真空(kōng)除氧(yǎng)器(qì)對(duì)鍋爐(lú)水位的(dí)影(yǐng)響及對策

真空(kōng)除氧器對鍋(guō)爐(lú)水位(wèi)的(dí)影(yǐng)響及(jí)對(duì)策(cè)，中(zhōng)冶(yě)京誠(chéng)（營口）中試基(jī)地(dì)鍋爐(lú)房(fáng)為全廠生產(chǎn)提(tí)供蒸(zhēng)汽(qì)保障。其(qí)中(zhōng)2台(tái)低壓(yā)鍋爐(lú)存在汽包水位(wèi)周(zhōu)期(qī)遙遙波動問題，經(jīng)常(cháng)造成(chéng)鍋(guō)爐誤動作(zuò)停(tíng)爐，影響(xiǎng)生(shēng)產。分析(xī)真(zhēn)空除(chú)氧(yǎng)器對(duì)其影(yǐng)響(xiǎng)並(bìng)提出解決(jué)方案利(lì)用(yòng)現(xiàn)有設(shè)備(bèi)，調整(zhěng)自動(dòng)化係(xì)統(tǒng)多(duō)個參(cān)數及相(xiāng)關(guān)工藝(yì)過程，在(zài)不(bù)花(huā)費任(rèn)何(hé)費用的情況下(xià)，遙遙(yáo)鍋爐的(dí)穩定(dìng)生(shēng)產.
鍋(guō)爐(lú)房(fáng)是(shì)該(gāi)廠(chǎng)重(zhòng)要(yào)的生(shēng)產單位(wèi)，其(qí)產(chǎn)出(chū)的中壓蒸汽(qì)提(tí)供(gōng)給煉鋼(gāng)廠(chǎng)VD真空(kōng)精煉爐，VC真(zhēn)空(kōng)澆(jiāo)鑄(zhù)爐(lú)生產，低壓(yā)蒸(zhēng)汽為(wéi)製氧站，液化(huà)氣站(zhàn)，製氣廠(chǎng)，鍛造(zào)廠，鉚焊廠及(jí)辦公樓等單(dān)位(wèi)提(tí)供(gōng)生產(chǎn)用氣(qì)及采(cǎi)暖用氣。鍋爐(lú)房為(wéi)全(quán)公(gōng)司正常(cháng)生(shēng)產提供基本(běn)保障.
鍋(guō)爐房目前擁(yōng)有低(dī)壓鍋(guō)爐2台，與其配(pèi)套遙(yáo)遙25t真空(kōng)除氧器2台(tái).2台(tái)低(dī)壓鍋爐(lú)及(jí)2台(tái)真(zhēn)空(kōng)除(chú)氧器(qì)液(yè)位的測量采取雙(shuāng)室(shì)平衡(héng)容器和(hé)差(chà)壓變(biàn)送器配(pèi)合(hé)測量(liáng)。真(zhēn)空除氧(yǎng)器所(suǒ)用(yòng)蒸(zhēng)汽(qì)量的瞬間大幅度(dù)變(biàn)化，經常會引起鍋爐汽(qì)包蒸(zhēng)發(fā)量的瞬間大(dà)幅度變化，這將(jiāng)直接導(dǎo)致(zhì)液(yè)位的大幅波(bō)動(dòng)，從而引(yǐn)起鍋爐給水(shuǐ)調(tiáo)節(jié)誤(wù)動(dòng)作，甚(shèn)至(zhì)造成低(dī)水(shuǐ)位(wèi)停(tíng)爐，影響生產。另外，這(zhè)種波(bō)動直接(jiē)導(dǎo)致(zhì)真空除氧器溫(wēn)度(dù)不達標，影(yǐng)響(xiǎng)除氧遙遙(yáo)。本(běn)文針對這(zhè)些問(wèn)題對真(zhēn)空(kōng)除氧器自動化(huà)係(xì)統及相(xiāng)關工(gōng)藝進行(háng)改(gǎi)造及(jí)調整(zhěng)，從而(ér)遙(yáo)遙地(dì)解決了(liǎo)鍋爐(lú)誤動作停爐等(děng)問題，收(shōu)到了良好(hǎo)的(dí)遙(yáo)遙(yáo).
