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锅炉三冲量液位控制系统的设计与实施

锅炉三冲量液位控制系统的设计与实施

2009/4/24 0:00:00

摘要 硫酸装置改造中,锅炉液位三冲量控制系统按计划实施,取得了较好的调节效果,提高了蒸汽的产量和质量。 关键词  液位 三冲量 控制       硫酸装置改造中,根据设计要求改造后的锅炉液位能够控制平稳,以提高锅炉系统的稳定性,使之有利于整个装置安全、稳定、长期地运行。硫酸装置的废热锅炉液位是一个非常重要的工艺参数,关系到出产蒸汽的产量和质量,进而影响到后续汽轮机的安全运行。为了尽快完成这个目标,我们对锅炉液位控制技术进行了探讨。       锅炉液位自动控制若采用单冲量单回路控制系统,难以达到满意的效果,因为锅炉系统是多变量的,影响因素复杂,靠手动调节则要受操作经验、责任心等因素影响。三冲量控制技术是一中成熟有效的技术,由于没有真正设计落实过,因此,有必要提出具体的控制算法,对操作工的技能要求要尽量简单。      在提出方案前,我们首先明确三个冲量及其关系:1.锅炉液位,是控制中的主要冲量;2.蒸汽负荷,即蒸汽流量,是控制中的辅助冲量,它的较大变化会造成虚假液位;3. 给水流量,控制中的辅助冲量,它的较大变化同样会造成虚假液位。通过分析三者的运算关系,结合选用的具体DCS系统,将上述冲量引入到DCS的三冲量控制模块当中,通过调整参数的值,来实现比较理想的液位自动控制品质。配套的DCS系统是北京和利时公司的SmartPro系统,运算功能完全可以满足多变量的控制运算。 按照要求,我们提出了三套控制方案,方案一:前馈加串级反馈的三冲量控制方案,液位调节为主回路,给水调节为负回路,液位控制器选择反作用,流量控制器选择正作用,调节阀为气闭阀。方案二:采用单回路的三冲量控制方案,加法器在控制器前,即控制器的输入为多变量之和。方案三:采用单回路的三冲量控制方案,加法器在控制器后,流量负回路相当于一个100%的比例调节回路。经讨论,决定采用方案二,主要考虑单回路控制方案投运比较简单,操作工容易掌握,但调节器输入为多变量之和,与真实的液位不同,这一点须向工艺人员说明。以下是具体的控制方框图及控制流程图:  

       确定三冲量单回路控制方案后,进行了一定的改进,加入了水汽系(SQXS),修正系数(XZXS)等影响因素,完善控制模型;对输入的液位信号进行一阶惯性滤波(HSFOP_1),以增强稳定性,提高抗扰动能力;各个冲量的系数可以在工程师级别下在线修改,当有技术改造,原来的控制参数不再合适时,则可以对参数进行优化,以达到适应的目的。改进的控制方案首先在6#锅炉上应用。在DCS中的三冲量控制模型如图3。  

图3 6#锅炉三冲量连续控制图        改进前在非断矿条件下:锅炉液位不稳定,液位在550�80mm范围内波动,且有虚假液位现象,经常会造成液位失控,而迫使工艺减生产负荷;三冲量控制投入使用后,通过优化参数,已经适应了改造后锅炉的特点,液位参数处于理想控制范围。改进后,锅炉液位控制处于理想范围,达到了550�40mm。在断矿条件下,三冲量液位控制系统能够控制住液位,不会造成液位失控。锅炉液位三冲量控制技术的应用,为蒸汽产量和质量的提高创造了条件;保证了锅炉及汽机的安全运行;同时减轻了操作人员的劳动强度。锅炉液位控制效果如下图。

 图4  三冲量控制投用后的6#炉液位       6#锅炉应用后效果较好,现已推广到3#及5#锅炉,并获得了成功。通过这次改造,使得计控人员对三冲量调节有了深刻的理解,提高了计控队伍的技术水平。锅炉系统采用自动化技术后,提高了锅炉热效率,蒸汽的产量质量都有提高。

 

 

参考文献 [1]  仪表工手册.化学工业出版社,1998年4月 [2]  SmartPro系统使用手册.北京和利时系统工程股份有限公司,2004年8月 [3]  MACSTM硬件手册. 北京和利时系统工程股份有限公司,2003年9月

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