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传热设备安全控制系统安全分析

  
评论: 更新日期:2011年01月16日

  (二) 加热炉安全串级控制系统

  为了改善控制品质,满足生产的需要,石油化工和炼油厂中的加热炉大多采用串级控制系统。加热炉的串级控制的形式,主要有以下几种:

  ①炉出口温度对炉膛温度的串级控制;

  ②炉出口温度对燃料油(或气)流量的串级控制;

  ③炉出口温度对燃料油(或气)阀后压力的串级控制;

  ④采用压力平衡式控制阀(浮动阀)的控制。

 

  (1)炉出口温度对炉膛温度的串级控制  该控制方案如图9—35所示。当受到扰动因素例如燃料油(或气)的压力、热值、烟囱抽力等作用后,首先将反映沪膛温度的变化,以后再影响到炉出口温度、而前者滞后远较后者小。根据某厂测试。前者仅为3rain,而后者长达15min。采用炉出口温度对炉膛温度串级后,就把原来滞后的对象一分为二,副回路起超前作用,能使这些扰动因素一影响到炉膛温度时,就迅速采取控制手段,这将显著改善控制质量。

  这种串级控制方案对下述情况更为有效。

  ①热负荷较大,而热强度较小。即不允许炉膛温度有较大波动,以免影响没备。

  ②当主要扰动是燃料油或气的热值变化(即组分变化)时,其他串级控制方案的内环无法感受。

  ③在同一个炉膛内有两组炉管,同时加热两种物料。此时虽然仅控制一组温度,但另一级亦较平稳。

  由于把炉膛温度作为副变量,因此采用这种方案时还应注意下述几个方面。

  ①应选择有代表性的炉膛温度检测点,而且要反应快。但选择时较困难,特别对圆筒炉。

  ②为了保护设备,炉膛温度不应有较大波动,所以在参数整定时,对于副控制器不应整定得过于灵敏,且不加微分作用。

  ③由于炉膛温度较高,测温元件及其保护套管材料必须耐高温。

  (2)炉出口温度对燃料油(或气)流量的串级控制  一般情况下虽然对燃料油压力进行了控制,但在操作过程中,发现燃料流量的较小波动或为外来主要扰动因素时,则可以考虑采用炉出口温度对燃料油(或气)流量的串级控制,如图9-36所示。这种方案的优点是当燃料油流量发生变化后,还未影响到炉出口温度之前,其内环即先进行调节,以减小甚至消除燃料油(或气)流量的扰动,从而改善了控制质量。

  在某些特殊情况下,可组成炉出口温度、炉膛温度、燃料油流量的三个参数的串级控制系统,如图9—37所示。但该方案使用仪表多,且整定困难。

 

  (3)炉出口温度对燃料油(或气)阀后压力的串级控制  加热炉所需燃料泊量较少或其输送管道较小时,其流量测量较困难,特别是应用黏度较大的重质燃料油时更难测量。一般来说,压力测量较流量方便,因此可以采用炉出口温度对燃料油(或气)阀后压力的串级控制,如图9—38所示。

 

  该方案应用较广。采用该方案时,需要注意的是,如果燃料喷嘴部分堵塞,也会使阀后压力升高,此时副控制器的动作使阀门关小,这是不适宜的。因此,在运行时必须防止这种现象发生。特别是采用重质燃料油或燃料气中夹带着液体时更要注意。

  (4)采用压力平衡式控制阀(浮动阀)的控制  当燃料是气态时,采用压力平衡式控制阀(浮动阀)的方案颇有特色,如图9—39所示。这里用浮动阀代替了一般控制阀,节省了压力变送器,且浮动阀本身兼起压力控制器功能,实现了串级控制。

 

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