转炉汽包水位自动控制

高 维

(中冶华天南京工程技术有限公司，江苏南京210019)

自动化

转炉汽包水位自动控制

高 维

(中冶华天南京工程技术有限公司，江苏南京210019)

转炉汽包液位在转炉炼钢中起着至关重要的作用，但由于受转炉炼钢工艺的影响，在转炉吹炼周期内汽包液位会发生大幅度波动，对转炉安全运行带来很大安全隐患。介绍了三冲量调节系统，在无法使用三冲量调节时可使用延时定时补水方式。

转炉;汽包液位;三冲量;延时定时

1 引言

转炉余热锅炉是炼钢厂的关键设备之一，了解和掌握转炉预热锅炉运行特点，对保障转炉安全生产起着至关重要的作用。

受转炉炼钢工艺条件的影响，预热锅炉的热负荷呈现周期性、剧烈性的变化，这些变化都直接体现在汽包水位的变化上。

2 汽包水位波动特点

由于转炉汽化冷却系统的热负荷呈现周期性变化，导致汽包水位的剧烈周期性波动，当吹炼开始后，汽包水位在3~4 min内快速上升300 mm左右，水位造成假信号。

在转炉吹炼前期，转炉汽量急剧增加，系统的空泡率增加，汽水容积增加，导致汽包水位增高；在转炉吹炼中期，伴随着吹氧强度的提高，产汽量急剧加大，水中含汽率也急剧提高，余热锅炉及上升管内均为汽水混合物，因而造成水容积的急剧膨胀，当系统内含气率增加而造成的水容积增加量与外排蒸汽量相当时，汽包水位不再上升而是随作蒸汽的外排汽包水位将慢慢降低；在转炉吹炼后期，吹氧结束，余热锅炉温度快速降低，水中含气率快速下降，汽包水位随之快速下降。

3 汽包水位重要性

由于冶炼过程短，又受操作因素的影响，汽包水位变化急剧。如汽包给水量跟不上汽包内蒸发量，汽包水位过低，会使设备受损，严重时还会发生爆炸，最终导致转炉吹炼自动终止，不能生产。如补水过多，汽包水位过高，则会使蒸汽带水影响蒸汽质量。所以控制水位稳定，对转炉安全生产，意义极为重要。

4 汽包水位控制

4.1 三冲量补水

由于汽包水位的波动及重要性，现在大部分采用三冲量调节控制液位，并且也是一种比较可靠和可行的办法。汽包液位三冲量有汽包液位、蒸汽流量和给水流量组成（图1）。

如图1所示，通过加法器调节阀输出V=a+b-c。在稳定状态下，液位测量值与给定值相同；当转炉开始吹炼时，热负荷突然增加，产生的蒸汽量也随之突然增加，蒸汽流量的输出b增加，调节阀的输出V增加，同时，由于热负荷增加使得汽包产生虚假液位，液位调节器a的输出减小，调节阀的输出V减小，当蒸汽流量输出b和给水流量c达到平衡时，调节阀的输出V达到稳定。

图1 汽包液位三冲量调节系统

当吹炼结束后，水位开始下降，假液位消失，三冲量调节正好与吹炼相反，当达到新的平衡为止。由于引入了蒸汽流量和给水流量两个辅助冲量，起到了超前调节的作用，使给水阀一开始就向正确的方向移动，因而大大减小了液位的波动幅度，抵消了假液位的影响，缩短了过渡时间。

4.2 延时定时给水

目前由于受很多条件限制，比如蒸汽无法正常回收等，很多现场无法使用三冲量调节，这时，若需要投入自动给水，有一种很简单有效的方法，即延时定时给水：

当转炉开始吹炼大约3 min后，通过PLC控制自动打开给水泵，根据给水泵的给水能力可以计算出大概的补水时间，可将给水时间设置稍微小于计算时间，当给水泵运转到设定时间后自动停泵；待转炉出钢时，此时汽包液位基本无虚假液位，可判断出汽包液位是否在正常范围内，如在，则不需再补水；若低于正常范围，则给水泵再次自动启动，待液位补至正常范围内自动停泵。

为保证汽包安全，通过汽包液位来辅助自动给水，当给水泵在运行状态时，若汽包液位超过最大设定液位，给水泵强制停止；当给水泵在停止状态时，只要液位低于-150 mm时，都会自动启动给水泵补水至正常情况。

通过此种方法，可以使无法通过三冲量调节的给水实现自动控制，减少手动给水时的繁琐操作以及人工操作出现的误操作行为；为进一步提高此方法的安全性，还可增加摄像头视频观察现场玻璃管液位计液位已辅助判断汽包液位，提高汽包运行的安全可靠性。

5 结论

本文主要介绍了两种不同的汽包水位自动控制方法。在自动化水平很高，仪表检测设备完善的调节下，可通过三冲量调节来调节液位；当三冲量调节无法满足时，可通过延时定时法，控制水泵的启停来实现自动给水。

[1]顾树生,王建辉.自动控制原理[M].北京:冶金工业出版社.2001年.

[2]中国冶金建设协会.钢铁企业过程检测和控制自动化设计手册[M].北京:冶金工业出版社.2000年.

Automatic Control of the Water Level in the Steam Drum of Converter

Gao Wei
(MCC Huatian Nanjing Engineering Technology Co.Ltd.,Najing,Jiangsu 210019,China)

The water level in the steam drum of converter plays an important role in converter steelmaking.But due to the effect of converter steelmaking process,the water level of steam drum would greatly fluctuate during smelting operation,causing major safety risks to the operation.A three-impulse regulation system was introduced.When three-impulse regula原tion system cannot be used the delaying and timing water feed mode can be adopted.

converter;water level in steam drum;three-impulse;delaying and timing

TP27

B

1006-6764（2014）11-0072-02

2014-07-04

高维（1982-），男，大学本科，工程师，现从事钢铁冶金自动化设计工作。