Deltav在冶煉廠余熱鍋爐給水系統中的應用

李俊濤

摘 要：在目前的冶煉廠中通常多臺余熱鍋爐共用一套給水系統，但是由于儀表用氣失氣、單臺鍋爐緊急停爐等特殊情況的產生，導致鍋爐給水系統不能正常運行。因此，文章提出了一種Deltav-DCS控制系統在鉛鋅冶煉余熱鍋爐自動給水中的應用。

關鍵詞：DCS；鍋爐恒壓供水；給水泵控制

1 引言

冶煉行業的沸騰爐、艾薩爐、煙化爐、還原爐工藝均為火法冶煉，其冶煉過程中所產生的大量高溫煙氣均與余熱鍋爐的受熱面經行熱量交換，在各汽包中經行汽水分離，產出飽和蒸汽，供發電站進行余熱發電和全廠生產用蒸汽，對火法冶煉所產生余熱經行充分的利用，可以達到節能減排的效果。

目前冶煉廠通常共設5臺余熱鍋爐，其中艾薩爐1臺、煙化爐2臺、還原爐1臺、沸騰爐1臺，每臺余熱鍋爐都單獨配有獨立的汽包，汽包壓力均為4.4 MPa。供水系統共用一套，設在余熱發電站，主要由3臺除氧器、4臺鍋爐給水泵組成。

由于共用一套供水系統，所以在實際生產中會有很多特殊的情況產生，例如：（1）當儀表用氣失氣時，各個鍋筒的進水調節閥會處于全開狀態造成各個鍋筒大量進水，供水壓力驟降。（2）單臺鍋爐緊急停爐，用水量大幅變化，造成供水壓力大幅波動。（3）由于各個鍋爐不處于同一標高上，在給水壓力、流量不足時會出現搶水的情況。針對這些隨時可能突然出現的情況，冶煉廠余熱鍋爐的控制必須具有自身的特點，以保證鍋爐供水的安全、可靠。

2 控制系統的構成

冶煉行業DCS控制系統多數使用的是美國EMERSON 公司DeltaV系統。余熱發電站DCS控制系統和余熱發電循環水DCS控制系統均設置在余熱發電站，其所有信號接入余熱發電站機柜室系統柜，其操作員站等設置在發電車間中央控制室。主要由：1個AMS/PLUS站、1個工程師站、3個操作員站、1個OPC歷史服務器、3個交換機、2個光纖盤、1臺打印機、2套不間斷電源等組成（含發電車間中央控制室硬件），其結構如圖1所示，DeltaV硬件配置如圖2所示。

圖1 控制系統結構圖

圖2 DeltaV硬件配置

工程師站的主要功能包括：系統的生成、程序編制、操作組態、流程圖畫面組態、報表程序編制、系統維護等。

操作員站用于監控整個生產過程，包括組態流程圖、監控程序文件等，可以同時顯示多個窗口畫面，實現了整個生產過程中信息的集中顯示、操作和管理。

3 控制系統的功能及特點

動態流程圖顯示：包括各區域的總畫面，區域內的分畫面及其設備的操作畫面。

趨勢圖顯示：能夠顯示所有模擬量的過程值和設定值的變化趨勢。

電動機單機操作和顯示：在設備組操作方式切換為手動模式下，可對各組內的各單機設備進行單獨啟停。

備用操作方式：重要且容易損壞的設備都設有備用，備用電機均為熱備，運行的電機故障時備用電機自動投運。

PID調節回路：設有若干個閉環調節回路完成對工藝參數的自動控制。

各種工藝參數的顯示：如：壓力、溫度、液位、濃度、PH值等。

報警信息顯示：當系統中任何一臺設備發生故障或工藝參數超限時，都會產生報警，以聲光方式通知工藝操作員。

報表顯示和打印：歷史站儲存系統歷史運行數據，可用系統配有的打印機打印歷史數據存檔或分析系統的運行穩定性等。

4 鍋爐供水系統的控制

4.1 主要參數監控

除氧器液位、壓力、溫度、加熱蒸汽壓力；鍋爐給水泵進、出口管道壓力，給水泵出口總管流量、壓力溫度：鍋爐給水泵電機電流、電機前后軸承溫度、水泵前后軸承溫度，任一參數達到高報值或低報值時發出聲光報警，達到高高報值或低低報值時發出聲光報警并觸發相應聯鎖，同時對事件經行記錄。

4.2 除氧器壓力及水位控制

除氧器的壓力控制采用恒壓運行方式，以除氧器內的蒸汽壓力作為被調量。進入除氧器的蒸汽作為被調介質，調節除氧器壓力調節閥，使除氧器內壓力保持在恒壓狀態。除氧器壓力調節閥失氣時完全關閉，保證除氧器安全。除氧器的水位控制則是除氧器內液位作為被調量，除氧器補水作為被調介質，調節除氧器液位控制閥，使除氧器水位保持在設定范圍之內。除氧器液位調節閥失氣時完全打開，以保證出爐給水。用由于調節對象的自平衡能力較強而慣性較小，故采用單沖量單回路PID調節方式，屬常規控制。

4.3 水泵聯鎖控制

余熱鍋爐給水泵共有四臺水泵。根據生產情況，正常時只啟動其中任意三臺泵，剩余一臺作為備用泵。無論現場或是遠程啟動水泵，電機、水泵的各種狀態信號均采集進DCS用于監測，并在遠集中控制時作為聯鎖條件。集中控制時，在遠方啟動保證正常生產所需的水泵，在運行穩定后，可將任意一臺未啟用的水泵選作備用泵，則可進入聯鎖狀態。鍋爐給水泵電機電流、電機前后軸承溫度、水泵前后軸承溫度任意一點達到跳車值、任一在用泵出現故障，或是出水總管壓力低于6.0 MPa，備用泵自動啟動。備用泵啟動后將轉入自動運行狀態，如果還有未啟動的水泵可在將其投入備用狀態。由于在每臺鍋爐給水泵出口都設有自動回流閥，在保證總管壓力高于6.0 MPa的前提下多余的水將回流至除氧器，所以在備用泵自投、管道壓力恢復正常后不用擔心因為多投運了一臺水泵而造成總管壓力過高的情況。在正常生產中，可在工況穩定后已投運將備用泵停止，重新投入備用，恢復三用一備的狀態。鍋爐給水泵采取這樣的控制方案可極好的解決在引言中所提出的搶水，管道壓力波動等突發情況，安全、可靠的為各個余熱鍋爐供水。

5 結束語

冶煉廠余熱發電站供水系統通過Deltav-DCS控制系統實現了對三臺除氧器、四臺鍋爐給水泵的自動控制，用給水泵的備自投實現了在各種工況下均能保證鍋爐恒壓供水的目標，取代了人工手動調節給水總管壓力的狀況。對給水的壓力、流量、溫度，給水流量等進行連續監測，提供了趨勢圖、報表等功能，為出現故障時準確分析原因提供了可靠依據。從而為發電站供水系統的使用、維護、改進提供了準確信息。

參考文獻

[1]步輝，蒯英.DCS在銅冶煉余熱鍋爐自動給水控制中的應用[J].有色冶煉，2003.