除氧器对锅炉水位的影响及对策

１ ９ ８ ． ５ ４ ． ９ ４ ２ ８ ０ ３ ６ １ ． ３ ８ ． ９ ２ ５ ９ ０ ６ １ ８ ． １ ０ ． ９ ０ ７ ３ ０
） ， 压力引起的密度变化对水位波动影响很大 ， 但在低压范围下 （ 低压锅炉工作压力 ０ 由表 １ ． ３ ０～０ ． ５ ５ ＭＰ ａ ［ １］ 可以看出 ， 密度对液位的影响十分微小 ． ３ 液位波动的成因 首先分析蒸发量变化对水位的影响 ： 当锅炉蒸发量急剧增加时 ， 锅炉管道过热度较大 ， 管内逐步有气 泡产生 ， 系统空泡率增加 ， 使得汽水容积增加 ， 导致汽包水位上升 ． 下面我们看一下锅炉的实际情况 ． 由 （ 于现有系统没有水位趋势曲线 ， 我们只能由图 １ 图 １ 为改造前的趋势曲线 ， 见９ ４页） ． 推断水位和蒸发量 ， 其给水量急剧下降 ． 由于该系统只采集汽包液位信 的关系 ． 当 ２ 号锅炉蒸发量上升时 （ 即“ 几” 形的前沿 ） ， ， ， 号 通过 Ｐ Ｉ Ｄ 仪表控制给水量 因此给水量下降 说明汽包水位上升 ， 即蒸发量增加时 ， 汽包水位上升 ． 随着产气量的增加 ， 水中含气率也急剧增加 ， 锅炉本体及上升管内均为汽水混合物 ， 因而造成水容积 即 的急剧膨胀 ． 当系统含气率增加而造成的水容积增加量与汽包外排蒸汽量相当 时 ， 汽 包 水 位 不 再 上 升 （ “ 几” 字形的水平段 ） ． 当锅炉蒸发量急剧减小时 ， 锅炉本体温度快速降低 ， 水中含气率快速下降 （ 即“ 几” 字形的下降沿 ） ．实
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投资 ， 又满足了预期功能需要 ； 在系统变电站上则出于控制简单 、 可靠性高的要求 ， 当前还是采用消弧线 圈为宜 ．
参考文献 ： ［ ］ 马幸福 ． 浅析过电压保护措施的正确选择 ［ ］ ） ：４ １ Ｊ ． 石河子科技 ，２ ０ １ ０，（ ５ ７－４ ８ ［ ］ ［ ］ ， ，（ ） ： ２ 王程 ． 关于避雷器和接地装置的思考 Ｊ ． 科技创新导报 ２ ０ １ ０ １ ７ １ ２ ４ ［ ］ 贾二军 ． 消弧线圈和消弧消谐及过电压保护装置 ［ ］ ） ：７ ３ Ｊ ． 内蒙古石油化工 ，２ ０ ０ ８，（ ９ ４－７ ６． （ 审稿人 胡 坤 ， 责任编辑 王 巍 ）
１ 概述 中冶京诚 （ 营口 ） 装备技术有限公 司 锅 炉 房 是 该 厂 重 要 的 生 产 单 位 ， 其 产 出 的 中 压 蒸 汽 提 供 给 炼 钢 厂 Ｖ Ｄ 真空精炼炉 、Ｖ Ｃ 真空浇铸炉生产 ， 低压 蒸 汽 为 制 氧 站 、 液 化 气 站 、 制 气 厂 、 锻 造 厂 、 铆 焊 厂 及 办 公 楼等单位提供生产用气及采暖用气 ． 锅炉房为全公司正常生产提供基本保障 ． 锅炉房目前拥有低压锅炉 ２ 台 ， 与其配套使用 ２ ５ｔ除氧器 ２ 台 ．２ 台低压锅炉及 ２ 台除氧器液位的测 量采取双室平衡容器和差压变送器配合测量 ． 除氧器所用蒸汽量的瞬间大幅度变化 ， 经常会引起锅炉汽包 蒸发量的瞬间大幅度变化 ， 这将直接导致液位的大幅波动 ， 从而引起锅炉给水调节误动作 ， 甚至造成低水 位停炉 ， 影响生产 ． 另外 ， 这种波动直接导致除氧器温度不达标 ， 影响除氧效果 ． 本文针对这些问题对除 氧器自动化系统及相关工艺进行改造及调整 ， 从而有效地解决了锅炉误动作停炉等问题 ， 收到了良好的效 果． ２ 测量原理 差压变送器测量水 位 的 原 理 是 通 过 测 量 一 段 未 知 高 度 的 水柱压力 ， 再通过已知 水 的 密 度 和 重 力 加 速 度 推 算 水 柱 的 高 度． ３ ３ ／ ， 根据公式 在标准状态下 ， 水的密度为 １×１ ０ ｋ ｍ ｇ Ｐ＝ Ｈ 可以计算出锅炉水位 ． 众所周知 ， 中高压锅炉由于 ｇ ρ
