一、前言
鍋爐是國民經(jīng)濟中重要的熱能供應(yīng)設(shè)備，電力、機械、冶 金、化工、紡織、造紙、食品等行業(yè) , 以及工業(yè)和民用采暖都需要鍋爐供給大量的熱能。隨著社會的發(fā)展，鍋爐逐漸普及，每年因氧腐蝕而對鍋爐給水管道、省煤器和其它附屬設(shè)備的腐蝕造成的嚴重損失，已引起國家電力部越來越多的注意，電力部因此頒步了GB1576-2001《工業(yè)鍋爐水質(zhì)標準》和《電站除氧器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》，對除氧器含氧量提出了部頒標準，即低壓除氧器給水含氧量應(yīng)小于 15цɡ/L，高壓除氧器給水含氧量應(yīng)小于7цɡ/L。，因此在鍋爐給水處理工藝過程中，除氧是一個非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。除氧器通常有熱力除氧、化學(xué)除氧等。目前大多額定蒸發(fā)量在4t/h以上的蒸汽鍋爐采用熱力式除氧器。熱力除氧是采用水的溫度越高，水中氣體溶解度越低，氣體在水中分壓力越大，其溶解度越大的原理，大氣式熱力除氧器內(nèi)壓力一般要達到0.02MPa，水溫104℃，才能保證除氧效果。由于設(shè)計、技術(shù)和認識問題，大多數(shù)鍋爐房除氧器沒有很好的運行，發(fā)揮應(yīng)有的作用。有的鍋爐房按設(shè)計要求裝了除氧器，卻因種種原因閑置不用；有的雖在使用，但只是運行于人工調(diào)節(jié)狀態(tài)，且不穩(wěn)定。主要存在負荷變化大，除氧頭的供汽壓力、供汽量不穩(wěn)定；沒有自動蒸汽調(diào)節(jié)閥而是手動調(diào)節(jié)，造成供汽量調(diào)節(jié)不準確。本文主要介紹旋膜式除氧器和AI控制器在除氧器控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
二、除氧器結(jié)構(gòu)及原理
旋膜式除氧器（也稱水膜式除氧器）的結(jié)構(gòu)是由除氧頭和水箱組成。
除氧頭的結(jié)構(gòu)由外殼，旋膜器組，水篦子，液汽網(wǎng)，蒸汽分配盤五大部分組成。
1、外殼：是由筒身和沖壓橢圓形封頭焊制成。
2、起膜器組：由水室、汽室、起膜管、凝結(jié)水接管、補充水接管和一次進汽接管組成。
3、淋水篦子：經(jīng)起膜段粗除氧的給水及由疏水管引進的疏水在這里混合進行二次分配，呈均勻淋雨狀落到裝到其下的液汽網(wǎng)上。
4、液汽網(wǎng)：是由相互間隔的扁鋼帶及一個圓筒體，內(nèi)裝一定高度特制的不銹鋼扁絲網(wǎng)及不銹鋼板組成，給水在這里與二次蒸汽充分接觸，加熱到飽和溫度并進行深度除氧，以保證除氧水中含量：低壓大氣式除氧器低于10μg/L，高壓除氧器低于5μg/L。
5、蒸汽分配盤：按一定比例成規(guī)則均分型制成，使主加熱蒸汽呈現(xiàn)均分狀態(tài)其在無節(jié)流工況下上升加熱軟化水，來保證加熱質(zhì)量，達到飽和溫度下工作除氧。
工作原理（射流、吸卷、紊流、傳熱、傳質(zhì)、水膜裙、淋雨狀、飽和溫度）：凝結(jié)水及補充水首先進入除氧頭內(nèi)旋膜器組水室，在一定的壓差下從膜管的小孔斜旋噴向內(nèi)孔，形成射流，由于內(nèi)孔充滿了上升的加熱蒸汽，水在射流運動中便將大量的加熱蒸汽吸卷進來（試驗證明射流運動具有卷吸作用）；在極短時間很小的行程上產(chǎn)生劇烈的混合加熱作用，水溫大幅度提高，而旋轉(zhuǎn)的水沿著膜管內(nèi)孔壁繼續(xù)下旋，形成一層翻滾的水膜裙，（水在旋轉(zhuǎn)流動時的臨界雷諾數(shù)下降很多即產(chǎn)生紊流翻滾），此時紊流狀態(tài)的水傳熱傳質(zhì)效果最理想，水溫達到飽和溫度。氧氣即被分離出來，因氧氣在內(nèi)孔內(nèi)無法隨意擴散，只能隨上升的蒸汽從排汽管排向大氣（老式除氧器雖加熱了水，分離出了氧但氧氣比重大于加熱蒸汽，部分氧又被下流的水帶入水箱，也是造成除氧效果差的一種原因）。經(jīng)起膜段粗除氧的給水及由疏水管引進的疏水在這里混合進行二次分配，呈均勻淋雨狀落到裝到其下的液汽網(wǎng)上，再進行深度除氧后才流入水箱。水箱內(nèi)的水含氧量為高壓0-5 цɡ/L, 低壓小于10цɡ/L。因旋膜式除氧器在工作中使水始終處于紊流狀態(tài)，并有足夠大的換熱表面積，所以傳熱傳質(zhì)效果越好，排汽量越小（即能源損失小帶來的經(jīng)濟效益也可觀）除氧效果好產(chǎn)生的富裕量能使除氧器超負荷運行（通常可超額定出力的５０％）或低水溫全補水下運行。它具有以下優(yōu)點：
