煉鐵廠球團(tuán)汽包液位自動(dòng)控制問題及處理措施

上海自儀公司分析了某煉鐵廠一、二期球團(tuán)生產(chǎn)中汽包自動(dòng)控制的關(guān)鍵問題和原有控制的缺陷，提出了一種新的控制方法。該種方法投資少，簡單可靠，很好解決了由于蒸汽量過大造成的給水調(diào)節(jié)閥誤動(dòng)作和動(dòng)作過于頻繁的問題，確保了汽包的安全性及穩(wěn)定性該方法簡單實(shí)用，可推廣性強(qiáng)。

某煉鐵廠一、二期球團(tuán)豎爐的導(dǎo)風(fēng)墻水梁采用的是自然循環(huán)汽化冷卻，在該系統(tǒng)中汽包的自動(dòng)程序設(shè)計(jì)及生產(chǎn)操作至關(guān)重要，如果汽包水位過低，則汽包內(nèi)的水量較少，當(dāng)蒸汽負(fù)荷很大時(shí)，水的汽化速度和水量變化速度都很快，如不及時(shí)控制，會(huì)對(duì)導(dǎo)風(fēng)梁等設(shè)備的壽命造成極大的危害，甚至可能會(huì)使汽包內(nèi)的水全部汽化，導(dǎo)致汽包燒壞或爆炸叱相反，當(dāng)水位過高則會(huì)影響汽包的汽水分離，產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象，使管壁結(jié)構(gòu)或水倒流造成設(shè)備損壞?？傊贿^高或過低所產(chǎn)生的后果極為嚴(yán)重，將影響運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)性，必須嚴(yán)格加以控制。

１系統(tǒng)分析

原汽包自動(dòng)控制的硬件結(jié)構(gòu)如圖１所示，自動(dòng)控制的方式有兩種，一種是上位機(jī)自動(dòng)控制；一種是上位機(jī)手動(dòng)控制。上位機(jī)自動(dòng)動(dòng)控制方式為：操作員從操作站的ＷＩＮＣＣ畫面給ＰＬＣ—個(gè)自動(dòng)控制及設(shè)定的液位高度信號(hào)，ＰＬＣ通過液位變送器反饋的液位信號(hào)以ＰＩＤ的形式來調(diào)節(jié)給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，形成一個(gè)閉環(huán)控制，從而達(dá)到控制給水流量使球團(tuán)汽包液位保持在設(shè)定的高度附近波動(dòng)。上位機(jī)手動(dòng)控制方式為：操作員從操作站給ＰＬＣ？個(gè)手動(dòng)控制及給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)定的開度信號(hào)，來手動(dòng)調(diào)節(jié)給水流量，從而達(dá)到控制液位高度的目地。由于在生產(chǎn)過程中可能會(huì)出現(xiàn)液位變送器損壞的情況，出于安全性考慮原系統(tǒng)中加－監(jiān)控錄象來監(jiān)控玻璃管液位計(jì)的讀數(shù)，同時(shí)在操作站監(jiān)控畫面中做流量、液位等設(shè)備的警。此方法結(jié)構(gòu)簡單，投資少，容易實(shí)現(xiàn)。但是在生產(chǎn)運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)原有的控制系統(tǒng)存在缺陷，無法滿足生產(chǎn)需求。

（１）在上位機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的情況下，由于汽包內(nèi)含有大量的蒸汽使液位極不穩(wěn)定，從而造成液位產(chǎn)生虛假信號(hào)，這種控制方式克服給水自發(fā)性干擾和負(fù)荷干擾的能力差，嚴(yán)重的虛假水位將導(dǎo)致給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的誤動(dòng)作，使汽包水位產(chǎn)生激烈的波動(dòng)從而影響設(shè)備壽命和設(shè)備的安全、穩(wěn)定性。

（２）在上位機(jī)自動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候，出于安全性考慮，汽包的ＰＩＤ調(diào)節(jié)不能調(diào)節(jié)太慢且死區(qū)不能設(shè)的過大，而液位的不穩(wěn)定又使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作過于頻繁，極易造成給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的損壞，從而造成生產(chǎn)事故。

（３）在操作方式選為上位機(jī)自動(dòng)的情況下，由于ＰＩＤ調(diào)節(jié)參數(shù)的調(diào)整專業(yè)性較強(qiáng)，而生產(chǎn)操作人員水平參差不齊，在緊急情況下生產(chǎn)操作人員無法很好的調(diào)節(jié)Ｐ１Ｄ的各項(xiàng)參數(shù)，這樣就不能很好的控制水位，影響設(shè)備的壽命及設(shè)備的安全、穩(wěn)定性。

（４）操作人員無法長時(shí)間集中注意力，個(gè)別時(shí)候不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障，容易造成生產(chǎn)事故。

