王博

摘 要：汽化冷卻鍋爐是煉鋼重要的工藝設(shè)施，是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐負(fù)能煉鋼的關(guān)鍵設(shè)備，汽化冷卻鍋爐水位控制和上水調(diào)節(jié)對汽化冷卻系統(tǒng)起決定性作用。本文主要通過對三沖量汽化水位冷卻鍋爐中三沖量上水和水位控制的改進(jìn)，設(shè)計(jì)編制水位控制操作程序和軟件進(jìn)行HMI軟件更新，投入生產(chǎn)后成功實(shí)現(xiàn)了三沖量汽包水位在轉(zhuǎn)爐和冶煉各個(gè)操作階段的全自動精準(zhǔn)水位控制。

關(guān)鍵詞：汽化冷卻鍋爐;編制控制程序;HMI;蒸汽流量

汽化冷卻系統(tǒng)用于將高溫?zé)煔馔ㄟ^水冷煙道降溫冷卻，同時(shí)對高溫?zé)煔獾挠酂徇M(jìn)行回收。轉(zhuǎn)爐在進(jìn)行吹煉的過程中，由于煙道溫度的升高，汽化煙氣冷卻系統(tǒng)主要的功能是用于控制冷卻的煙道和清洗爐罩。宣鋼二鋼軋廠1#，2#轉(zhuǎn)爐的汽包三沖量上水值自動調(diào)節(jié)通過計(jì)算機(jī)采集汽包轉(zhuǎn)爐的水位、蒸汽流量、給水流量以及汽包三沖量上水值作為自動調(diào)節(jié)控制參數(shù)，設(shè)計(jì)編制轉(zhuǎn)爐控制管理程序和軟件進(jìn)行HMI自控更新，投入生產(chǎn)后基本實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐汽包三沖量上水位在各個(gè)操作階段的全自動精準(zhǔn)調(diào)節(jié)和控制。

1 控制系統(tǒng)改進(jìn)

汽包的水位自動控制是保證汽包正常運(yùn)行的主要條件和指標(biāo)，，汽包水位的自動控制系統(tǒng)是保證了汽包安全正常運(yùn)行的最重要控制條件之一。開始進(jìn)行汽包水位動態(tài)特性分析：當(dāng)出口蒸汽給水流量突然地增加時(shí)，由于假上升水位的現(xiàn)象，在汽包開始給水階段汽包的水位不僅不會突然下降，反而先迅速地上升，然后繼續(xù)下降。當(dāng)突然地加大汽包的給水量后，汽包內(nèi)的水位一開始不立即突然增加，而要使水位呈現(xiàn)出一段起始的慣性段。

汽包整體水位的主要水流控制和雙沖給壓供水管理手段之一就是采用汽包的水流控制和雙沖給壓供水，傳統(tǒng)的單向雙沖量的汽包控制給水系統(tǒng)和采用雙沖量的給水控制系統(tǒng)給水管理系統(tǒng)其本身都仍然存在有著許多目前不可彌補(bǔ)的缺陷。

就單沖量的控制給水系統(tǒng)而言，當(dāng)系統(tǒng)蒸汽負(fù)荷突然的增大，由于假水位的現(xiàn)象，控制器不但不能及時(shí)開啟或加大給水閥從而增加給水量，而是關(guān)小了控制閥，減少了送水量，等到假蒸汽水位的消失后，由于系統(tǒng)蒸汽包給水量的增加，送水量反而大大的減少，將使系統(tǒng)水位嚴(yán)重的下降，波動很厲害，甚至可能會直接使系統(tǒng)的蒸汽包水位下降到達(dá)危險(xiǎn)的程度，以至于發(fā)生系統(tǒng)漏水事故。雙沖量給水控制信號引入系統(tǒng)就是在單沖量給水控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上將控制蒸汽流量的信號進(jìn)行引入。將蒸汽的流量控制信號進(jìn)行引入就是可根據(jù)系統(tǒng)的蒸汽溫度和流量的變化來起到自動校正的作用，糾正了由于假蒸汽水位引起的誤動作，使得控制閥的校正動作十分及時(shí)，從而大大減少了假水位的波動。但雙沖量的控制給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)還有兩個(gè)明顯的缺點(diǎn)：由于控制閥的工作原理和特性不一定能夠成為系統(tǒng)的線性，要有效的做到這種靜態(tài)的補(bǔ)償比較困難;對于復(fù)雜的給水控制系統(tǒng)的干擾仍不能有效的克服。

三沖量汽包調(diào)節(jié)系統(tǒng)是針對給水進(jìn)行汽包流量自動調(diào)節(jié)的，其三個(gè)主要沖量分別是汽包液位，給水流量和系統(tǒng)中的蒸汽進(jìn)水流量。據(jù)汽包系統(tǒng)中的水位，給水流量，蒸汽進(jìn)水流量三個(gè)主要沖量經(jīng)過PDI計(jì)算來自動調(diào)節(jié)汽包給水系統(tǒng)中的閥門開度，從而達(dá)到可以自動控制汽包給水流量的汽包調(diào)節(jié)目的。

