煤气排水器工作管智能关闭控制模型的开发

王玉海，李景超，白昆岩，李双全，程 华，周 利，马德明，马 钢

（1.首钢总公司 设备部，北京 100043；2.首钢迁钢公司 设备部，河北 唐山 064404；3.首钢迁钢公司 能源部，河北 唐山 064404；4.首钢迁钢公司 动力部，河北 唐山 064404；5.首钢总公司 动力厂，北京 100043）

0 引言

冶金行业中，常常需要对煤气进行一定距离的管道输送。在输送过程中，煤气中的部分饱和气和机械水会分离出来，给煤气输送、管道维护和用户的使用带来了不利的影响，因此必须及时将冷凝水排出，该功能是由与输送管道连通的煤气排水器实现的。

煤气输送管道中的压力存在一定程度的波动，煤气排水器在某一压力范围内可正常工作，但管道压力偶尔会突然增大，甚至将排水器中的水层密封击穿，造成一定程度的煤气泄漏。所以当煤气排水器的低压室工作管中液位低于一定程度时，立即通过密封球进行密封，防止泄漏。以往技术中，只对液位进行监控，即当液位低于某一临界值时启动密封操作。但实际操作中，由于管道压力常出现迅速增大现象，当检测到液位低于某临界值而进行密封时，水层密封可能已被击穿，造成了一定程度的煤气泄漏，对安全生产造成严重的影响。因此，如何及时准确地对煤气排水器的煤气出口进行关闭是该设备技术攻关的重点。

1 煤气排水器（自闭式）结构

图1为煤气排水器（自闭式）结构展开示意图。

2 煤气排水器工作管智能关闭模型控制方案

本文在大量现场试验和理论研究的基础上，结合煤气排水器的结构特点和工作原理，建立了煤气排水器工作管智能关闭控制模型。本方案的控制方法可通过传感器（与工作管连接）、控制器和密封球等设备共同实现，实际效果显著，可有效提高煤气排水器的使用安全性。其具体优化方案如下：

图1 煤气排水器（自闭式）结构展开示意图

（1）收集煤气排水器的低压室工作管中所允许的最低液位hmin，并分别给定被测低压室工作管中临界液位的最大幅值系数α和最小幅值系数β，一般取1＜α≤1.2，0.8≤β＜1。

（2）设定被测低压室工作管中液位的最大变化速度vmax和最小变化速度vmin，并收集当前低压室工作管中的液位高度h和液位变化速度v。

（3）通过对工作管中液位变化速度和液位高度的综合监控，实现在高变化速度时提前进行密封操作；而在较低变化速度时，适当提高进行封闭操作的临界液位值。

利用以上方案可实现煤气排水器工作管根据液位变化速度和液位高度而进行的智能关闭，最大程度地保证了煤气排水器的使用性能和安全性。

控制方案的具体执行流程如图2所示。

图2 控制方案的具体执行流程

3 模型的应用

北京首建设备维修有限公司根据此方案的具体思路开发设计了自闭式煤气排水器，实现了超压等情况下的智能关闭。该设备于2012年3月至2012年5月在首钢迁安公司动力部在线试用，达到了预期效果，各功能使用满足要求，有效保证了其安全运行。

本例中，hmin＝0.4m、α＝1.1、β＝0.85、vmax＝0.5 m／s、vmin＝0.01m／s。当前低压室工作管中的液位高度h＝0.36m、液位变化速度v＝0.006m／s。判断认为当前液位变化速度低于给定的临界最小变化速度，并且液位高度大于此情况下的安全液位，因此应重新进行当前液位信息的收集。若新的数据符合工作管关闭的各条件，则立即关闭工作管。

采用此方案设计的煤气排水器在为期3个月的试用期间，管道冷凝水排水顺利，未出现煤气泄漏情况，在管道压力波动较大情况下仍可实现排水与防泄漏不互相影响，且可实现远程监控等功能，方便了企业的自动化管理，并极大地提高了设备的安全性能，保证了正常的工业生产。

4 结论

本文所述控制模型可通过对煤气排水器工作管中液位变化速度和液位高度的综合监控，实现在高变化速度时提前进行密封操作，避免瞬间击穿造成煤气泄漏；而在较低变化速度时，可适当提高进行封闭操作的临界液位值，避免频繁动作。

采用本方案设计的自闭式煤气排水器在首钢迁安动力部在线试用情况良好，一方面保证了管道冷凝水的及时排除，另一方面有效防止了管道压力波动较大情况下出现的煤气泄漏等事故，保障了正常的工业安全生产。

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