锅炉运行及自动控制改造.doc

类锅炉的自动控制系统的优化摘要:本文通过对现在锅炉自动控制系统的分析，找出了存在的弊端，提出了改进的方法，避免了人为控制偏差，杜绝了不合格水质产品，不仅节约了更换零件费用，而且降低了工人的劳动强度，取得了很好的经济和社会效益。关键词：液位（或水位）、热风风量、液位变送器、平衡罐、电动阀、变频器、软启动器正文：一、锅炉的基本知识（一）锅炉的参数及容量锅炉是一种特种设备，具有爆炸危险，但在工矿企业和人们的生活中应用却是广泛。锅炉的司炉人员必须持证上岗，且操作的锅炉应与司炉证类别允许操作范围一致。锅炉的功能是向热用户输送符合要求品质和数量的蒸汽或热水。表征蒸汽或热水品质特性的是压力和温度，通常称为参数，而表示输送热量的参数称为容量。1、压力蒸汽锅炉会产生压力，垂直均匀作用在单位面积上的力就是压力。锅炉的压力是因为锅炉内的水吸收热后，由液态变成气态，其体积增大，由于锅炉是一个密闭的容器，限制了汽水的自然膨胀，结果就使锅炉各受压部件受到了汽水膨胀的作用力，而产生压力。锅炉产品铭牌和设计资料上标明的压力，是这台锅炉的额定工作压力。2、温度标志物体冷热程度的物理量称为温度。一般温度都用摄氏温度（）表示。温度是物体内部所拥有能量的一种体现方式，温度越高，能量越大。锅炉铭牌上标明的温度是锅炉出口处介质的温度，又称额定温度。对于无过热器的蒸汽锅炉，其额定温度是指锅炉在额定压力下饱和蒸汽温度；对于有过热器的蒸汽锅炉，其额定温度是指过热器出口处的蒸汽温度；对于热水锅炉，其额定温度是指锅炉出口处的热水温度。3、容量锅炉的容量又称锅炉出力，是锅炉的基本特性参数，对于蒸汽锅炉用蒸发量表示，对于热水锅炉用热功率表示。（1）、蒸发量蒸汽锅炉长期连续运行时，每小时所产生的蒸汽量，称为这台锅炉的蒸发量。锅炉产品铭牌和设计资料上标明的蒸发量数值是额定蒸发量，它表示锅炉受热面无积灰，使用原设计燃料，在额定给水温度和设计的工作压力并保证热效率下长期连续运行，锅炉每小时能产生的蒸发量。在实际运行中，锅炉受热面一点不积灰，煤种一点不变是不可能的，因此锅炉在实际运行中每小时最大限度产生的蒸汽量和最大蒸发量，这时锅炉的热效率会有所下降。（2）、热功率热水锅炉长期连续运行，在额定回水温度、压力和额定循环水量下，每小时出水有效带热量，称为这台锅炉的额定热功率。（二）水与蒸汽的性质锅炉对热用户的供热是通过蒸汽或热水来实现的，通常称其为工作物质（介质）。为此，必须对水和蒸汽的特性有所了解。1、水水在常温下是无色无味透明的液体，具有一定的体积，但没有固定的形状。随着温度的变化，水可变成蒸汽，也可结成冰，它们的互相转化关系如下图：水在摄氏零度以下，液态可变成固态，这种固态称为冰或雪，如果温度高于零度，固态会变成液态，即变成水，如果再不断加热，水会开始沸腾，液态又会变成气态，称为蒸汽。蒸汽可分为饱和蒸汽和过热蒸汽。2、锅炉水位形成原理水在连通器内，当水面上所受的压力相等时，各处的水面始终保持一个平面。锅炉上的水位表就是利用这一原理设计的。热水锅炉，除蒸汽定压外，整个锅炉内都充满了水，而对蒸汽锅炉需要有一定的蒸汽空间，水位要控制在一定的高度。通过观察上锅筒的水位表，就可知道锅炉里水位的高低，水位线上为蒸汽，水位线下为饱和水，饱和水不断加热蒸发，水位将会逐渐向下移，为保持一定的水位，就要给锅炉补水，保持水位的稳定。3、饱和蒸汽和过热蒸汽的特性在一定的压力下，饱和蒸汽的温度是恒定的，不同的压力对应一个不同的饱和蒸汽温度值。知道工作压力，查水蒸汽性质表即可得到饱和蒸汽温度值，也就是要求输出蒸汽的压力实质是要求蒸汽的温度、压力越高其饱和蒸汽温度越高。饱和蒸汽的品质不高，或多或少带有些小水滴。要想得到理想的蒸汽品质，就必须对饱和蒸汽继续加热，提高蒸汽的干度和温度，使饱和蒸汽变为过热蒸汽。只有装置过热器的锅炉，才能将饱和蒸汽通过过热器继续加热变成为过热蒸汽。（三）锅炉的构造及工作原理1、锅炉的构造锅炉是一种把燃料燃烧后释放的热能传递给容器内的水，以获得所需要的压力、温度和品质的热水或蒸汽的设备。