自动控制技术在热力注汽锅炉中的应用

刘伟东

摘要：随着我国社会水平的提升，经济步伐的推进，我国的油田事业也在这个过程中得到了较大程度的发展。目前，油田在实际生产当中更多的应用注汽锅炉，其也由于所具有的高压、高温、安全性以及高效率特征成为了稠油开采中非常重要的一项注汽设备。在本文中，将就自动控制技术在热力注汽锅炉中的应用进行一定的研究与分析。

关键词：自动控制技术 热力注汽锅炉 应用

1 概述

热力采油是我国目前稠油开采过程中较为经济与成熟的一种方式，其通过油田注气锅炉以及注气站所产生的高温、高压蒸汽将其注入到油层之中，以此在使稠油粘度得到降低的同时使我们的稠油采收率得到提升。而随着近年来我国稠油开展规模以及数量的增加，也使得我国原油的供热站数量已经不能够满足稠油开发的热采要求。而对于所建设的注气站来说，其会由于其中所具有的锅炉都是以人工的方式进行监控的，如果锅炉在实际运行过程中出现了一定的问题故障，很难被现场操作人员在第一时间发现，仅仅在问题出现之后、报警停炉发生时才能够对这部分问题进行处理，大大影响了锅炉注汽质量以及运行时间。同时，由于部分汽站中工作人员技术、数量的缺乏，也会使注气站在工作中往往存在较大的人员操作隐患。近年来，我国的数据通讯技术以及网络技术都得到了较大程度的发展，在这种环境下，使用自动控制技术对注汽锅炉进行操作与监控已经成为了我们稠油充汽过程中的一项重要目标。对此，就需要我们在对该种自动控制技术进行充分把握的基础上掌握其应用要点。

2 以往自控系统存在问题

2.1 在以往自动系统中，油田注汽锅炉更多的是以较为常规的PLC模式进行控制，且能够对多个点实施监控工作。但是，对于这种方式而言，其所具有的参数往往以较为分散的方式分布于监测点中，在工艺流程以及设备参数方面仅能够依靠人工的方式进行调查与分析，所具有的准确性也较低。

2.2 对于锅炉设备运行情况的监控与注汽数据的采集来说，也仅仅依靠现场操作人员的巡查完成。且部分仪表设备如辐射段压力表、温度表等都被安装在锅炉上方，不仅所具有的高度非常难以进行检查，且安装位置处的温度也较高，不利于设备的长久运行。

2.3 原有系统对于各项参数所具有的测量精度较低，且在显示方面也存在着较大的误差。另外测量结果在很大程度上会受到振动情况以及环境温度的影响。

2.4 不能够实现故障预警，很容易出现停炉现象，并对注汽质量以及工作稳定性产生一定的影响。

3 新式自动控制系统

近年来，随着我国网络技术以及计算机技术的逐渐成熟，使得PLC在我国现今的工业控制中得到了较为广泛的应用。对于可编程控制器来说，其是以PLC为主要核心的一种工业控制装置，不但制作成本较低，且具有着较好的操作性以及应用稳定性，目前已经成为了我国石油化工企业实现自动化工作的主要系统。

以辽河油田中所使用的单管锅炉来说，其工作方式为直流类型，能够将软水在经过加压之后吸收余热，并在自身温度得到提升之后进入到加热管之中，且在进入到加热管后对燃烧时所具有的烟气以及高温火焰温度进行吸收，并在温度的不断上升中汽化成高温蒸汽，进而经过专门蒸汽管道的运输将其传输到不同的油井之中。在此过程中，系统中所具有的天然气燃料也会通过管道的传输进入到喷燃气中，并同喷燃气中所具有的预热空气以非常充分、全面的方式进行混合最终进入到燃烧室中。而在其燃烧的过程中，所产生的大量烟气以及高温火焰则会在系统燃烧室中对水管中所具有的软水进行加热，之后再通过高温烟气的作用对预热器中的空气与水进行加热。