1、除氧效率高，可達到：高壓除氧器給水含氧量≤5цɡ/L,低壓除氧器給水含氧量≤10цɡ/L。
2、運行穩(wěn)定，無震動。可適用于負壓啟動、滑壓運行，減免了啟動和運行中的人工繁雜調(diào)節(jié)操作。
3、適應(yīng)性能好，對水質(zhì)、水溫要求不苛刻等優(yōu)點外，而且可超出力50％左右運行，從而可取消前置加熱器，節(jié)約設(shè)備投資規(guī)模。
4、排汽量小于入口水量的0.1%，不需另加排氣冷卻器，優(yōu)化了設(shè)備，降低了熱耗值，比同出力其它類型熱力除氧器少耗能1/3。
三、控制系統(tǒng)介紹
除氧器系統(tǒng)主要是控制水箱水位和水溫，監(jiān)視除氧器壓力。控制系統(tǒng)采用AI調(diào)節(jié)器、 變頻器、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥等先進的控制設(shè)備,對除氧器施行有效的控制,系統(tǒng)具有自動/手動切換功能、聲光報警提示等確保系統(tǒng)的安全運行，采用變頻器對水泵進行起停控制，實現(xiàn)給水的自動調(diào)節(jié)。
1、控制回路：
除氧器水位：采用單室平衡容器加差壓變送器的方法，可得到與水位成正比的4—20mA的電流信號，測量儀表將該電流信號轉(zhuǎn)換為水位信號，直接在儀表上顯示水位的高低。 該水位信號同時作為自動調(diào)節(jié)的水位測量信號，參與系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)器的型號為AI-808AI4X3L2L2。
除氧器溫度：用PT100測量水的溫度，通過溫度變化調(diào)節(jié)氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的開度，改變蒸汽量的大小，使溫度保持在104度，調(diào)節(jié)器的型號為AI-808AX3L2L2。
2、系統(tǒng)調(diào)試
AI調(diào)節(jié)器是這個系統(tǒng)的核心控制設(shè)備，它的控制效果直接影響整個系統(tǒng)的正常運行。在沒有經(jīng)驗控制參數(shù)的時候，為了達到最佳的控制效果，儀表要進行 PID自整定，但一般的調(diào)節(jié)儀表在自整定時的調(diào)節(jié)狀態(tài)是位式控制，輸出量要么最大要么最小，在系統(tǒng)中調(diào)節(jié)輸出大幅變化是不允許的。AI-808調(diào)節(jié)器具有手動自整定模式可以很好的解決這個問題，具體操作是：把儀表切換到手動輸出狀態(tài)，通過儀表的△ ▽鍵調(diào)整輸出量，使測量值盡量和設(shè)定值保持一致，然后在這個狀態(tài)下啟動自整定，這樣儀表的輸出值將限制在當前手動輸出值的±10%范圍內(nèi)，從而避免出現(xiàn)輸出值的大幅變化。在多數(shù)情況下，自整定一次就可以使獲得滿意的控制效果。如果控制有偏差時，可以通過微調(diào)M5、P、T參數(shù)來修正。水位控制的PID參數(shù)取CTRL=4、M5=4、P=5、T=1。溫度控制的 PID參數(shù)最好是通過自整定來取得，除氧器壓力在0.012-0.02 MPa時，如果溫度還達不到104度，可以通過調(diào)節(jié)蒸汽旁路閥來加熱，使溫度達到 104度。
四、結(jié)語
本系統(tǒng)在石獅冠宏集團鍋爐車間已運行兩年，經(jīng)實踐證明能夠穩(wěn)定的控制除氧器，有效去除鍋爐給水中的氧氣及其它氣體,保證給水的品質(zhì)。