2測(cè)量(liáng)原理
差(chà)壓(yā)變送器測量(liáng)水位(wèi)的原理是(shì)通(tōng)過測量一段(duàn)未知高度(dù)的水(shuǐ)柱(zhù)壓(yā)力(lì)，再通過已(yǐ)知水的(dí)密度和(hé)重力加(jiā)速度推(tuī)算水柱的高(gāo)度.
在(zài)標(biāo)準狀態下(xià)，水(shuǐ)的密(mì)度(dù)為(wéi)1×103kg/m3,根(gēn)據公式P=ρgH可(kě)以計(jì)算(suàn)出鍋爐水(shuǐ)位。眾所周知(zhī)，中(zhōng)高(gāo)壓鍋(guō)爐由於壓力(lì)引起的(dí)密度(dù)變(biàn)化(huà)對水(shuǐ)位(wèi)波動(dòng)影(yǐng)響很大(dà)，但(dàn)在(zài)低(dī)壓範圍(wéi)下(xià)（低壓(yā)鍋爐(lú)工作(zuò)壓(yā)力(lì)0.30~0.55MPa),由(yóu)表1可(kě)以看(kàn)出，密度對液位的影(yǐng)響十分微(wēi)小(xiǎo).
3液位波(bō)動(dòng)的成(chéng)因(yīn)
先分(fēn)析蒸發(fā)量(liáng)變化(huà)對水位的影(yǐng)響當(dāng)鍋(guō)爐蒸發量(liáng)急劇增加(jiā)時，鍋(guō)爐管道過熱(rè)度較(jiào)大，管內逐步有氣(qì)泡產(chǎn)生(shēng)，係(xì)統空(kōng)泡(pào)率增(zēng)加(jiā)，使得(dé)汽(qì)水(shuǐ)容(róng)積(jī)增加，導(dǎo)致(zhì)汽(qì)包水(shuǐ)位上升。下(xià)麵我們看(kàn)一(yī)下(xià)鍋爐(lú)的(dí)實際情(qíng)況。由(yóu)於(yú)現(xiàn)有(yǒu)係統沒有(yǒu)水位趨勢曲綫，我們隻(zhī)能由(yóu)圖(tú)1（圖1為改造前(qián)的(dí)趨勢曲(qū)綫）。推(tuī)斷水位和蒸發量(liáng)的關係(xì)。當2號鍋爐蒸發(fā)量(liáng)上升時（即“幾”形的前沿(yán)），其(qí)給(gěi)水量急劇下(xià)降。由(yóu)於(yú)該(gāi)係統隻(zhī)采集汽包液位信號，通(tōng)過(guò)PID儀(yí)表控(kòng)製(zhì)給水量，因此給(gěi)水量(liáng)下降，說明汽(qì)包(bāo)水位上升，即(jí)蒸(zhēng)發(fā)量(liáng)增加(jiā)時，汽包水(shuǐ)位上升(shēng).
隨(suí)著(zhuó)產(chǎn)氣量(liáng)的增加，水中含氣(qì)率也急劇(jù)增加，鍋(guō)爐本(běn)體及(jí)上(shàng)升管內(nèi)均(jūn)為(wéi)汽水混合物，因而(ér)造成水(shuǐ)容積的急劇膨脹(zhàng)。當(dāng)係(xì)統(tǒng)含氣(qì)率(shuài)增加而造成(chéng)的(dí)水(shuǐ)容(róng)積增(zēng)加(jiā)量與汽包(bāo)外(wài)排蒸(zhēng)汽(qì)量(liáng)相當時，汽(qì)包(bāo)水位不(bù)再上升(shēng)（即(jí)“幾(jī)”字(zì)形(xíng)的水平段）.
