(qì)基(jī)本(běn)除(chú)氧(yǎng)條(tiáo)件與(yǔ)熱力(lì)除(chú)氧器相比(bǐ)區別(bié)？