它由通常俗称“炉”、“锅”以及附件仪表和附属设备构成一个完整体，以保证其正常安全运行。（1）炉“炉”是由燃烧设备、炉墙、炉拱和钢架等部分组成的。它使燃料进行燃烧产生灼热烟气，烟气经过炉膛和各段烟道向锅炉受热面放热，最后从锅炉尾部进入烟囱排出。（2）锅“锅”即是锅炉容纳水和蒸汽的受压部件，它包括锅筒（气包）或锅壳、水冷壁管、对流管束、烟道、下降管、集箱（联箱）、过热器、省煤器等受压元部件，由此而组成完整的水和蒸汽的系统，进行加热和汽化等过程。锅筒锅筒的作用是汇集、储存、净化蒸汽和补充给水。热水锅炉锅筒内全部盛装的是热水，而蒸汽锅炉锅筒盛装的是热水和蒸汽。单锅筒的蒸汽锅炉，锅筒下半部全部是热水，锅筒上半部为蒸汽空间；双锅筒的蒸汽锅炉，下锅筒全部是热水，上锅筒下半部为热水，上半部为蒸汽空间，蒸汽与热水分界的位置叫水位线。水冷壁水冷壁是布置在水管锅炉炉膛四周的辐射受热面。它是锅炉的主要受热面。水冷壁由光管和管子两侧焊有或带有翼片两种管子构成，翼片增大了对炉膛的遮挡面积，可以更多地接受炉膛辐射热量，提高锅炉产汽量，降低炉膛内壁的温度，保护炉墙，防止炉墙结渣。若翼片间再焊在一起，就构成成片的水冷壁，称为膜式水冷壁。对流管束对流管束是锅炉的对流受热面。它的作用是吸收高温烟气的热量，增加锅炉受热面，对流管束吸热情况，与烟气流速、管子排列方式、烟气冲刷的方式都有关。对流管束排列和管束形式一般有数种，水管对对流管束如下图所示烟管、火管烟管是锅壳锅炉的对流受热管，它与水管对流管束的作用相同，不同的是水管对流管束烟气流经管外，而烟管是烟气流经管内。火管有两种情况，直径较大的火管一般称为炉膛，里面可以装置炉排，是立式锅炉和卧式内燃锅炉的主要辐射受热面，直径较小的火管又称为烟管，现在普遍使用螺纹烟煤管。下降管下降管的作用是把锅筒里的水输送到下集箱或下锅筒的管组或管束，使受热面管子有足够的循环水量，以保证可靠的运行。下降管管组必须采取绝热措施，下降管束则要布置在受热弱的区域。集箱集箱也称联箱，它的作用是汇集、分配锅水，保证各受热面管子可靠地供水或汇集各管子的水或汽水混合物。集箱一般不应受辐射热，以免内部水产生汽泡冷却不好，过热烧坏。集箱按其布置的位置有上集箱、下集箱、左集箱、右集箱之分。位于炉排两侧的下集箱又俗称为防焦箱。过热器过热器是蒸汽锅炉的辅助受热面，它的作用是在压力不变的情况下，从锅筒中引出饱和蒸汽，再经加热，使饱和蒸汽中的水分蒸发并使蒸汽机温度升高，提高蒸汽品质，成为过热蒸汽。过热器按结构和装置形式可分为卧式和立式两种。省煤器省煤器是安装在锅炉尾部烟道内，利用排烟的余热来提高给水温度的辅助受热面，作用是提高给水温度，减少排烟热损失，提高锅炉热效率。一般来说，省煤器出口水温每升高1，锅炉排烟温度平均降低23，给水温度每升高67，省煤1%，一般加装省煤器的锅炉，可节约煤5%10%。（3）附件仪表为保证锅炉的正常安全运行，锅炉上需要装置一些附件仪表，有安全阀（包括水封式安全装置）、压力表、水位表（包括双色水位计、高低水位报警器、低地位水位计）、低水位联锁保护装置、温度仪表、超温警报器、流量仪表、排污装置、防爆门、常用阀门以及自动调节装置等。（4）附属设备附属设备是安装在本体之外的必备设备，它是供应燃料系统、通风系统、给水系统、除渣脱硫系统设备。2、锅炉工作原理锅炉运行时，燃料中的可燃物质在适当的温度下，与通风系统输送给炉膛内的空气混合燃烧，释放出热量，通过各受热面传递给锅水，水温不断升高，产生汽化，这时为饱和蒸汽，经过汽水分离进入主汽阀输出使用。如果对蒸汽品质要求较高，可将饱和蒸汽进入过热器中再进行加热成为过热蒸汽输出使用。对于热水锅炉，锅水温度始终在沸点温度下，与用户的采暖供热热网连通进行循环。（四）、锅炉水循环锅炉本体是由锅筒、下降管、水冷壁管、集箱、对流管束等受压部件组成的封闭回路。锅炉中的水或汽水混合物在这个回路中，循着一定的路线不断地流动着，流动的路线构成周而复始的回路叫循环回路。锅炉中的水在循环回路中流动，叫锅炉水循环。