鍋爐三沖量控制

鍋爐三沖量控制1.鍋爐設(shè)備的概念與原理1.1什么是鍋爐1.2鍋爐的工作過程1.3汽水共騰與水擊1.4熱力除氧1.5鍋爐的汽包學(xué)習(xí)主要內(nèi)容1.6鍋爐的高水位與低水位1.7汽包的虛假水位2.鍋爐設(shè)備的控制2.1鍋爐的汽包水位控制2.2鍋爐的三沖量控制2.3常見故障和處理措施2.4生產(chǎn)注意事項鍋爐設(shè)備的概念與原理1.1什么是鍋爐鍋爐是火電過程的一個重要傳熱設(shè)備，根據(jù)生產(chǎn)符合提供一定溫度或者壓力的蒸汽，保證汽輪機發(fā)電機組的運行；也是一種生產(chǎn)蒸汽或熱水的熱力設(shè)備，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。廢熱鍋爐是用水把工藝系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量（廢熱、余熱）經(jīng)過換熱器回收產(chǎn)生蒸汽的設(shè)備。鍋爐設(shè)備的概念與原理如下圖是廢熱鍋爐的工作原理圖鍋爐設(shè)備的概念與原理1.2鍋爐的工作過程鍋爐的工作包括熱量的產(chǎn)生、熱量向水傳熱和蒸汽產(chǎn)生的過程，這三個過程在鍋爐中同時進行。（1）熱量的產(chǎn)生?在我們的變換單元，余熱鍋爐的熱源是變換氣所含的熱能。鍋爐設(shè)備的概念與原理1.2鍋爐的工作過程（2）熱量向水的傳熱過程高溫氣體通過廢鍋的換熱管，加熱鍋爐內(nèi)的水，使水變成飽和蒸汽。鍋爐設(shè)備的概念與原理（3）蒸汽的產(chǎn)生過程蒸汽的產(chǎn)生過程，主要包括水循環(huán)和汽水分離過程。鍋爐給水經(jīng)給水泵加壓，送至過換熱器預(yù)熱，然后進入汽包。鍋爐工作時，汽包中的水是處于飽和狀態(tài)下的汽水混合物，位于高溫區(qū)的換熱管束由于受熱較強，相應(yīng)地汽水混合物的比重較小，而汽包內(nèi)的汽水混合物的比重較大，因此汽包內(nèi)的汽水混合物則往下流入換熱器殼程，換熱器內(nèi)的汽水混合物則從換熱器殼程的頂部往上流入汽包，這就形成了余熱鍋爐的自然循環(huán)，汽水混合物在汽包內(nèi)大量分離以產(chǎn)生蒸汽，蒸汽經(jīng)過熱器后進入蒸汽管網(wǎng)。鍋爐設(shè)備的概念與原理1.3汽水共騰與水擊汽水共騰發(fā)生的原因有二：鍋爐的水質(zhì)太差、負荷增加和壓力降低過快。（1）鍋爐的水質(zhì)太差。當(dāng)鍋爐水質(zhì)過差時，其中的懸浮物、含鹽量、堿度超標(biāo)。在汽水分離時，鍋爐水表面層附近含鹽濃度過高，鍋水粘度很大，氣泡上升阻力增大。在負荷增加、汽化加劇時，大量氣泡被粘阻在鍋水表面層附近來不及分離出去，形成大量泡沫，使鍋水表面上下翻騰。鍋爐設(shè)備的概念與原理1.3汽水共騰與水擊（2）負荷增加和壓力降低過快。當(dāng)水位高、負荷增加過快、壓力降低過速時，會使水面汽化加劇，造成水面波動及蒸汽帶水。鍋爐設(shè)備的概念與原理1.3汽水共騰與水擊（3）水擊蒸汽進入到充滿液體的管道中或在管道中因溫度降低出現(xiàn)液體冷凝，由于蒸汽冷凝體積縮小所生成的空間迅速由附近液體占據(jù)，造成管道中壓力瞬間急劇變化，此過程中液體向中心區(qū)域撞擊由此釋放出來的沖擊波撞擊管道壁的產(chǎn)生震動現(xiàn)象。鍋爐設(shè)備的概念與原理1.4熱力除氧根據(jù)亨利定律，在一定溫度和壓力下，氣體在液體里的溶解度和溶液上方該氣體的平衡分壓成正比。在鍋爐中，通過霧化及淋水等方法使水與蒸汽直接接觸并加熱到工作壓力下的飽和溫度(或使水自身部分汽化)，除去水中溶解氧氣(包括其他氣體)。鍋爐設(shè)備的概念與原理1.5鍋爐的汽包的作用（1）是加熱、蒸發(fā)、過熱三個過程的連接樞紐，同時作為一個平衡器，保證鍋爐水循環(huán)所需要的壓力；（2）存有一定容量的水與汽，具有相當(dāng)?shù)男顭崃?