當鍋(guō)爐蒸發量急劇減小時，鍋爐(lú)本(běn)體溫度快(kuài)速降(jiàng)低，水中含氣(qì)率快速下降（即“幾”字(zì)形的下降沿(yán)）。實際測得液(yè)位蒸(zhēng)發(fā)量由19t/h降(jiàng)至12t/h時，液位(wèi)波動80~173mm,正(zhèng)常(cháng)情(qíng)況下蒸(zhēng)發量波動3t/h左右(yòu)，液位(wèi)下降32~50mm.此時，造(zào)成(chéng)低(dī)水位(wèi)報警，甚至(zhì)造成停爐事故.
從圖(tú)1可以很(hěn)遙(yáo)遙(yáo)地看(kàn)出，鍋爐蒸(zhēng)發量(liáng)的變化與(yǔ)真(zhēn)空除(chú)氧器(qì)用蒸汽量的變(biàn)化規律幾乎遙(yáo)遙。可以(yǐ)說，鍋爐蒸發(fā)量(liáng)的波(bō)動很大程度上是(shì)由於真空除氧器(qì)用蒸汽(qì)量波動(dòng)引(yǐn)起(qǐ)的(dí)，而(ér)鍋爐蒸(zhēng)發量的(dí)波(bō)動(dòng)直接(jiē)導(dǎo)致了鍋(guō)爐(lú)液(yè)位(wèi)的(dí)波(bō)動(dòng)。因此(cǐ)，可以說(shuō)真(zhēn)空(kōng)除氧(yǎng)器用(yòng)蒸(zhēng)汽量的(dí)波(bō)動(dòng)直(zhí)接(jiē)引起(qǐ)了鍋(guō)爐(lú)液(yè)位(wèi)的波動(dòng)，這即為(wéi)液位波動(dòng)成因.
4真(zhēn)空(kōng)除氧器用蒸汽(qì)量波(bō)動(dòng)的成因(yīn)及(jí)其(qí)影響
真空除(chú)氧(yǎng)器用蒸汽量瞬間劇烈(liè)波動的成(chéng)因如(rú)圖2所示.真空除(chú)氧器(qì)水位，真空(kōng)除氧器壓力與(yǔ)真(zhēn)空除氧(yǎng)器給水量（真空除氧器給(gěi)水調節閥控(kòng)製）之間形(xíng)成了一(yī)個耦合關係(xì)，其(qí)中任何(hé)一個(gè)參數變化都(dū)會引起(qǐ)其(qí)他兩(liǎng)個(gè)參數的(dí)變化，不(bù)處理好三者(zhě)的(dí)關係，遙(yáo)遙(yáo)然(rán)會(huì)引(yǐn)起(qǐ)這三個參數的頻(pín)繁(fán)劇(jù)烈波(bō)動(dòng)，由此造成的(dí)影(yǐng)響
有(yǒu)
(1)真空除(chú)氧器壓(yā)力調(tiáo)節閥(fá)和(hé)液(yè)位(wèi)調節閥在0~遙(yáo)遙之間(jiān)頻繁(fán)劇烈(liè)波(bō)動(dòng)，影(yǐng)響(xiǎng)其遙遙(yáo)壽命.
(2)真(zhēn)空(kōng)除氧器用蒸汽(qì)流量(liáng)的(dí)劇烈波動。真空(kōng)除(chú)氧(yǎng)器壓(yā)力調節閥(fá)的(dí)作用是通過控製(zhì)進(jìn)入(rù)真(zhēn)空除氧器的(dí)蒸(zhēng)汽量(liáng)來(lái)調節真(zhēn)空(kōng)除(chú)氧器壓力(lì)。它的劇烈波動(dòng)將直(zhí)接(jiē)導(dǎo)致真(zhēn)空除氧器(qì)用蒸汽(qì)量(liáng)呈“幾”字(zì)形波動(dòng).
(3)鍋爐汽(qì)包液(yè)位的測(cè)量誤(wù)差，真空除(chú)氧器用(yòng)蒸汽的瞬間大(dà)幅度(dù)波動，導(dǎo)致了(liǎo)管網(wǎng)壓力的波動，進而影(yǐng)響到(dào)汽(qì)包液(yè)位的測量誤差，嚴重(zhòng)時會造成停(tíng)爐事(shì)故(gù).