由于锅炉的结构不同，循环回路的数量也不一样。有一些是一个循环回路，有一些是几个循环回路。锅炉的水循环分为自然循环和强制循环两类。一般蒸汽锅炉的水循环为自然循环，而直流锅炉水循环为强制循环，热水锅炉水循环大多是强制循环。强制循环是依靠水泵的推动作用强迫锅炉水循环。自然循环是利用上升管中汽水混合物的密度小、重量轻，下降管中水的密度大、重量较重，造成的压力差，使两段水柱之间失去平衡，导致锅炉的水流动而循环，两者之间的密度差越大，压力差也就越大，对水循环的推动力也越大。水循环是锅炉受热面得到良好冷却的保证。运行中的锅炉抽水、排污以及热水锅炉启动程序不当等都可能破坏水循环。二、锅炉自动调节与控制随着工农业生产的发展和科技水平的提高，在锅炉运行中越来越多地采用了自动调节仪表，对给水、温度等进行了自动调节。自动控制装置由感应元件和、调节器和执行机构组成，前二者组成了传感器。自动控制的好与坏，不公关系到锅炉的安全运行、经济效益，还对减轻操作人员的劳动强度、改善劳动条件有很大关系。下面主要说说锅炉给水的自动调节。锅炉给水自动调节的任务是使给水量适应锅炉蒸发量的变化，并维持锅筒水位在允许的范围之内。蒸发量大于4 t/h的锅炉就装置自动给水调节器。给水自动调节系统有单冲量、双冲量、三冲量三种。以锅筒水位为被调参数，给水流量为调节参数，执行机构是给水调节阀。1、单冲量给水自动调节系统单冲量给水自动调节系统只根据水位一个冲量去改变给水调节阀的开度或水泵的开停，又称位式调节，如下图所示：但这种自动调节系统只适用于小型、水容量较大和负荷较稳定的锅炉。常用的有浮筒式、电极式和热膨胀式。（1）浮球式给水自动调节器浮球式给水自动调节器主要由永久磁钢、浮球、水银开关、筒体等部件组成。高低水位水银开关均由可以摆动的永久磁钢和玻璃管组成。玻璃管内装有水银，两端都有触点。当锅筒水位变化时，浮球、连杆和杆顶上的永久磁钢随之上下移动。由于两磁钢具有同性相斥、异性相吸的性质，使水银开关中的永久磁块作相应摆动，从而带动玻璃管倾斜，使水银流向低端，接通（或断开）触点，也就是接通（或断开）了相应的电路，使执行机构给水泵电动机通电（或断电）或开关给水阀，对锅炉自动给水（或停水）。（2）电极式给水自动调节器电极式给水自动调节器主由筒体、电极棒、晶体管电路和电动机等部件组成。筒体是密封的，上下分别与锅筒内汽、水的部分连通，筒体内部垂直设置三个电极棒a、b、c，并用导线与电路中相应部分连接，如下图所示：当水位下降到c点位置时，水泵自动运转向锅炉供水，当水位上升到a点时，水泵就自动停止工作。从而保持锅炉水位在允许的范围内。2、双冲量给水自动调节系统双冲量给水自动调节系统是由锅筒水位和蒸汽理两个冲量信号，去改变给水调节阀的开度来控制锅筒中的水位，如下图所示：当负荷变化时，首先是出现蒸汽量的变化，所以在引起水位大幅度波动之前，蒸汽流量信号起着超前的作用。它可以在水位还未出现波动时提前使给水调节阀动作，从而减小水位的波动，改善调节功能。双冲量给水自动调节器的结构图如下所示：上图中1是锅筒，2和3是冷凝器，4是节流装置，5是蒸汽管路，6、7、8是容器。在三个容器中均充有水银，组成了一个复杂的浮子式压差计。其中容器7内放有浮子，为正容器，与锅筒容纳蒸汽的部分相连，与锅筒容纳水的部分相连；容器6也为负容器，与蒸汽经过节流装置产生压力降后的蒸汽管道相连。所以容器7、8之间的压差就反映了锅筒水位变化的情况。容器6、7之间的压力就反映了蒸汽流量变化的情况。因此，容器7中浮子的变化，既决定于蒸汽流量的变化，又决定于锅筒水位的变化，构成了双冲量给水调节器。再经过一套曲柄传动机构，即可使给水调节阀动作。3、三冲量给水自动调节系统双冲量给水自动调节系统虽然比单冲量给水自动调节系统有了很大改进，但仍不能满足负荷多变及给水压力波动频繁的要求，因此出现了三冲量给水自动调节系统。三冲量给水自动调节系统是根据锅筒水位、给水流量和蒸汽流量三个冲量信号去改变给水调节阀的开度，其结构图如下所示： 三个冲量中，锅筒水位是主要参数，给水流量和蒸汽流量是次要参数。