（５）玻璃管液位計(jì)是透明的，通過液位計(jì)監(jiān)控錄像無法看清楚讀數(shù)。

２控制方法的研究

研究表明汽包的控制方式主要有單沖量水位控制、雙沖量水位控制、三沖量等控制方式｜２１。但單沖量水位控制和雙沖量控制對(duì)于給水系統(tǒng)的干擾都不能有效的克服，而三沖量串級(jí)控制則算法復(fù)雜、調(diào)試麻煩且需要增加設(shè)備。通過研究，球團(tuán)汽包的容積較大，且不需要三沖量串級(jí)控制這樣精確的控制方法Ｐｌ。這樣我們只要采用雙位控制，即只要將水位控制在指定范圍內(nèi)，水位漲到一定高度關(guān)閉閥門，水位降到一定高度開閥門就可以滿足工藝需要。這樣的話就可以將原有的ＰＩＤ調(diào)節(jié)程序及畫面取消，改用ＳＲ觸發(fā)器，并在畫面中做相應(yīng)的改動(dòng)就能完全滿足生產(chǎn)需要，并解決由于汽包內(nèi)蒸汽量過大造成虛假液位，從而使給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥誤動(dòng)作和動(dòng)作頻繁的問題。由于生產(chǎn)情況不確定因素較多，所以需要可以隨時(shí)更改水位的控制范圍，這樣就需要在操作站的ＷＩＮＣＣ畫面中做液位上限位、下限位參數(shù)設(shè)定的窗口畫面并連到程序中。而由于汽包供水不能中斷，閥門不能全部關(guān)死，出于安全性考慮，還需要在ＷＩＮＣＣ畫面中做給水調(diào)節(jié)閥的開限位和關(guān)限位的窗口，畫面并連到程序中。通過畫面中的液位上、下限位及閥門的開關(guān)限位參數(shù)設(shè)定，操作員就可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，簡單而快捷的設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，很好的解決了由于ＰＩＤ專業(yè)性較強(qiáng)，部分操作員無法在緊急情況下調(diào)節(jié)好ＰＵ）參數(shù)的問題。由于原有ＰＩＤ控制的畫面和程序取消，還需要在ＷＩＮＣＣ畫面中做一上位機(jī)手、自動(dòng)選擇按鈕及設(shè)定手動(dòng)設(shè)定給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度的窗口畫面。以便于液位變送器損壞時(shí)，能通過監(jiān)控錄像畫面的玻璃管液位計(jì)讀數(shù)，手動(dòng)調(diào)節(jié)給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，來控制汽包水位。

關(guān)于操作人員無法長時(shí)間集中注意力，個(gè)別時(shí)候不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理故障的問題，只需將原有硬件稍做改動(dòng)如圖２，在操作站旁加一個(gè)蜂鳴器，利用程序中原有的報(bào)警信號(hào)，統(tǒng)一通過ＰＬＣ傳送一個(gè)ＤＯ信號(hào)給蜂鳴器。這樣產(chǎn)生的聲音報(bào)警，能很及時(shí)提醒操作人員，注意觀察操作站畫面中的報(bào)警信息，根據(jù)操作站畫面中的報(bào)警信息及液位計(jì)監(jiān)控錄像中玻璃管液位計(jì)讀數(shù)及時(shí)的判斷并處理故障。對(duì)于玻璃管液位計(jì)透明，無法通過液位計(jì)監(jiān)控錄像讀數(shù)的問題，只需要在玻璃管液位計(jì)后加一個(gè)彩板就可以很好的解決這個(gè)問題了。

其中ＤＢ１０３．ＤＢＸ１７６．３為操作站ＷＩＮＣＣ畫面給ＰＬＣ的手、自動(dòng)選擇信號(hào)；ＤＢ１０３．ＤＢＤ１４４為液位變送器傳給ＰＬＣ的液位信號(hào)；ＤＢ１０３．ＤＢＤ２４６為畫面設(shè)定的液位下限位；ＤＢ１０３．ＤＢＤ２４２為圃面設(shè)定的液位上限位；ＤＢ１０３．ＤＢＤ２５０為＿面設(shè)定給水調(diào)節(jié)閥的關(guān)限位；ＤＢ１０３．ＤＢＤ２５４為畫面設(shè)定給水調(diào)節(jié)閥的開限位；ＰＱＷ２８４為ＰＬＣ傳送給給水調(diào)節(jié)閥信號(hào)的硬件地址；Ｍ２０５．７為當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定的高限位或操作站選擇手動(dòng)控制方式時(shí)給水調(diào)節(jié)閥的停止信號(hào)；Ｍ２０５．６為當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定的低限位或操作站選擇手動(dòng)控制方式時(shí)給水調(diào)節(jié)閥的停止信號(hào)。通過實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，該方法簡單實(shí)用，適應(yīng)性強(qiáng)，改造成本低，上海自儀公司有效解決了由于蒸汽量過大造成的給水調(diào)節(jié)閥誤動(dòng)作和動(dòng)作過于頻繁的問題，并確保了汽包的安全性及穩(wěn)定性。