(4)鍋爐汽包給(gěi)水調(tiáo)節(jié)閥的誤(wù)動作(zuò)。汽包液位(wèi)的(dí)測(cè)量(liáng)誤差將(jiāng)導致(zhì)汽(qì)包給水(shuǐ)調節(jié)閥(fá)頻(pín)繁(fán)誤(wù)動作，影(yǐng)響(xiǎng)其遙(yáo)遙(yáo)壽命(mìng).
(5)真空(kōng)除氧器(qì)壓力的劇烈(liè)波動。真(zhēn)空除(chú)氧器壓(yā)力(lì)調(tiáo)節閥，液位(wèi)調(tiáo)節(jié)閥(fá)在0~遙遙(yáo)之間(jiān)頻繁(fán)劇(jù)烈(liè)波(bō)動(dòng)將(jiāng)直(zhí)接(jiē)導(dǎo)致其(qí)壓力的劇(jù)烈(liè)波動(dòng).
(6)真(zhēn)空除氧器液位的(dí)劇烈波(bō)動。由(yóu)於真(zhēn)空除氧器液位測量(liáng)儀表為差壓(yā)變(biàn)送(sòng)器，真空除氧器壓(yā)力調節(jié)閥(fá)，液位調(tiáo)節(jié)閥頻(pín)繁劇烈(liè)波(bō)動(dòng)及(jí)真(zhēn)空除(chú)氧(yǎng)器(qì)壓(yā)力的劇烈波動將導(dǎo)致(zhì)其液(yè)位的(dí)劇烈波(bō)動.
(7)水溫(wēn)低，且(qiě)溫(wēn)度(dù)波(bō)動(dòng)大。劇烈(liè)的(dí)壓(yā)力波(bō)動使得(dé)真空(kōng)除氧(yǎng)器(qì)壓(yā)力降低，直接影響到水溫(wēn)，導致真空除氧器水(shuǐ)溫不達(dá)標.
5處理方案及(jí)應(yīng)用(yòng)
為解(jiě)決真空除(chú)氧器(qì)用蒸汽(qì)量頻繁(fán)劇烈波動引(yǐn)起的(dí)一(yī)係(xì)列(liè)問題(tí)，針(zhēn)對(duì)現場(cháng)實際情況對其進行(háng)整(zhěng)改，具體措施如(rú)下
(1)將真空除氧(yǎng)器(qì)壓(yā)力(lì)變(biàn)送器(qì)及PLC量程(chéng)由(yóu)原來的0~50kPa遷移至0~100kPa.由(yóu)於(yú)真(zhēn)空除氧(yǎng)器設計(jì)大工(gōng)作壓(yā)力為20kPa,所(suǒ)以(yǐ)原量程設(shè)計為0~50kPa.但實(shí)際上，真空(kōng)除氧(yǎng)器壓變取(qǔ)壓點(diǎn)位置比壓(yā)變安(ān)裝(zhuāng)位(wèi)置高4m（經實(shí)際(jì)測(cè)量(liáng)，為(wéi)施工不合(hé)理導(dǎo)致(zhì)），這4m的(dí)取(qǔ)壓管(guǎn)內(nèi)由於(yú)工藝情(qíng)況(kuàng)始(shǐ)終是充(chōng)滿水(shuǐ)的。由(yóu)於(yú)4m水柱產(chǎn)生的(dí)壓(yā)力為40kPa,所(suǒ)以真(zhēn)空除氧(yǎng)器如果按照原(yuán)設(shè)計(jì)壓力(lì)工(gōng)作會出(chū)現(xiàn)遙(yáo)遙(yáo)量程(chéng)現象，因(yīn)此將(jiāng)其(qí)量(liáng)程遷移(yí)至100kPa,遙遙其(qí)工作範(fàn)圍。這樣可以(yǐ)遙遙壓(yā)變(biàn)正常遙(yáo)遙，使(shǐ)崗(gǎng)位(wèi)人(rén)員得到正確的(dí)工藝參數(shù)，同時(shí)遙遙真空除氧(yǎng)器蒸汽壓(yā)力調(tiáo)節閥可以(yǐ)正常動(dòng)作.