经过一台液位变送器和两台差压变送器产生三个直流信号，然后一起送到乘除器上进行计算。乘除器将计算结果送到调节器上，通过执行机构对给水进行自动调节。三个冲量调节方式一般用于大、中型锅炉。三、锅炉保护装置为了防止在不正常运行状况下出现严重事故，除安装必要的测量仪表和安全阀外，还必须安装一些自动保护装置，以便在出现异常时，能及时报警和自动启动停止锅炉运行的联锁保护装置。这些装置的工作原理都是检测到水位、温度、压力等参数转换成电信号传递到执行机构使锅炉停止运行，通常将前者称为传感器。（一）水位传感器1、水位传感器和联锁保护装置的作用及原理为了防止发生缺水或满水事故，对蒸发量大于和等于2t/h的锅炉，必须装设高低水位报警器和低水位联锁保护装置。它的作用是：当锅炉内的水位达到最高安全水位或最低安全水位时，水位传感器就自动发出报警声响或光信号，提醒司炉人员迅速采取措施，并进行联锁保护，防止事故发生。2、水位传感器的形式与结构现在的水位传感器有很多 ，在锅炉上用的一般分为两种，一种是安装在锅筒内，一种是安装在锅筒外的，前者检修比较困难。常用的有波纹管式、浮球式和电极式三种。我们后面对锅炉的自动给水调节的水位传感器还有另外一种差压变送器来测量水位。（1）波纹管式水位传感器下图是一种波纹管式水位传感器，其中1是水银开关，2是波纹管，3是连杆，4是浮球，5是锅炉筒体。它通过水位的变化引起浮球的上升和下降并带动波纹管的摆动，进而带动其水银开关的摆动，而实现电信号的通或断。这种水位传感器的优点是简单可靠，缺点是波纹管的材质要求高，需满足两个条件，一是要求承受其内外压力差最高可达1.6Mpa；二是要有挠动性能，使之微小的水位变化也能转换成以顶端为中心的角摆动，这样才能准确而灵敏地反映水位的变化。其次波纹管的制作要求高，因此这一类型的水位控制器多用在进口锅炉上。（2）浮球式水位传感器浮球式水位传感器的结构主要由永磁钢组、浮球、三组水银开关和调整箱等构件组成。当锅筒内的水位发生变化时，浮球也随之变化，从而带动永磁钢组上升或下降，并接通相应的高水位、低水位或极限低水位开关发出信号，所以这种水位传感器又称为磁钢式水位传感器。为了提高水位传感器的灵敏度和使用寿命，有的传感器使用干簧管继电器取代水银开关，效果办好。（3）电极式水位传感器电极式水位传感器的结构主要由一组高、低水位电极，以及附属的电气部分组成。其结构图如下所示：图中1是低水位电极，2是高水位电极，3是绝缘衬套，4是水位表汽连管接口，5是水位表水连管接口，6是放水管接口，7是与锅筒水连管接口，8是志锅筒汽连管接口。高低水位电极的末端位置分别在锅炉高低安全水位处。当锅筒中水位上升时，水与2高水位电极接触，使回路中电源导通，从而发出电信号报警；当锅筒中水位下降时，水与1低水位电极断开，使回路中电源切断，也发出电信号报警。为实现联锁，可再设置最低安全水位电极，以组成联锁装置。电极式水位传感器使用一段时间后，电极端头可能附着水垢而失效，因此应加强锅炉水质处理工作和定期清理电极端头。水位报警器的高水位与低水位报警音响、灯光应要加以区别，以便在发出警报时能正确判明是满水或缺水，然后采取相应的措施。对于有自动上水装置的锅炉，每当水位报警器发出警报，应使用手动装置，待情况清楚，允许上水（或排水）时，首先利用人工上水（或排水），待水位正常后，方可投入自动上水，使锅炉正常投入运行。当组成联锁保护时，就是当水位降到最低安全水位时，信号将停止锅炉燃烧，并进行相应停炉程序动作。（二）温度传感器温度传感器由能发出电信号的温度测量仪表、电气控制线路及音响、灯光报警信号组成。当热水锅炉出现锅水温度超过规定或汽化时，能发出信号，使司炉人员能采取措施，消除锅水汽化及超温现象，或用联锁动作，停止锅炉运行，以避免热水正常循环的破坏和产生超压现象。常用的能发出电信号的温度测量仪表是一种电接点压力式温度计，其电气原理图如下所示：图中1是接地点，2是下限给定值接点，3是上限给定值接点，4是示值指示针接点，5是信号继电器。