，?dāng)鍋爐工況變化時，能起緩沖穩(wěn)定汽壓的作用；（4）汽包中的水循環(huán)，也保證了與高溫工藝介質(zhì)相接觸的金屬受熱面得以冷卻而不會燒壞（3）裝有汽水分離裝置，保證飽和蒸汽的品質(zhì)；鍋爐設(shè)備的概念與原理1.6鍋爐的高水位與低水位（1）鍋爐的高水位當(dāng)現(xiàn)場液位計看不到液位，玻璃管內(nèi)顏色發(fā)暗或者DCS出現(xiàn)高水位報警時，說明此時汽包液位超過規(guī)定水位的上限,汽包內(nèi)蒸發(fā)空間縮小,使蒸汽大量帶水,造成下游過熱蒸汽溫度下降、過熱器內(nèi)積垢、腐蝕管路和蒸汽質(zhì)量下降。嚴(yán)重時會發(fā)生蒸汽管道水擊事故。鍋爐設(shè)備的概念與原理1.6鍋爐的高水位與低水位（2）鍋爐的低水位當(dāng)現(xiàn)場水位計顯示低水位，DCS出現(xiàn)低液位報警時，說明汽包液位低于規(guī)定水位的下限時,為缺水。鍋爐如果缺水嚴(yán)重將造成造成鍋爐干燒，燒壞鍋爐管束和其他設(shè)備。由于鍋爐的高水位與低水位都將導(dǎo)致嚴(yán)重后果，因此必須準(zhǔn)確控制好鍋爐的水位在標(biāo)準(zhǔn)范圍。鍋爐設(shè)備的概念與原理1.7汽包的虛假水位(1)虛假高水位所謂的虛假水位意為不真實水位。產(chǎn)生的原因是：汽包的壓力突降，導(dǎo)致鍋水飽和溫度也下降，并降到該壓力下的飽和溫度，同時在飽和蒸汽降溫過程放出大量熱量來自行蒸發(fā)，引起鍋爐水汽泡增加，體積膨脹，使水位上升，形成虛假高水位。鍋爐設(shè)備的概念與原理1.7汽包的虛假水位（2）虛假低水位汽包壓力突升，則相應(yīng)的飽和溫度提高，一部分熱量被用于鍋水加熱，使蒸發(fā)量減少，鍋水中汽泡量減少，體積收縮，促使水位降低，同樣形成虛假低水位。鍋爐設(shè)備的概念與原理思考：學(xué)完上面的內(nèi)容，讓我們思考一下，正常生產(chǎn)過程中，哪些因素會影響到我們的鍋爐安全運行。鍋爐設(shè)備的控制?鍋爐設(shè)備的控制在鍋爐的正常生產(chǎn)中，要使鍋爐安全、經(jīng)濟地運行，必須盡量避免汽水共騰、水擊的現(xiàn)象，同時當(dāng)出現(xiàn)高液位或低液位時及時進行調(diào)節(jié)，在汽包出現(xiàn)虛假液位，及時發(fā)現(xiàn)并調(diào)整。解決上述問題的關(guān)鍵，在于如何控穩(wěn)、控好鍋爐的汽包液位。鍋爐設(shè)備的控制2.鍋爐設(shè)備的控制鍋爐汽包液位是表征生產(chǎn)過程的主要工藝指標(biāo)，同時，也是保證鍋爐安全運行的主要條件之一。液位過高，使蒸汽產(chǎn)生帶液現(xiàn)象，不僅降低蒸汽的產(chǎn)量和質(zhì)量，而且，還會使過熱氣結(jié)垢，或使汽輪機的葉片損壞；當(dāng)液位過低時，輕則影響水蒸氣平衡，重則燒干鍋爐，嚴(yán)重時導(dǎo)致鍋爐爆炸，直接危及員工的人身安全，造成重大設(shè)備等事故。自動控制系統(tǒng)2.1.1鍋爐的汽包水位單回路控制自動控制系統(tǒng)由四部分組成：被控對象、檢測元件（包括變送器）、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥等。鍋爐設(shè)備的控制2.1.1鍋爐的汽包水位單回路控制經(jīng)驗表明，單純的通過汽包的水位的單回路控制，有三大問題不能解決：（1）不能克服虛假水位帶來的后果；（2）對蒸汽負荷的變化控制不靈敏；（3）對給水量的擾動控制延時；鍋爐設(shè)備的控制2.1.2鍋爐的汽包水位-蒸汽流量串級控制為了解決汽包液位單回路控制的問題，引入了汽包液位—蒸汽流量的串級控制。