注汽锅炉干度测控系统的优化研究

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1、化工自动化及仪表第40卷注汽锅炉干度测控系统的优化研究马磊磊周建平姜宏章祥峰(新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐830047)摘要针对油田注汽锅炉干度控制系统存在的工作不稳定、测量干度精度低及测控滞后等问题，在干度控制系统运行特性及其干度影响因素的基础上，提出注汽锅炉蒸汽干度控制的电导率一温度模糊预测控制系统模型。该控制系统模型在克拉玛依油田某站已通过测试，运行良好。关键词注汽锅炉干度测控精度模糊预测控制中图分类号TH811文献标识码B文章编号1000．3932(2013)02一0204-03注汽锅炉是油田热采的关键设备，它将产生的蒸汽强制送入地下油层，为稠油热采提供热源。干度指的是湿饱和蒸汽

2、中所含干饱和蒸汽的质量百分比，它是注汽锅炉安全运行的重要参数，也是影响重油热采效果的重要指标¨。。。目前注汽锅炉上普遍采用测量电导率的方式实现干度调节。然而，一方面由于电导率传感器技术的限制，电导率传感器的漂移较大以及温度补偿等问题，导致于度测量误差较大，一般在2％一3％左右，离理想的精度(1％)还有一定的差距；另一方面因为影响干度的因素多且关系复杂，保持控制精度的稳定是于度控制中最困难的问题；再者，油田注汽锅炉的受热面为单管且总长度很长，于度的控制是通过调节水量或火量的间接控制来实现的，每一次水量或火量变化后，干度的变化要经过很长时间的滞后。因此，笔者提出一种基于温度变化的模糊电导率预测

3、技术的干度控制方法，该方法具有对测量结果进行修正的能力，来近似达到被测溶液的准确值，有效地克服了因电导率传感器的漂移较大和温度补偿存在的误差较大的问题。此外，还采取了定时对数据进行PID运算与输出，来改善系统的测控滞后性。1油田注汽锅炉干度自动控制系统油田注汽锅炉干度自动控制系统(图1)主要涉及到的变量有：给水电导率、炉水电导率、天然气流量、水量及温度等相关参数H“J。干度控制器是整个系统的核心，该系统的主要控制模块为：a．首先根据给水和炉水电导率传感器的测量值计算出干度，然后将计算出的干度与设定干度比较(即PID运算)，根据比较结果来控制天然气的调节阀开度，以便控制天然气流量；b．注汽锅

4、炉燃料阀和风门是采用气动执行机构带动连杆机械联动，以保证燃料量和空气量I司步变化；c．电／气转换器的作用就是将控制器输出的电信号转换成气动执行机构需要的气信号，主要包括天然气调节阀、水压及气压等压力阀；d．变频器是用来控制注汽锅炉给水泵电机的转速，给水泵为往复式柱塞泵，给水泵电机转速决定了锅炉水量的大小，达到控制水量的目的；e．温度传感器主要的目的是对锅炉运行过程中所涉及到的温度进行测量和传输，如给水温度、炉水温度及锅炉壁温度等。注汽锅炉给水电导室篓ll蓁Il羹II蒸¨篓ll萋Il薹If委蒸汽压力主控PLC图1干度控制系统收稿日期：2012_09．25第2期马磊磊等注汽锅炉干度测控系统的优

5、化研究205在锅炉运行控制过程中，这几个模块之间是相互作用的，它们共同构成了注汽锅炉干度控制系统。锅炉干度自控系统的界面(图2)是基于触摸屏的组态王编辑界面，主要由系统管理、参数处理、系统查询及干度控制等几部分组成：蚤耍譬互l置h奠夏：ij僖炉警赛尊动整错蒙辘监测数据锅炉蒸汽干度锅炉避水电导壅锅炉炉木电导盎锅炉天然气流量锅炉水量值调节氟开度值给水糸数炉水系数厦i一厘蓟图2锅炉干度自动控制系统控制界面通过该控制界面锅炉的运行参数以及需要设置的参数一目了然，方便操作者进行数据的记录和设置j2测控精度影响控制精度的主要因素有：汽水分离器、取样冷却器、电导率传感器以及测量结果的修正等二以下具体介绍

6、各种因素的影响i2．1汽水分离器和取样冷却器油田注汽锅炉出口汽水分离器和取样冷却器的正常运行是干度检测的基础。汽水分离器炉水空间因杂质堵塞会造成取不到真正的炉水样，引起炉水导电率检测的失真。取样冷却器对冷却给水和炉水流量大小控制的失当以及冷却器内外泄漏，亦会造成检测误差。因此，适当的冷却温度范围是保证测量准确性的前提。经验表明．根据现场实际情况(新疆克拉玛依油田)．被测溶液温度在50～70℃之间最为合适：2．2电导率传感器测量电导率的传感器有很多种，根据不同站点、不同水质，需要合适的电导率仪，在实际生产过程中选择梅特勒电导率仪与哈希电导率仪，以下实验也是采用这两种电导率仪。2．3测量结果的

7、修正由于电导率传感器技术的限制，电导。棼传感器的漂移较大，而且温度补偿、测量结果的修正是保证控制精度的关键环节，因此如何对测量结果进行修正就成了非常重要的一步。。下面以一种特定溶液具体阐述如何进行测量结果的修正，其步骤为：a．根据各个站点电导率溶液的情况，通过大量实验，先确定电导率仪的温度补偿系数与电极系数：b．在步骤a基础上，测量特定溶液(以一组电导率溶液为例——给水、炉水)在25～70qC温度区间内的电导率值(多次测