电接点压力式温度计的测量部分和压力式温度计的原理和结构一样。而显示部分，内部除一根温度指示针外，另外还装有两根上、下限接点的给定值指针。当我们需要控制一定温度范围时，可把给定指示针借助专用钥匙调整到给定值位置。由于温度变化，使压力也发生变化，通过毛细管传给弹簧弯管而使动接点的示值指示针移动。当被测介质的温度在达到和超过最大（或最小）给定值时，指示针和给定值指示针重合，动接点便和上限接点（或下限接点）相接触而导电，从而发出电信号，通过电气线路的闭合（或断开）控制回路，达到报警和联锁保护目的。（三）压力传感器压力传感器是由能发出电信号的压力测量仪表、必要的电气控制线路及音响、灯光、报警信号等到组成。当锅炉出现超压现象时，能发出信号，并可通过联锁装置控制燃烧，如停止供应燃料、停止通风，使司炉人员能及时采取措施，以免造成锅炉超压爆炸事故。常用的能发出电信号的压力测量仪表，是一种电接点压力表，它的作用原理与结构和电接点压力式温度计显示系统一样，也是有三根指针，其结构图如上图所示。当生产上需要控制一定压力范围时，可把给定值指示针借助专门钥匙调整到给定值位置。当压力发生变化时，弹簧弯管的自由端会发生移动，而使动接点的示值指示针发生转动。当被测介质的压力达到和超过最大（或最小）给定值时，指示针和给定值指示针重合，动接点便和上限接点（或下限接点）相接触并导电，发出电信号，通过电气线路闭合（或断开）控制回路，达到报警和联锁保护的目的。现在采用最广泛的一种压力控制器是波纹管控制顺，其结构图如下所示：这种压力控制器即既可用于压力控制又可以用于报警和联锁保护，在燃油燃气锅炉上还可用于大小火转换控制。（四）火焰传感器当锅炉炉膛熄火时，会改变炉膛光和热的辐射。利用装在炉膛上的检测元件，可以把光辐射的变化转换为电信号，并通过电气线路，来控制燃料供应回路。当火焰燃烧失常或熄灭时，可通过电气线路的继电器等带动执行机构来切断燃料供应，并发出相应信号。这样就可以防止使用煤粉、油或气体作燃料的锅炉，一旦炉膛灭火，而燃料仍然供给，使炉膛积存大量燃料，易造成炉膛爆炸事件。对于煤粉炉，一般还装有辅助油或燃料装置。因此，在煤粉炉的熄火保护装置上，还应有燃油或燃气的点火控制系统。一旦炉膛燃烧不正常而发暗时，能投入辅助的燃油和燃气。火焰检测装置的检测元件对燃气锅炉一般采用离子流电极；对燃油和煤粉则可采用紫外光管火焰检测点的数量和位置，就能保证火焰一旦熄灭时，能及时地进行控制，一般可以利用设在燃烧器上部的看火孔。（五）防止热水锅炉锅水汽化装置热水锅炉在运行时锅内水在循环泵运行不正常和停止期间，如不加注意，很容易引起锅水汽化。轻则使热水循环网路引起“气塞”，重则可能造成锅炉受热面管子烧损或爆管，严重时会引起恶性锅炉爆炸事故。因此，必须要防止热水锅炉产生汽化。对于锅炉内的局部产生汽化，主要是从结构设计来保证，使锅炉的水循环可靠。而对于因突然停泵、停电或整个热水循环系统发生问题造成热水锅炉憋压汽化时，能使已产生的汽不影响热水系统的循环和及时的排出蒸汽，通常在锅炉的顶部、省煤器上集箱以及热水管道的最高点设置集汽罐，防止锅炉汽化的方法如下图所示：其中1表示锅炉，2是集汽罐，3是供水总阀门，4是回水总阀门，5是循环水泵，6 是止回阀，7是上水阀，8是排汽阀。集汽罐的结构图如下所示：其中1是罐体，2是通水管，3是排水管。当突然停泵或停电时，锅炉鼓风机和引风机停止工作，此时应立即打开炉门，减弱燃烧，降低炉温，同时关闭阀门3和4，再缓慢开启集汽罐上的排汽阀，并可向锅炉内通入冷水，这样，水就会经热水锅炉的集汽罐排出，避免锅水汽化。在正常运行时，如果发现出水温度高于正常温度，或发现压力升高，可能出现了锅水汽化、热水循环系统受阻现象，这时也要通过集汽罐进行排汽。四、DHLIS-25/400-A锅炉的自动改造我单位使用的蒸汽热风两用锅炉是由四川宜宾锅炉厂生产的DHLIS-25/400-A锅炉，额定蒸发量15t/h，额定蒸汽温度400，额定蒸汽压力2.5Mpa，给水温度105。