第１ 辽宁师专学报 ３卷 第４期 Ｖ ｏ ｌ ． １ ３ Ｎ ｏ ． ４ ２ ０ １ １年１ ２月 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｌ ｉ ａ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｅ ｒ ｓ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｅ Ｄ ｅ ｃ． ２ ０ １ １ ｇ ｇ

【 应用研究 】
除氧器对锅炉水位的影响及对策
贾志刚１， 董 刚２
（ ） 营口 ） 中试基地 ， 辽宁 营口 １ １． 营口职业技术学院 ， 辽宁 营口 １ １ ５ ０ ０ ０；２． 中冶京诚 （ １ ５ ０ ０ ４
营口 ） 中试基地锅炉房为全厂生产提供蒸汽保障 ． 其中 ２ 台低压锅炉存在汽包水位 周 期 摘 要 ： 中冶京诚 （ 性波动问题 ， 经常造成锅炉误动作停炉 ， 影响生产 ． 分析除氧器对其影响并提出解决方案 ： 利用现有 设 备 ， 调 整自动化系统多个参数及相关工艺过程 ， 在不花费任何费用的情况下 ， 保证锅炉的稳定生产 ． 关键词 ： 锅炉 ； 水位 ； 调节阀 ；Ｐ Ｉ Ｄ； 控制 （ ） 中图分类号 ：Ｔ Ｋ ２ ２ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ ８－５ ６ ８ ８ ２ ０ １ １ ０ ４－０ ０ ９ ３－０ ２
收稿日期 ：２ ０ １ １—０ ９—２ ０ ， 男 ， 辽宁营口市人 ， 讲师 ， 主要从事工业仪表及自动控制技术方面研究 ． 作者简介 ： 贾志刚 （ １ ９ ７
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／ ／ 际测得液位 ： 蒸发量由 １ ９ｔ ｈ 降至 １ ２ｔ ｈ 时 ， 液位波 ／ 动８ ０～１ ７ ３ｍｍ， 正 常 情 况 下 蒸 发 量 波 动 ３ｔ ｈ 左 右， 液位下降 ３ ２～５ ０ｍｍ． 此 时 ， 造 成 低 水 位 报 警 ， 甚 至 造成停炉事故 ． 从图 １ 可以很明 显 地 看 出 ， 锅 炉 蒸 发 量 的 变 化 与 除氧器用蒸汽量 的 变 化 规 律 几 乎 一 致 ． 可 以 说 ， 锅 炉 蒸发量的波动很大程 度 上 是 由 于 除 氧 器 用 蒸 汽 量 波 动 引起的 ， 而锅炉蒸发 量 的 波 动 直 接 导 致 了 锅 炉 液 位 的 波动 ． 因此 ， 可以说除 氧 器 用 蒸 汽 量 的 波 动 直 接 引 起 了锅炉液位的波动 ， 这即为液位波动成因 ． ４ 除氧器用蒸汽量波动的成因及其影响 除氧器用蒸汽量瞬间剧烈波动的成因如图 ２ 所示 ． 