雖然克服了克服虛假水位的現(xiàn)象，解決了對蒸汽負荷的變化控制的靈敏問題，但是不能克服給水干擾的問題。為了解決以上的三個問題，必須使用到三沖量控制系統(tǒng)。2.1.2雙沖量液位控制系統(tǒng)鍋爐設(shè)備的控制2.2鍋爐的三沖量控制2.2.1什么是三沖量沖量的概念及具體含義：所謂“沖量”實際就是“變量”，多沖量控制中的“沖量”，是指引入系統(tǒng)的測量信號。在鍋爐控制系統(tǒng)這中，三沖量是指汽包液位、蒸汽流量、和給水流量三個測量信號，其中，汽包液位是主要沖量。鍋爐設(shè)備的控制2.2.2引入三沖量的主要原因汽包液位、蒸汽流量、和給水流量三個測量信號，經(jīng)過一定運算后，共同控制一個給水閥；汽包信號是被控變量，是反映鍋爐工作狀態(tài)的主要指標(biāo)，也是保證鍋爐安全運行必要指標(biāo)；引入蒸汽流量信號，是為了及時克服蒸汽流量波動對汽包液位的影響，并有效地防止“假液位”現(xiàn)象引起控制系統(tǒng)的誤動作；鍋爐設(shè)備的控制2.2.2引入三沖量的主要原因引入給水流量信號的目的是將給水流量信號作為“副變量”，利用串級控制系統(tǒng)中副回路克服干擾快速性來及時地克服給水壓力變化對汽包液位的影響。鍋爐設(shè)備的控制2.2.3三沖量控制原理如下圖是三沖量控制原理圖。鍋爐設(shè)備的控制將上面三沖量控制原理圖簡化成控制方塊圖如下：鍋爐設(shè)備的控制2.2.3三沖量控制原理原理：沖量控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上來說，是一個帶有前饋信號的串級控制系統(tǒng)。液位控制器LC與流量控制器FC構(gòu)成串級控制系統(tǒng)。汽包液位LI是主變量、給水流量FI是副變量。副變量的引入使系統(tǒng)對給水壓力的波動有較強的克服能力。鍋爐設(shè)備的控制2.2.3三沖量控制原理蒸汽流量FI的波動是引起汽包液位的因素，是干擾作用，蒸汽波動時，通過引入流量控制器FC，使給水流量FI作相應(yīng)的變化，所以這是按干擾進行控制的，是把蒸汽流量信號作為前饋信號引入控制的。鍋爐設(shè)備的控制2.2.3三沖量控制原理根據(jù)串級控制系統(tǒng)選擇主、副控制器的正、反作用的原則，水位控制器LC反作用選反作用，流量控制器FC為正作用，調(diào)節(jié)器為氣關(guān)閥。鍋爐設(shè)備的控制思考：為什么鍋爐汽包液位控制要用到三沖量控制，它的原理與作用是什么？鍋爐設(shè)備的控制2.3常見故障和處理措施常見故障是出現(xiàn)“假液位”現(xiàn)象時，容易燒干鍋爐。此時，儀表維護人員應(yīng)該檢查、測量汽包液位LI的真實性，做相應(yīng)的處理。調(diào)節(jié)閥線性不好，出現(xiàn)DCS控制室調(diào)節(jié)閥的輸出信號和現(xiàn)場閥位的開度對不上，儀表維護人員應(yīng)聯(lián)系好工藝，辦好檢修票的同時，在現(xiàn)場進行多次校驗，至到合格為止。鍋爐設(shè)備的控制2.3常見故障和處理措施蒸汽流量FI突然波動，給水量控制器FC來不及進行作相應(yīng)的變化，及時的按干擾量進行控制，應(yīng)該檢查給水量控制器FC的PID參數(shù)是否設(shè)的合適。此外，應(yīng)該經(jīng)常檢查LC、FC調(diào)節(jié)器的正、反作用是否設(shè)的合適，有無更改過等，如有，根據(jù)工藝和安全要求，進行合理修改；在進行停車檢修后，現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥的作用方式是氣關(guān)或氣關(guān)，設(shè)定是否更改過，是否滿足工藝安全生產(chǎn)的要求等。鍋爐設(shè)備