在改造前，锅炉的给水是由自动和手动共同完成，而排水都是由人工手动控制。热风的使用也是手动控制。在下图的改造前生产装置示意图中，我们可以看出，锅炉的给水由两部分组成：一是由外单位送来的软水贮于软水贮槽中由软水泵（型号为IS65-50-160）输送到除氧器中，另一部分则是由锅炉产生的蒸汽用于料浆加热器浓缩料浆后变成冷凝水，并排放于冷凝灌中，由冷凝水泵（型号为100NBR-45A）输送到除氧器中，然后除氧器中的水由锅炉给水泵（型号为0625-30X100）输送到锅炉中。为了保证锅炉用水的温度，在锅炉产生的蒸汽中会引一部分到除氧器中，以提高锅炉水的温度。这种温度的控制也是采用了自动控制来完成。首先是用热电阻测得除氧器中水的温度（采样），再将测得的测得的温度传递给信号调理器，通过比较后将信号送到操作器来控制阀门的开度控制蒸汽流量的大小。另一部分是热风的使用。锅炉产生的热风通过管道送到干燥机内用于干燥料浆。操作人员根据生产需要开启阀门，手动控制热风的大小。锅炉的污水排放也是由两部分组成：一是水和蒸汽混和物直接排入到连续排污膨胀器中，连续排污膨胀器也是锅炉的配套产品，也是由宜宾锅炉厂制造。其设计压力为0.79Mpa，最高工作压力为0.69Mpa，耐压实验压力为1.02Mpa，容积：0.76m。蒸汽排入软水槽中，冷凝水排入定期排污膨胀器中，定期排污膨胀器的设计压力为0.2Mpa， 最高工作压力为0.0.15Mpa，耐压实验压力为0.25Mpa，容积为1m。另一部分是水和蒸汽混和物排入定期排污膨胀器后，蒸汽也排入软水槽中，冷凝水则贮于定期排污膨胀器中，通过人工根据液位高低来控制阀门排放。在锅炉的液位显示中，装设有四组液位显示器：一是电感式浮球传感器，一是电极点式液位传感器，另外两组是直观的玻板液位计。除氧器的液位是由一组玻板液位计和一组电感式浮球传感器组成。冷凝灌的液位也有两组显示，一是玻板液位计，一个是液位变送器测量其液位。定期排污膨胀器的液位只有一组玻板液位计显示其液位。在锅炉的整个给排水中，冷凝灌与软水贮槽两个排污膨胀器在地面，而锅炉的锅筒在离地约十米高的地方，除氧器在离地二十米高的地方。冷凝水灌的液位一般要求保持在50%左右，它是通过液位变送器（型号为APT3100D4M11）测得其液位后，将信号分别送与记录仪（型号为BJMR55C）以记录和送与调节器（型号为SDC40B5G4AS09200）进行液位的设定和调节，再将调节信号送与变频器（型号为RPA2000-3015G）来控制冷凝泵的转速以达到控制其液位的目的。除氧器的液位一般要求控制在60%左右，每隔一小时，操作人员就会去现场观察一次，并根据浮球传感器传来的液位信号判断是否启动软水泵来补充其液位。锅炉的液位因其具有一定的危险性，所以要求比较高。除了要求操作人员每半小时观察一次玻板液位计外，还要与电感式浮球传感器显示的液位进行对比，看是否一致。每个班次都对电极点液位计（型号为UDZ-02S）的电极进行冲洗，以使其能即时和准确的报警。其液位控制主要是通过电感式浮球传感器（型号为UHGG-21A-G）测得其液位后，将信号传送给调节器，经过与设定值比较后来控制电动阀M的大小来控制给水流量以保持锅炉的液位稳定。整个系统的水泵都是一开一备。二、系统的缺点从以上的分析可以看出，整个给排水系统存在有一定的缺点：首先是除氧器的液位的控制。它是整个锅炉供水的保障。但在实际生产中，电感式浮球传感器的性能不是很好，总与玻板液位计显示的实际液位有一定的差异，并经常出现电感线圈断落等故障，使得操作人员在操作中很不方便，常常要爬到现场很高的地方去观察除氧器的实际液位，然后再决定是否启动软水泵，特别是夜间操作更不省心，使整个操作的连贯性不强且存在一定的安全隐患。二是锅炉的液位控制。大家都知道锅炉是特种设备，要求其安全平稳地运行，首先就是要确保其锅筒的液位。由于锅炉的压力比较大，所以其给水的压力也相应要求大，给锅炉供水的给水泵是多极泵，而除氧器的位置又比锅炉的高，所以给水泵出口压力很大，特别是给水泵运行时，出口压力常常在6-8Mpa之间甚至更高。