锅炉热力除氧器液位调节系统改进 

      我公司40t/h锅炉为NBC公司产品，其锅炉热力除氧器容积为36.5m3，采用热力除氧器液位靠LIC101进行控制，出热力除氧器的精制水送锅炉汽包。原液位调节系统中调节器采用的是气动浮筒液位调节器，时常出现自动控制失效情况，遇此情况司炉工只能采用手动控制。虽然热力除氧器设有就地液位计(为地磁翻板液位计)，但位置在3楼顶，而操作室在1楼，给司炉工确认液位和操作带来困难，对安全生产也是极大的隐患:2000—2011年曾数次发生因热力除氧器液位调节系统失效导致锅炉汽包液位低联锁跳车。
1、原气动浮筒液位调节器基本情况
1.1组成及功能
(1)测量部分
      把被测参数成比例地变换成测量组件输出轴的转角或测量组件扭管的输出力矩。
(2)测量指示部分
      把转换成位移后的被测参数通过四连杆机构放大成测量指针的示值。
(3)变送部分
      把测量值(即上述输出轴的转角或输出力矩)转换成标准的气压信号(20～100kPa)。
(4)给定部分
      设定给定指针示值。
(5)调节部分
      根据测量值与给定值的偏差，按所选定的调节规律产生输出信号去控制执行机构。
(6)其他部分
      包括仪表箱壳、气路板构成仪表不同功能的附加机构等。
1.2工作原理
      由测量单元获得的与被测量参数成比例的位移通过行程连杆带动测量指针指示测量值。由手操旋钮带动给定指针指示给定值。两指针的位置在差动机构进行比较，当示值不同而存在偏差时，它使偏差连杆在水平方向产生与偏差值成比例的位移。通过反馈杆的拨销推动安装在可绕中心转动的比例度盘上的挡板，使喷嘴挡板间的间隙变化，引起喷嘴背压的改变，经放大器放大而成为调节器的输出压力。该压力通入由针阀及弹性气容组成的微分单元(它对输入压力起延缓传递作用)，随后微分单元之输出进入反馈波纹管，驱动反馈杆，产生垂直方向的位移，反方向地改变喷嘴挡板的间隙，起到负反馈作用。如偏差信号出现的瞬间负反馈作用很弱，则输出值很大;随着负反馈的加强，输出逐步减小。与此同时，经过微分单元后的压力通过针阀和气容组成的积分单元加在积分波纹管上，驱动反馈杆产生正反馈作用。只要有偏差存在，这种正反馈就存在，输出压力的变化也将进行下去。输出压力就是这样按比例、积分、微分的调节规律改变。
2、气动浮筒调节器调节效果不好的原因分析
      气动浮筒调节器为气动仪表，受气源影响较大，如气源不干净、进油、进水等会造成气源管线以及气动表内部节流孔堵塞，或者影响放大器输出信号的稳定，造成仪表指示值误差大。另外，输出信号为气信号，传递速度比电控制慢，响应较为滞后。
3、热力除氧器液位调节系统的改造
      2011年8月初对热力除氧器液位调节系统进行了重新设计、改造。改造后的液位调节系统见图1。因改造时锅炉处于运行阶段，故设计的控制系统未采用在S7-300上加控制回路，而采用1个独立的控制回路，原浮筒式液位计调节器引压处保留，在3楼现场磁翻板液位计处利用焊接三通引压。通过LT-101差压变送器将液位以4~20mA信号传送，配电器为差压变送器LT-101提供电源，并将液位信号转换成1～5V信号给调节器，调节器LIC-101经过给定值与测量值的比较，输出4～20mA信号到电－气转换器，电-气转换器再转换成20～100kPa气信号去控制带气动定位器的阀门LV-101。
图1改造后的热力除氧器调节系统
3.1差压变送器的选用
      差压变送器测液位是利用热力除氧器内精制水水位变化时液位高度产生的静压力相应变化的原理工作。测量中，由于E-2103热力除氧器为密闭容器，温度在104℃左右，压力0.02MPa，所以要采用隔离罐，起到消除正负压侧由于容器外界压力对测量的影响。在将隔离罐加满隔离液后，热力除氧器液位为零时差压变送器的输出不为零，这时需要迁移，迁移的目的是保证实际液位为零时输出也为零。热力除氧器液位迁移图见图2。
图2热力除氧器液位迁移示意图
      被测介质为精制水，隔离罐中介质也用精制水，密度为ρ,这时正负压室的压力分别为p正=h1ρg+Hρg+p0p负=h2ρg+p0正负压室间的压差为Δp=Hρg+h1ρg－h2ρg=Hρg－(h2－h1)ρg由热力除氧器就地磁翻板液位计量程壳测得h2-h1=1000mm，热力除氧器液位为0时，即H=0时，Δp=－10kPa。故差压变送器量程选－10～0kPa。3.2电动调节器的选用电动调节器选用YS150。该型调节器的特点表现在:可根据前面板的点阵LCD键或开关自由地显示、设定操作输入输出值、各种常数及内藏的多种控制功能，可显示PV的趋势，内装EEPROM可保存参数、用户程序;用自整定功能，可将PID参数自动地调节到佳值(内装有改善对设定值变更的跟踪响应的可变设定值滤波器);通信功能(可选)可使分散型控制系统和计算机相连接;自诊断功能可进行仪表的动作及输入输出信号检查。
3.3电－气转换器的选用
      由于LV-101热力除氧器液位调节阀采用的是气动定位器，考虑到更换成本以及安装的不方便，未对其进行改造，而是利用备件资源选用电－气转换器，将YS150输出的4～20mA信号转换成20～100kPa气信号，传输到气动阀门定位器。
3.4安装调试
      按照仪表安装规范进行施工。安装完成后对隔离罐加充精制水作为隔离液。对配电器、YS150调节器、电－气转换器上电。对YS150正反作用方式等选择，根据工艺要求增加了液位低限报警。后在工艺技术人员和司炉工的监护下，对PID参数进行自诊定，自诊定后投入自动，交付工艺使用。
4、热力除氧器改造效果
      热力除氧器改造完成至今已运行了2个多月时间，锅炉再也没有发生过因热力除氧器液位调节问题而跳车的事故。热力除氧器液位调节系统运行平稳、响应及时、跟踪迅速，司炉工在1楼操作室就能很清晰地观察液位。由于设置了液位低声光报警，即使司炉工疏忽大意也不会误事。
      此次热力除氧器改造是基于设备在运行状态下进行的，是在国外厂家通过控制系统对用户进行技术封锁和限制情况下，依靠自己的力量成功完成的，其改造成本较低，效果却很明显。