從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上來說，三汽包液位沖量的調(diào)節(jié)實(shí)際上也就是一個(gè)簡單的帶前饋干擾信號的串級給水流動控制系統(tǒng)。其中汽包給水液位的流量是主要正變量，給水流量是一個(gè)副變量。副變量的控制和引入可以使系統(tǒng)對汽包給水液位壓力（流量）的變化和波動信號具有較強(qiáng)的控制和克服干擾能力。所以蒸汽給水流量的波動信號可以作為一個(gè)前饋干擾信號進(jìn)行引入。

2 系統(tǒng)改良取得的實(shí)效

汽化上水設(shè)定方式均為一級設(shè)定方式。汽化上水控制方式分為自動方式、手動，在汽化上水控制中，手動方式操作優(yōu)先權(quán)高于自動方式。

（1）自動方式：結(jié)合三沖量PLC自動計(jì)算控制輸出。采用單沖量和三沖量相結(jié)合分段連續(xù)調(diào)節(jié)控制上水模式。

（2）手動控制方式：操作人員HMI操作PLC的手動控制輸出。

（3）在正常的完成汽包余熱回收吹煉期時(shí)，當(dāng)完成汽包內(nèi)余熱回收壓力的設(shè)定值超過了蒸汽余熱回收壓力的設(shè)定值1.65MPa時(shí)，控制系統(tǒng)將蒸汽的回收壓力調(diào)節(jié)閥門的開啟，進(jìn)行汽包內(nèi)余熱的回收，同時(shí)可以檢測出完成蒸汽的余熱回收流量（溫壓補(bǔ)正后），通過對計(jì)算公式的計(jì)算得出完成汽包內(nèi)向外供的蒸汽消耗量，換算出完成汽包給水的質(zhì)量，通過對質(zhì)量的變化趨勢的計(jì)算和檢測可以控制完成補(bǔ)水流量調(diào)節(jié)閥給水在汽包內(nèi)部進(jìn)行了補(bǔ)水，通過對補(bǔ)水流量的計(jì)算將測得的流量進(jìn)行比較，快速給水在汽包內(nèi)部進(jìn)行了補(bǔ)水從而可以保證一定的開度和水位。在對完成蒸汽余熱回收質(zhì)量的準(zhǔn)確性和計(jì)算上對汽包進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)值的修整，從而可以保證質(zhì)量計(jì)算的準(zhǔn)確性。同時(shí)可以采用質(zhì)量計(jì)算時(shí)間段對完成蒸汽的質(zhì)量計(jì)算不停的進(jìn)行計(jì)算，得到其與快速給汽包進(jìn)水量的偏差，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整快速給汽包進(jìn)水閥的開度、流量（經(jīng)驗(yàn)值待定），保證汽包進(jìn)水質(zhì)量與蒸汽回收質(zhì)量的平衡。

（4）吹煉結(jié)束初期，汽包水位調(diào)節(jié)回路退出自動連續(xù)調(diào)節(jié);液位SP設(shè)定為250mm～300mm。

（5）吹煉停止吹煉后期，汽包水位SP設(shè)定為-100mm～0mm。

（6）當(dāng)汽包上水出現(xiàn)控制或設(shè)備故障時(shí)，上水設(shè)備保持原有的控制方式不變，當(dāng)有人工干預(yù)時(shí)，再確認(rèn)調(diào)整設(shè)備控制方式。

（7）汽包放汽閥，每個(gè)汽包配備一臺汽包放散閥。當(dāng)汽包壓力高于（2.5mpa）時(shí)，該汽包氣閥自動關(guān)閉或打開，壓力低于2.3mpa。上水調(diào)節(jié)自動轉(zhuǎn)為手動（需要崗位手動干預(yù)、確認(rèn)）。

（8）HMI功能：增加“三沖量自動調(diào)節(jié)”和“液位控制上水”兩個(gè)按鈕，保持原有上水控制和改造后上水控制兩種方式。增加“退出自動調(diào)節(jié)報(bào)警”指示。

3 結(jié)語

汽包鍋爐液位自動三沖量上水控制改造程序汽包投入使用后，汽包水位平穩(wěn)，自動上水快速穩(wěn)定。通過對現(xiàn)有的汽化冷卻塔和鍋爐中液位三沖量上水和水位的控制進(jìn)行改造，結(jié)合各轉(zhuǎn)爐實(shí)際工況和操作制度，設(shè)計(jì)人員通過編制汽包水位控制程序和軟件進(jìn)行hmi更新，投入批量生產(chǎn)后成功實(shí)現(xiàn)了對汽包水位在轉(zhuǎn)爐冶煉各個(gè)操作階段的全自動精準(zhǔn)水位控制。自設(shè)備投入以來，未曾一次發(fā)生由于汽包水位不準(zhǔn)確或錯(cuò)誤而造成的任何嚴(yán)重影響生產(chǎn)設(shè)備操作安全事故。