除氧器水位 、 除氧器压力与除氧器给水量 （ 除氧器 给水调节阀控制 ） 之间形成了一个耦合关系 ， 其中任何 一个参数变化都会引起其他两个参数的变化 ， 不处理好三者的关 系 ， 必然会引 起 这 三 个 参 数 的 频 繁 剧 烈 波 动 ， 由 此 造 成 的 影 响 ２］ ： 有［ （ ） 除氧器压力 调 节 阀 和 液 位 调 节 阀 在 ０～１ １ ０ ０％ 之 间 频 繁 剧烈波动 ， 影响其使用寿命 ． （ ） 除氧器用蒸汽流量的剧烈波动 ． 除氧器压力调节阀的作 ２ 用是通过控制进入除氧器的蒸汽量来调节除氧器压力 ． 它的剧烈 波动将直接导致除氧器用蒸汽量呈 “ 几 ” 字形波动 ． （ ） 锅炉汽包液位的测量误差 ， 除氧器用蒸汽的瞬间大幅度 ３ 波动 ， 导致了 管 网 压 力 的 波 动 ， 进 而 影 响 到 汽 包 液 位 的 测 量 误 差 ， 严重时会造成停炉事故 ． ） 锅炉汽包给水调节阀的误动作 ． 汽包液位的测量误差将导致汽包给水调节阀频繁误动作 ， 影响其 ４ （ 使用寿命 ． （ ） 除氧器压力的剧烈波动 ． 除 氧 器 压 力 调 节 阀 、 液 位 调 节 阀 在 ０～１ ５ ０ ０％ 之 间 频 繁 剧 烈 波 动 将 直 接 导致其压力的剧烈波动 ． （ ） 除氧器液位的剧烈波动 ． 由于除氧器液位测量仪表为差压变送器 ， 除氧器压力调节阀 、 液位调节 ６ 阀频繁剧烈波动及除氧器压力的剧烈波动将导致其液位的剧烈波动 ． （ ） 水温低 ， 且温度波动大 ． 剧烈的压力波动使得除氧器压力降低 ， 直接影响到水温 ， 导致除氧器水 ７ 温不达标 ． ５ 处理方案及应用 为解决除氧器用蒸汽量频繁剧烈波动引起的一系列问题 ， 针对现场实际情况对其进行整改 ， 具体措施 如下 ： ） 将除氧器压力变送器及 Ｐ （ １ Ｌ Ｃ 量程由原来的 ０～５ ０ｋ Ｐ ａ 迁移至 ０～１ ０ ０ｋ Ｐ ａ ．由于除氧器设计最大 ， ， 工作压力为 ２ 所以原量程设计为 但实际上 除氧器压变取压点位置比压变安装位置高 ０ｋ Ｐ ａ ０～５ ０ｋ Ｐ ａ ． ， 这 ４ｍ 的取 压 管 内 由 于 工 艺 情 况 始 终 是 充 满 水 的 ． 由 于 ４ ｍ 水 经实际测量 ， 为施工不合理导致 ） ４ｍ （ ， 所以除氧器如 果 按 照 原 设 计 压 力 工 作 会 出 现 超 量 程 现 象 ， 因 此 将 其 量 程 迁 移 至 柱产生的压力为 ４ ０ｋ Ｐ ａ ， 保证其工作范围 １ ０ ０ｋ Ｐ ａ ． 这样可以保证压变正常 使 用 ， 使 岗 位 人 员 得 到 正 确 的 工 艺 参 数 ， 同 时 保 证 除 氧器蒸汽压力调节阀可以正常动作 ． （ ） 增加除氧器压变阻尼值 （ 此处调整的阻尼值为变送器内部参数 ， 具体调 整 方 法 请 参 阅 压 力 、 差压变 ２ ， 减小变化速度 ． 调节时间 由 原 ０ ； 增 加 除 氧 器 水 位 差 压 变 送 器 阻 尼 值， 调 节 送器说明书 ） ． １ ２ｓ 改 为 １ｓ 时间由原 ０ ． １ ２ｓ改为 ４ｓ ． 目的是降低 压 力 、 水 位 变 化 速 度 ， 减 少 除 氧 器 压 力 波 动 时 产 生 的 假 水 位 现 象 ， （ 以免对调节过程产生不利影响 ． 下转 ９ ８ 页）
