Deltav在冶炼厂余热锅炉给水系统中的应用

李俊涛

摘 要：在目前的冶炼厂中通常多台余热锅炉共用一套给水系统，但是由于仪表用气失气、单台锅炉紧急停炉等特殊情况的产生，导致锅炉给水系统不能正常运行。因此，文章提出了一种Deltav-DCS控制系统在铅锌冶炼余热锅炉自动给水中的应用。

关键词：DCS；锅炉恒压供水；给水泵控制

1 引言

冶炼行业的沸腾炉、艾萨炉、烟化炉、还原炉工艺均为火法冶炼，其冶炼过程中所产生的大量高温烟气均与余热锅炉的受热面经行热量交换，在各汽包中经行汽水分离，产出饱和蒸汽，供发电站进行余热发电和全厂生产用蒸汽，对火法冶炼所产生余热经行充分的利用，可以达到节能减排的效果。

目前冶炼厂通常共设5台余热锅炉，其中艾萨炉1台、烟化炉2台、还原炉1台、沸腾炉1台，每台余热锅炉都单独配有独立的汽包，汽包压力均为4.4 MPa。供水系统共用一套，设在余热发电站，主要由3台除氧器、4台锅炉给水泵组成。

由于共用一套供水系统，所以在实际生产中会有很多特殊的情况产生，例如：（1）当仪表用气失气时，各个锅筒的进水调节阀会处于全开状态造成各个锅筒大量进水，供水压力骤降。（2）单台锅炉紧急停炉，用水量大幅变化，造成供水压力大幅波动。（3）由于各个锅炉不处于同一标高上，在给水压力、流量不足时会出现抢水的情况。针对这些随时可能突然出现的情况，冶炼厂余热锅炉的控制必须具有自身的特点，以保证锅炉供水的安全、可靠。

2 控制系统的构成

冶炼行业DCS控制系统多数使用的是美国EMERSON 公司DeltaV系统。余热发电站DCS控制系统和余热发电循环水DCS控制系统均设置在余热发电站，其所有信号接入余热发电站机柜室系统柜，其操作员站等设置在发电车间中央控制室。主要由：1个AMS/PLUS站、1个工程师站、3个操作员站、1个OPC历史服务器、3个交换机、2个光纤盘、1台打印机、2套不间断电源等组成（含发电车间中央控制室硬件），其结构如图1所示，DeltaV硬件配置如图2所示。

图1 控制系统结构图

图2 DeltaV硬件配置

工程师站的主要功能包括：系统的生成、程序编制、操作组态、流程图画面组态、报表程序编制、系统维护等。

操作员站用于监控整个生产过程，包括组态流程图、监控程序文件等，可以同时显示多个窗口画面，实现了整个生产过程中信息的集中显示、操作和管理。

3 控制系统的功能及特点

动态流程图显示：包括各区域的总画面，区域内的分画面及其设备的操作画面。

趋势图显示：能够显示所有模拟量的过程值和设定值的变化趋势。

电动机单机操作和显示：在设备组操作方式切换为手动模式下，可对各组内的各单机设备进行单独启停。

备用操作方式：重要且容易损坏的设备都设有备用，备用电机均为热备，运行的电机故障时备用电机自动投运。

PID调节回路：设有若干个闭环调节回路完成对工艺参数的自动控制。

各种工艺参数的显示：如：压力、温度、液位、浓度、PH值等。

报警信息显示：当系统中任何一台设备发生故障或工艺参数超限时，都会产生报警，以声光方式通知工艺操作员。

报表显示和打印：历史站储存系统历史运行数据，可用系统配有的打印机打印历史数据存档或分析系统的运行稳定性等。

4 锅炉供水系统的控制

4.1 主要参数监控

除氧器液位、压力、温度、加热蒸汽压力；锅炉给水泵进、出口管道压力，给水泵出口总管流量、压力温度：锅炉给水泵电机电流、电机前后轴承温度、水泵前后轴承温度，任一参数达到高报值或低报值时发出声光报警，达到高高报值或低低报值时发出声光报警并触发相应联锁，同时对事件经行记录。

4.2 除氧器压力及水位控制

除氧器的压力控制采用恒压运行方式，以除氧器内的蒸汽压力作为被调量。进入除氧器的蒸汽作为被调介质，调节除氧器压力调节阀，使除氧器内压力保持在恒压状态。除氧器压力调节阀失气时完全关闭，保证除氧器安全。除氧器的水位控制则是除氧器内液位作为被调量，除氧器补水作为被调介质，调节除氧器液位控制阀，使除氧器水位保持在设定范围之内。除氧器液位调节阀失气时完全打开，以保证出炉给水。用由于调节对象的自平衡能力较强而惯性较小，故采用单冲量单回路PID调节方式，属常规控制。

4.3 水泵联锁控制

余热锅炉给水泵共有四台水泵。根据生产情况，正常时只启动其中任意三台泵，剩余一台作为备用泵。无论现场或是远程启动水泵，电机、水泵的各种状态信号均采集进DCS用于监测，并在远集中控制时作为联锁条件。集中控制时，在远方启动保证正常生产所需的水泵，在运行稳定后，可将任意一台未启用的水泵选作备用泵，则可进入联锁状态。锅炉给水泵电机电流、电机前后轴承温度、水泵前后轴承温度任意一点达到跳车值、任一在用泵出现故障，或是出水总管压力低于6.0 MPa，备用泵自动启动。备用泵启动后将转入自动运行状态，如果还有未启动的水泵可在将其投入备用状态。由于在每台锅炉给水泵出口都设有自动回流阀，在保证总管压力高于6.0 MPa的前提下多余的水将回流至除氧器，所以在备用泵自投、管道压力恢复正常后不用担心因为多投运了一台水泵而造成总管压力过高的情况。在正常生产中，可在工况稳定后已投运将备用泵停止，重新投入备用，恢复三用一备的状态。锅炉给水泵采取这样的控制方案可极好的解决在引言中所提出的抢水，管道压力波动等突发情况，安全、可靠的为各个余热锅炉供水。

5 结束语

冶炼厂余热发电站供水系统通过Deltav-DCS控制系统实现了对三台除氧器、四台锅炉给水泵的自动控制，用给水泵的备自投实现了在各种工况下均能保证锅炉恒压供水的目标，取代了人工手动调节给水总管压力的状况。对给水的压力、流量、温度，给水流量等进行连续监测，提供了趋势图、报表等功能，为出现故障时准确分析原因提供了可靠依据。从而为发电站供水系统的使用、维护、改进提供了准确信息。

参考文献

[1]步辉，蒯英.DCS在铜冶炼余热锅炉自动给水控制中的应用[J].有色冶炼，2003.