1、锅炉三冲量液位控制系统的设计与实施赵华红（浙江巨化股份有限公司硫酸厂，浙江 衢州 324004）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，
2、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Smart
3、Pro 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:图 1 锅炉液位
4、控制方框图图 2 工艺自控图(LIC1602 为液位控制回路)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 55080mm 范围内波动，且有虚假液位现象，经常会造成液
5、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 55040mm。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