（ 上接 ９ ４ 页） （ ） 调整除氧器压力 、 液位 两 台 调 节 阀 的 Ｐ ３ Ｉ Ｄ 参 数．此 两 台 调 节 阀 由 Ｓ Ｉ ＥＭＥ Ｎ Ｓ公司６ Ｅ Ｓ ７－４ ０ ０系 （ ， ） 统控制 ， 调节阀通过 Ｓ 程序中的 控制块 程序自带 控制其动作 通过控制除氧器供水调节 ７ Ｆ Ｂ ４ １Ｐ Ｉ Ｄ Ｓ ７ ． 阀 ， 减小除氧器水位 、 压力瞬间波动 ， 减小除氧器用蒸汽量波动 ， 进而减小除氧器对锅炉水位的影响 ． 调 整 １ 号 、２ 号除氧器水箱水位调节阀及 １ 号 、２ 号 除 氧 器 蒸 汽 压 力 调 节 阀 Ｐ 此处调整的 Ｐ Ｉ Ｄ 参数（ Ｉ Ｄ 参数 ， ， 为Ｓ 程序中调用的 的输入值 由于每台调节阀需调用 一次 因 此 要 对 每 台 调 节 阀 分 别 设 置 Ｐ、 ７ Ｆ Ｂ ４ １ Ｆ Ｂ ４ １ Ｉ、 Ｄ 值） ． 这里采用的是试凑法 ， 调整过程在很多相关专业论文中均 有 介 绍 ， 本 文 不 再 赘 述 ． 通 过 以 上 参 ， 数调整 控制这 ４ 台调节阀调节动作时间 ． 首先使除氧器供水量尽量平稳 ， 然后调整除氧器用蒸汽量使其 平稳 ． 除氧器给水调节阀 Ｐ Ｉ Ｄ 参数由原来的 ０ ． １、１ ５ ０ ０ ０、０ 改为 ０ ． ０ ０ ２、１ ０ ０ ０ ０、１ ０ ０ ０ ０； 除氧器压力调 ［ ３］ 节阀 Ｐ Ｉ Ｄ 参数由原来的 ０ ． ５、１ ５ ０ ０ ０、０ 改为 ０ ． ２、１ ０ ０ ０ ０、１ ０ ０ ０ ０ ． （ ） 、 ， 全开 号 号除氧器之间的气平衡管 保证两 ４ １ ２ 台除氧器压力 平 衡 ； 放 散 管 开 度 保 持 一 致 ． （ 步 １） ３） ～（ ， 、 实施完成后 基本可 以 保 证 除 氧 器 水 位 水 压 及 锅 炉 水 位的稳定 ， 但除氧器水位仍有缓慢的大 幅 度 波 动 ． 目 前 ， １ 号 、２ 号除氧器之间的水连通管正常使用 时 连 通 ， 由 于 １ 号 、２ 号除氧器运行时产生的压力差 ， 导致 １ 号 除 氧 器 的水经常由于压 差 被 压 至 ２ 号 除 氧 器 ， 或 ２ 号 除 氧 器 的 水被压至 １ 号除氧器 ， 引起水位大幅度波动 ． 因此 ， 将 １ 号 、２ 号除氧 器 之 间 的 蒸 汽 连 通 管 手 动 截 止 阀 由 原 开 度 ６ ０％ 改为 １ ０ ０％ ， 以减小两台除氧器之间的压力差对水位 的影响 ． 调整后除氧器蒸发量与锅炉蒸发量均很平稳 ， 见图 ３ （ 图 １、３ 中的 ＨＭ Ｉ计算机监控趋势曲线原来不在一个图 内 ， 为说明问题方便 ， 编写本文时归纳到 一 起 ） ．在外网 ／ 没有剧烈 、 大量用气量波动的情况下 ， 蒸发量波动在 ３ｔ ｈ ， （ ） ， 以内 液位在 ２ ５～４ ８ｍｍ 中水位为 ３ ０ｍｍ 之间波动 波动时偏离中水位小于 ±１ ３ｍｍ． ６ 结语 本项目利用现有设备 ， 开发设备潜在能力 ， 在分析了汽包水位周期性波动问题的成因后解决问题 ． 整 个改造不需花费任何费用 ． 改造后设备运行稳定 ， 可以克服原控制方式的诸多不利影响 ， 保证了锅炉的稳 定运行 ， 创造了长期的经济效益 ．
表 １ 不同温度压力下密度液位的关系
温度 （ ℃） １ ２ ０ １ ４ ０ １ ６ ０ 压力 （ ） ｋ Ｐ ａ 密度 ３） （ ／ ｋ ｍ ｇ 显示液位 （ ｍｍ） ３ ９ ５ ． ９ ８ ３ ８ ８ ． ８ ８ ３ ８ １ ． ０ ７ 实际液位 （ ｍｍ） ４ ２ ０ ４ ２ ０ ４ ２ ０