(2)增加真空除氧器(qì)壓變阻(zǔ)尼(ní)值（此處調整的(dí)阻(zǔ)尼值為變送(sòng)器內部(bù)參數，具(jù)體調(tiáo)整方法(fǎ)請參(cān)閱壓(yā)力，差(chà)壓變送(sòng)器說(shuō)明(míng)書），減小變化速度(dù)。調(tiáo)節(jié)時(shí)間由原0.12s改為1s;增加(jiā)真空除氧器(qì)水(shuǐ)位差(chà)壓變送(sòng)器阻(zǔ)尼值，調節(jié)時間由(yóu)原0.12s改(gǎi)為4s.目的(dí)是(shì)降低(dī)壓(yā)力(lì)，水位變(biàn)化(huà)速(sù)度，減(jiǎn)少真(zhēn)空(kōng)除氧器壓力波(bō)動時(shí)產(chǎn)生的(dí)假(jiǎ)水位現象，以(yǐ)遙遙對調節過程(chéng)產生(shēng)不利(lì)影響。
(3)調(tiáo)整(zhěng)真(zhēn)空(kōng)除氧(yǎng)器(qì)壓力，液位(wèi)兩台(tái)調(tiáo)節閥(fá)的PID參數。此(cǐ)兩台(tái)調(tiáo)節(jié)閥(fá)由(yóu)SIEMENS公(gōng)司6ES7400係統(tǒng)控(kòng)製，調節閥通過(guò)S7程(chéng)序(xù)中的(dí)FB41(PID控製(zhì)塊(kuài)，S7程(chéng)序(xù)自(zì)帶）控(kòng)製(zhì)其(qí)動(dòng)作。通(tōng)過控(kòng)製真空除(chú)氧器供水調(tiáo)節閥(fá)，減小真(zhēn)空(kōng)除(chú)氧器(qì)水位(wèi)，壓(yā)力瞬(shùn)間波(bō)動(dòng)，減(jiǎn)小真空除氧(yǎng)器(qì)用蒸汽量(liáng)波(bō)動，進而減小(xiǎo)真空除氧(yǎng)器對鍋爐水位(wèi)的(dí)影響。調整1號(hào)，2號真空除(chú)氧器(qì)水(shuǐ)箱水位調節閥及(jí)1號(hào)，2號真空除(chú)氧器蒸汽壓力調節閥PID參數(shù)（此處調整的PID參數為S7程(chéng)序(xù)中(zhōng)調用的(dí)FB41的輸入(rù)值(zhí)，由(yóu)於(yú)每(měi)台(tái)調節(jié)閥需(xū)調用(yòng)FB41遙遙，因(yīn)此要(yào)對(duì)每台(tái)調節閥(fá)分(fēn)別設(shè)置P，I，D值）。這裏(lǐ)采用的是(shì)試(shì)湊法(fǎ)，調(tiáo)整過程在(zài)很多(duō)相(xiāng)關業論文中均(jūn)有(yǒu)介紹，本文(wén)不(bù)再贅(zhuì)述。通過(guò)以(yǐ)上參數調整(zhěng)，控製(zhì)這4台調節(jié)閥調節(jié)動(dòng)作(zuò)時(shí)間。先使(shǐ)真(zhēn)空除氧(yǎng)器(qì)供水量(liáng)盡量平(píng)穩，然後調(tiáo)整真(zhēn)空除(chú)氧器用蒸(zhēng)汽(qì)量使其(qí)平穩。真(zhēn)空(kōng)除氧器給水(shuǐ)調(tiáo)節閥(fá)PID參數(shù)由原(yuán)來的0.1，15000，0改為0.002，10000，10000;真(zhēn)空(kōng)除氧器壓(yā)力(lì)調(tiáo)節(jié)閥PID參(cān)數由(yóu)原(yuán)來的0.5，15000，0改為(wéi)0.2，10000，10000.
