(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。