而锅炉的液位控制是靠电感式浮球传感器测得其液位后将信号送与调节器进行比较后，根据液位高低通过调节电动阀的开度来控制水的流量以达到控制液位的目的。但正如前面所说，锅炉给水泵的出口压力太高，使得整个管道的压力也高，造成对电动阀阀体的冲蚀严重，在短短的两年中，更换了两次电动阀阀体并因阀体故障经常影响锅炉运行。后来还出现了电感式浮球传感器的线圈断线的故障，使得整个锅炉的给水变得不易控制。三是锅炉的排污装置由连续排污膨胀器和定期排污膨胀器组成，其总体要求是既要排除锅炉的冷凝水，又要将冷凝水中带出的二次蒸汽回收至软水贮槽中，以提高软水的温度，达到节能的目的。但在实际操作中，操作人员根据从定期排污膨胀器的玻板液位计观察到的液位高低来手动控制截止阀排出冷凝水，在中夜班时，会出现操作人员不精心以及玻板液位计不容易看清等原因而造成锅炉排出的冷凝污水进入软水贮槽中，使得锅炉的给水不干净，从而造成一定的隐患。四是热风量大小的控制由手动操作，时大时小，对料浆的干燥不好，甚至出现水份不合格的产品。三、系统的控制流程图1、系统冷凝水控制流程图手动操作器调节器信号调理器冷凝水罐液位变送器除氧器冷凝水泵变频器2、软水泵控制流程图除氧器软水泵软水贮槽3、给水泵控制流程图锅炉给水泵除氧器予 4、排污膨胀器控制流程图污水回收站截止阀（手动）定期排污膨胀器予 四、电气控制图1、冷凝水泵电气控制图2、软水泵电气控制图3、给水泵电路图五、对系统的改进从以上的分析可以看出，对冷凝水罐的液位控制已达到一定的自动化程度了，可是除氧器的液位控制、锅炉液位的控制和定期排污膨胀器液位的自动控制以及热风风量的控制都还不尽如人意，所以将对它们的液位控制、热风风量控制进行的改进。在改进工作中，三个液位控制都增设了一个液位变送器（型号为APT3100D4M11），一个平衡罐。平衡罐的作用就是排除容器中液体波动对液位变送器测定的影响。从下图中我们可以看出，容器的液位通过两个桩头与平衡罐连通，利用液位高低不同产生的压力差异从而测得容器液位的高低，再通过对液位的设定来达到对液位控制的目的。而热风风量的控制控制增加一个电动阀。下面我们分别对除氧器、锅炉、定期排污膨胀器的自动控制和热风风量控制进行分析并改进。增加的平衡罐和变送器1、 对除氧器液位的改进我单位使用的除氧器是由自贡东容压力容器有限公司制造的。它的容器净重4579Kg，容器容积为18m，设计压力为0.038Mpa，最高工作压力为0.02Mpa，耐压实验压力，0.14Mpa，设计温度为150。在对其液位进行自动控制的改造中，是将除氧器原有的电感式浮球传感器（型号为UHGG-21A-G）更换为液位变送器（型号为APT3100D4M11）来测量其液位。将信号送与操作器（型号为MIB-10C）进行液位的设定和调节，再将调节信号送与变频器（型号为FR-F740-5.5K-CHT1）来控制软水泵的转速达到控制其液位的目的。其控制流程图如下：变频器操作器信号调理器除氧器液位变送器除氧器软水泵从上面的流程图上可以看出，整个控制系统增加了一个信号调理器，一个操作器，一个5.5kw变频器，这样改进后，当冷凝水泵输入的水不够除氧器的设定的液位值时，软水泵将给予补充而达到除氧器液位的稳定，保证锅炉供水水源的充足。整个除氧器的控制原理也和冷凝水泵一样，先在操作器上设定一液位值，一般在60%，变送器测得除氧器的液位后，将信号送与信号调理器进行处理，然后将处理后的信号送与操作器进行比较，将比较后的信号送到变频器，让变频器送出一个频率来控制软水泵的转速。变频器的主要功能是改变电机电源的频率，从而改变旋转磁场的转速，达到调节电机转速的目的。三相异步电动机旋转磁场的转速公式如下： n=60f/p其中n指旋转磁场的转速，f指电源的频率，p指电动机的磁极对数。更改后，软水泵电机电路控制图如下所示：2、 对锅炉锅筒液位的改进对锅炉锅筒液位的改进也和除氧器基本一样，也是将锅炉锅筒原有的电感式浮球传感器（型号为UHGG-21A-G）更换为液位变送器（型号为APT3100D4M11）来测量其液位。