(4)全(quán)開(kāi)1號，2號真(zhēn)空除(chú)氧(yǎng)器(qì)之間(jiān)的氣(qì)平衡管(guǎn)，遙遙兩台(tái)真空(kōng)除(chú)氧(yǎng)器(qì)壓(yā)力(lì)平(píng)衡；放散(sàn)管開度保(bǎo)持遙遙。 (1)~(3)步(bù)實(shí)施(shī)完成後(hòu)，基(jī)本(běn)可(kě)以遙遙真(zhēn)空除氧器(qì)水位，水壓(yā)及(jí)鍋爐水位(wèi)的(dí)穩(wěn)定(dìng)，但(dàn)真空(kōng)除氧器水位仍有緩慢的大(dà)幅度波動。
目(mù)前(qián)，1號(hào)，2號真空(kōng)除(chú)氧器(qì)之間(jiān)的水連通管(guǎn)正常(cháng)遙遙(yáo)時連(lián)通，由於1號，2號真(zhēn)空除氧器(qì)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的壓(yā)力(lì)差，導致(zhì)1號真空除氧器的水經常由(yóu)於壓差(chà)被(bèi)壓(yā)至(zhì)2號真(zhēn)空(kōng)除氧器(qì)，或(huò)2號(hào)真空除氧器(qì)的水(shuǐ)被(bèi)壓至1號真(zhēn)空(kōng)除(chú)氧器(qì)，引起水位大幅(fú)度波動(dòng)。因(yīn)此，將(jiāng)1號，2號(hào)真空除氧(yǎng)器之間的(dí)蒸(zhēng)汽連(lián)通管手(shǒu)動截(jié)止閥(fá)由(yóu)原開(kāi)度60%改為遙遙,以(yǐ)減小兩台(tái)真空除(chú)氧(yǎng)器(qì)之間(jiān)的壓力差對(duì)水位的影(yǐng)響.
調整後(hòu)真(zhēn)空(kōng)除氧器蒸發(fā)量與鍋(guō)爐蒸(zhēng)發(fā)量均(jūn)很平(píng)穩(wěn)，見圖(tú)3（圖1，3中(zhōng)的HMI計算機(jī)監(jiān)控(kòng)趨(qū)勢曲綫(xiàn)原(yuán)來(lái)不在(zài)一個圖內(nèi)，為說明問題(tí)方便，編(biān)寫(xiě)本文時歸(guī)納(nà)到一起）。在(zài)外(wài)網沒(méi)有劇烈，大量用(yòng)氣(qì)量波動的情況下(xià)，蒸發(fā)量波(bō)動在3t/h以內，液位(wèi)在25~48mm（中(zhōng)水(shuǐ)位為(wéi)30mm)之間波(bō)動，波(bō)動時(shí)偏離中(zhōng)水位小(xiǎo)於(yú)±13mm.
本(běn)項(xiàng)目(mù)利用現(xiàn)有設(shè)備，開發(fā)設(shè)備(bèi)潛(qián)在能力，在(zài)分(fēn)析(xī)了汽(qì)包(bāo)水(shuǐ)位(wèi)周期(qī)遙(yáo)遙波動問題的成(chéng)因後解決(jué)問(wèn)題。整個(gè)改造不需花(huā)費(fèi)任何(hé)費(fèi)用。改(gǎi)造後(hòu)設備(bèi)運行(háng)穩(wěn)定，可以克(kè)服(fú)原控製(zhì)方式的諸多(duō)不利影響(xiǎng)，遙遙了(liǎo)鍋(guō)爐的穩定(dìng)運(yùn)行(háng)，創(chuàng)造了(liǎo)長期的(dí)經(jīng)濟效(xiào)益。

• 上(shàng)一篇(piān)：熱力除氧(yǎng)器外排(pái)乏汽回收(shōu)裝置改造說明
• 下一(yī)篇：核電廠給(gěi)水真(zhēn)空除(chú)氧(yǎng)器(qì)係(xì)統(tǒng)管綫焊口(kǒu)失(shī)效(xiào)分析與(yǔ)對策