通过对企业注汽锅炉仪表系统所具有的控制技术以及应用工艺的研究，我们也对原有空压机的运行方式实施了一定的技术改造，以此使空压机能够通过压力罐压力的大小根据自身的需求对系统进行启、停等自动控制，并以此对以往系统中空压机磨损以及电能的损耗问题进行了良好的解决。而在实际控制过程中，则以下述方式运行：首先，空压机以PLC作为系统的核心控制设备，并在系统原有的供风装置中加设了储气罐以及压力检测模块。之后，我们则可以通过网络的方式对系统管网所具有的压力进行实时的检测，并根据其所具有的压力值实现开机以及停机的功能：当储气罐压力高于某值时，空压机在对压力检测后则会实现停机动作；而当储气罐压力低于某值时，空压机在对压力检测后则会实现开机动作，并以此使自动控制空压机技术成为了可能，且在这个过程中还获得了良好的节能效果。可以说，通过这种PLC自动系统的应用，不仅能够使我们以更为简便、高效的方式对系统进行控制，还能够在减少设备检修次数、节约设备维修费的同时大大的延长设备使用寿命。

4 自动控制系统在热力注汽锅炉中的应用

对于锅炉自动控制系统的主要任务来说，就是要保障燃料燃烧热量能够一直满足蒸汽负荷需求，并在此基础上能够使锅炉能够以更为经济、稳定的方式运行。具体实施方面，我们可以从以下几个方面重点入手：

4.1 稳定蒸汽母管压力 在锅炉燃烧过程中，保持蒸汽母管一致处于恒定的压力是我们实现自动控制的一项重要任务，如果蒸汽压力在燃烧过程中出现了一定的变化，就代表着负荷设备所具有的蒸汽消耗量同锅炉的蒸汽产生量存在一定的差异。面对此种情况，就需要我们能够对燃烧的供应量进行适当的改变，并以此使锅炉的燃烧发热量也会得到优化，进而使系统蒸汽量得到改变的基础上使蒸汽母管所具有的压力保持在额定值。而这一系列操作的过程，则称之为系统的热负荷以及气压控制。可以说，气压是整个系统稳定运行的一项重要保障，也是保障负荷设备稳定工作的必要条件。

4.2 维持锅炉燃烧状态 锅炉燃烧所具有的经济性以及稳定性也是锅炉燃烧自动控制中非常重要的一项任务。对于其所具有的经济性来说，我们很难以直接的方式对其进行测量。对此，我们则会根据燃料量、送风量所具有的比值以及锅炉烟气含氧量对该参数进行良好的表达。可以说，如果我们对空气量同燃料量所具有的比值进行良好的保持，就能够帮助我们在锅炉应用中获得最优的燃烧效率以及热量保持。而如果没有对该比值数值进行良好的确定与保持，则会造成燃料不完全燃烧问题的出现。

4.3 维持炉膛负压 如果炉膛负压参数出现了一定的变化，则表明锅炉在送风量期间存在着一定的数值差异。在一般情况下，我们需要将锅炉炉膛负压保持在500Pa左右，在该负压区域内，锅炉的工作条件、燃烧情况以及运行稳定性都具有着最佳的状态。而如果炉膛所具有的负压值过小，不但会对锅炉燃烧环境所具有的卫生情况产生影响，也会因为炉膛喷火情况的出现而对工作人员以及周围设备的安全性造成隐患；而当炉膛负压过小时，炉膛的漏风量则会因此增大，并以此使引风机烟气以及电耗所产生的热量损失会得到增加。对此，就需要我们在锅炉运行过程中能够通过送风量、引风量以及燃烧量三者参数的控制与搭配对炉膛压力进行良好的保持。

在锅炉燃烧自动控制工作中，为了使整个系统能够具有良好的运行状态，我们首先就要保证送风量、引风量以及燃烧量这三项关键参数能够保持不变，并在此基础上对系统内部所产生的扰动情况进行及时的补偿。而在内部扰动方面，则主要包括由电网频率引起的三项参数变化以及燃料质量变化等等。如果系统在运行过程中存在负荷外扰作用，则需要我们能够对三项参数之间所具有的比例进行及时的变更，并以此保证锅炉在满足负荷需求的基础上使炉膛温度、燃烧经济性以及蒸汽母管压力参数都能够保持在正常的范围内。

5 结束语

可以说，在稠油开采过程中，热力注汽锅炉是非常重要的一项设备。在上文中，我们对自动控制技术在热力注汽锅炉中的应用进行了一定的研究与分析，而在实际操作过程中，也需要我们能够通过自动控制系统的良好建立与应用来更好的提升工作开展质量。

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