将信号送与操作器（型号为MIB-10C）进行液位的设定和调节，再将调节信号送与变频器（型号为FR-F740-45K-CHT1）来控制软水泵的转速达到控制其液位的目的。其控制流程图如下：锅炉锅筒液位变送器变频器操作器信号调理器软水泵锅炉锅筒从上面的流程图上可以看出，整个控制系统也增加了一个信号调理器，一个操作器，一个45kw变频器，这样改进后，整个锅炉锅筒的液位设定在60%左右，当大于60%时，给水泵的转速变慢，给水相对减少，而小于60%时，给水泵的转速就变快，给水增加，以保证锅炉锅筒的液位在60%上下。此时因为直接由控制给水泵的转速来控制给水，就不再需要电动阀门来控制，所以就将电动阀门拆除。其控制原理和软水泵的控制原理一样，给水泵的电机控制图也和软水泵一样，此处不再画出。3、 对定期排污膨胀器液位的改进对定期排污膨胀器液位的改进与前两者稍微不同，主要是控制对象的不一样。定期排污膨胀器在增加了一个平衡罐后，也增加了一个液位变送器。同时要对排污膨胀器的液位进行自动控制，也要增设一个信号调理器，一个操作器，一个电动阀门。电动阀门就使用从给水泵拆下的阀门。其控制流程图如下：电动阀门排污膨胀器液位变送器操作器信号调理器排污膨胀器的液位通常设定在30%70%，当其液位高于70%时，变送器将测得的信号送与信号调理器，信号调理器再通过分析后将信号又送与操作器，然后由操作器来打开电动阀门放掉部分冷凝水；当液位低于30%后，操作器又通过送来的信号关闭电动阀门。这样既保证了冷凝水的定期排出，又保证了二次蒸汽能全部吸收回软水贮槽，大大节约了能源。4、对热风量的控制改进热风的作用是干燥料浆，其风量的大小控制直接会影响产品中水份的含量。在改进前因为是手动控制，没有一定的标准范围，操作人员根据料浆的流量大小全作凭经验控制热风风量，使得产品水份含量常常偏低或不合格。偏低不仅影响产品的外观，还损失部分经济收入，偏高就会使产品不合格，经济损失更大。所以对热风风量的控制必须提高到自动控制的高度。我单位在进行自动化改进时将手动阀门改为电动阀门。并增加了一个调节器与料浆流量连接，直接通过料浆的流量大小来自动控制热风风量的大小，达到自动控制的目的。下面是热风风量大小控制图：其控制流程图如下：电动阀门料浆流量计调节器信号调理器六、系统改进后的经济性和效果在整个系统的改进中，除了更换了一些坏的或性能不好的设备外，还节约出了两台软启动器（两台给水泵用），价值约4万元，增加了两台变频器，价值约两万元，增加了三套液位变送装置约两万元，增加了四个信号调理器和操作器及一个调节器，价值约1.5万元，将原用于给水泵出口控制流量的电动阀用于定期排污膨胀器的出口，这样，整个系统改进后，共花费约1.5万元。改进后的流程图见下图的改造前生产装置示意图。虽然在整个系统的改进中花费了1.5万元，但从近半年的使用情况看，效果还是比较显著的。首先是除氧器的液位控制，它不再因为冷凝水泵输入太多而溢出，也不会因为输入太少而使锅炉缺水，操作人员也没有必要再不时的爬到很高的现场到除氧器上去观察其液位，整个控制省心省力。二是锅炉的给水，增加了变频器的调节后，使得给水泵不再随时都满负荷的运转，在将出口电动阀拆除后，泵出口压力一般只有12Mpa，因为有电极点的液位显示和声音报警，以及液位变送器的液位显示，操作人员已将每隔半小时就要去观察一次锅炉锅筒的液位必为了一小时一次了，同时也使得锅炉的液位始终控制在60%左右，排除了锅炉烧干锅的安全隐患。而对定期排污膨胀器的自动排污控制更是省去了许多人工操作。它不仅使排污膨胀器的液位控制在30%-70%之间，还将二次蒸汽全部吸收，在节能降耗方面万里是显著的。它还因此杜绝了因操作人员不精心使冷凝污水排入软水贮槽中，或者打开阀门后干别的事忘记关而使蒸汽白白损失。在热风风量的控制上更是很见成果，因为根据料浆的流量大小来控制热风风量，使得料浆的水份控制有效而合理，水份始终控制在指标范围内，既保证了产品的色泽和外观，也没有出现一次因为水份不合格的产品。