给水除氧器的自动化改造

王寒晖

1　改造背景

莱钢动力厂667区域共3台除氧器，运行方式为两运一备，由于除氧器的自动化水平不高，因此除氧器的给水水位和温度等各项技术参数的控制主要依靠操作人员的调整来完成，对操作人员有较强的要求，操作人员的稍一疏忽就有可能出现除氧器加热温度不够、水位压偏、水位快速下降等现象，导致除氧效果差或锅炉断水的事故发生。

2　改造过程

2.1　首次试验

自2016年初，车间就开始研究对给水除氧系统进行自动化改造，最初改造的时候，决定对除氧器进行定水位运行。在试验过程中发现定水位运行时，负荷若有较大的波动，补水调节阀需要不断进行调整，调节阀动作的频率和次数过多，电机一直处于运行状态，致使电机易发热甚至烧损，6#除氧器补水调节阀的电机就在实验过程中烧损。

通过该次试验，发现电动调节阀不适用于除氧器的自动化运行。经过试验确定除氧器的调节阀门需要满足频繁往复开大或关小、定位精度要高、灵敏度高且波动小于0.1%的要求，通过分析研究，决定采用气动调节阀替代电动调节阀来实现给水除氧的自动化运行。气动调节阀以4-20 mA信号作为驱动信号，借助电气阀门定位器、转换器、电磁阀等附件驱动阀门动作，使阀门呈线性或等百分流量特性调节，可以精确实现对管道介质的流量、压力等各种工艺参数比例式调节。通过多次对气动调节阀的控制精度和灵敏度的试验，决定选用单作用、薄膜式、西门子定位器的调节阀。

2.2　二次试验

2016年初至2017年7月，车间相继对6#和7#除氧器补水和进汽电动调节阀更换为气动调节阀（仅在电动调节阀发生故障时，无修复价值时进行更换），更换后，再次进行给水除氧自动化运行试验。本次试验对除氧器的水位和加热温度进行了设定，温度设定为103℃，水位设定为2000 mm，温度设定与进汽调节阀关联，水位设定与补水调节阀关联。程序改造完成后，对两台除氧器进行自动控制试验。试验中发现当两个除氧器塔头内的压力较大时，就会发生除氧器水位压偏的现象，水位压偏后会导致除氧器内水温骤降或水温过高，无法现实除氧器的自动运行。

2.3　三次试验

车间管理技术人员针对第二次试验的失败，通过分析研究，找出了失败的主要原因是对除氧器采取定温的自动运行模式。采取定温度运行，容易使两个除氧器内的压力相差大，导致水位压偏，除氧器无法自行调整至正常状态，必须切换至手动操作，人为进行调整，不对温度进行设定，但又必须保证除氧器内给水温度的稳定是我们研究的重点。我们通过对除氧器近一年来运行数据的整理分析，利用回归，找出了6#和7#除氧器在温度为103℃时所需要的最佳工作压力，且该工作压力为两台除氧器并列运行时的最稳定状态。6#除氧器最佳工作压力为16 kPa，7#除氧器为18 kPa。同理我们利用数据分析对两个除氧器的水位进行确定，6#除氧器确定最佳水位为2000 mm，7#除氧器为2052 mm。

2017年8月，将除氧器的工作压力和水位按照计算分析出的最佳数值进行设定，经过连续三天的试验，除氧器的水位和温度都达到了设定值，且运行稳定，当负荷发生变化后，除氧器通过自动调整能够在一至两分钟内调整至设定值。为了增加给水除氧器的安全性，对除氧器的水位设置了1500 mm的低水位报警，并加装了声音报警装置。

3　改造关键点

3.1　水位参数的确定

除氧器水位的控制是最重要的控制参数之一，如水位控制不当造成缺水运行，会造成给水泵及锅炉严重的设备事故。两台除氧器水位并列运行时要有一个水位差，水位差的数值选取是关键值。对近一年的运行数据分析统计确定6#除氧器水位设定2000 mm，7#除氧器水位设定2052 mm，水位差为52 mm。

3.2　压力参数的确定

对除氧器定温度运行时，会造成两台除氧器水位的压偏，无法实现自动控制，但是对压力设定更容易实现，且只要压力差设定精确，不会导致水位的压偏现象发生。分析每一台除氧器的给水加热到工作压力下的饱和温度，找出除氧器的最佳工作压力，并将两台除氧器并列运行时的压力进行分析，找出两台除氧器运行时的最佳压力差。最终确定，6#除氧器设定压力为16 kPa，7#除氧器为18 kPa，压力差为2 kPa。

3.3　自动和手动操作的无扰切换

除氧器在投自动运行或是切换至手动控制运行时，要实现手自动操作的无扰切换，确保阀位控制调整的连续性，防止阀位的突然变化，确保给水除氧的稳定控制和运行。

3.4　阀门参数的选定和PID参数设定

考虑到阀门自动运行时的特点，要求调节阀为气动薄膜式调节阀，灵敏度和调节精度更高，阀位波动低于1%。PID控制的参数的设定，特别是比例系统的设定需要根据现场实际情况设置。

4　改造后效益

4.1　给水除氧系统运行更加稳定

自动控制改造后，由于自动操作更加精准和快速，系统运行更加稳定，基本上消除了除氧器水封被击穿或水位压偏的现象；给水的品质更加稳定，给水溶解氧的除氧合格率100%。

4.2　人力资源利用更加高效

自动控制改造前，一名操作人员专门监盘操作值守，改造后由6#风机监盘操作人员兼顾值守，可减少操作人员一名，能有效缓解车间人员紧张的现象。

4.3　降低了生产成本

(1)降低除盐水及蒸汽消耗。改造前，两个除氧器每月发生水封击穿现象约18次左右，改造后基本上没有再发生水封击穿现象，降低了操作人员的劳动强度，减少蒸汽外排和水封补水消耗，年可节约蒸汽约2 t，减少水封补水约41 m3。

(2)减少热量消耗。自动控制改造后，除氧器的水温基本稳定在103℃，改造前值班人员操作时水温经常在104～105℃之间，存在给水加热除氧的过度现象。按平均降低加热温度1℃计算，给水除氧量按6000 t计算，除氧器效率按60%算，则月可节约42992 kg标准煤，年可节约标煤约50 t。

5　结语

2017年9月20日，对899区域的8#和9#除氧器进行了同样的自动化控制改造，经过3天的调试运行，水位和温度控制达到了预期效果，实现了899区域给水除氧的自动控制，确保了除氧器无人值守的安全稳定运行。

[参 考 文 献]

[1]张春良.除氧器液位控制及控制器输入异常影响浅析[J].科技视界.2016,(23)：222-223.

[2]胡彪,许育文,王立.探究核电厂除氧器液位手动控制方法[J].科技展望.2016,26(12)：103.

[3]张春在.核电厂除氧器液位控制优化[J].科技视界.2016,(10)：104.