加熱爐是化工、煉油生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)設(shè)備，爐出口溫度往往需要嚴(yán)格控制，最大波動(dòng)范圍不允許超過(guò)土1.0℃。某煉油廠考慮到加熱爐的干擾因素比較多，爐出口測(cè)試的滯后時(shí)間比較大(時(shí)間常數(shù)為15分)，而爐膛溫度的滯后時(shí)間比較小(時(shí)間常數(shù)為3分，因此，決定選擇爐膛溫度作為副被控變量，構(gòu)成爐出口溫度與爐膛溫度串級(jí)控制系統(tǒng)，見(jiàn)圖1所示。
圖1 加熱爐出口溫度與爐膛溫度串級(jí)控制系統(tǒng)
后來(lái)，在運(yùn)行過(guò)程中感到控制品質(zhì)不夠理想，在燃油壓力波動(dòng)下，記錄曲線的最大偏差經(jīng)常超出±1.0℃，嚴(yán)重影響后續(xù)工序的生產(chǎn)操作，經(jīng)過(guò)分析，認(rèn)識(shí)到雖然設(shè)置了爐膛溫度所構(gòu)成的副回路，但畢竟反應(yīng)比較遲鈍，無(wú)法克服燃油壓力的較大變化，達(dá)到很高的控制質(zhì)量，于是就選擇燃油壓力作為輔助參數(shù)，構(gòu)成圖2所示的爐出口溫度與燃油壓力串級(jí)控制系統(tǒng)。比較之下，這一方案的副回路要靈敏得多，對(duì)于來(lái)自燃油方面的干擾，有很快的校正作用。
圖2 加熱爐出口溫度與壓力油壓力串級(jí)控制
這個(gè)系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)使用了一段時(shí)間，控制品質(zhì)完全能夠滿足要求。但是隨著時(shí)間的推移，控制質(zhì)量每況愈下，這是什么原因呢？在現(xiàn)場(chǎng)檢查中，對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行了分析，總是不得而知。后來(lái)還是操作人員在停爐修理中找到了故障原因原來(lái)是由于燃油的粘度特別大，燃油逐漸在噴嘴口粘結(jié)，噴嘴的阻力漸漸增大，燃油閥后壓力慢慢升高。這時(shí)，控制器感受到這個(gè)壓力之后，命令控制閥關(guān)小，入爐燃油流量就更小，可以想見(jiàn)，這個(gè)控制過(guò)程是完全錯(cuò)誤的，致使?fàn)t出口溫度產(chǎn)生較大波動(dòng)。
最后，選擇燃油流量為副被控變量，實(shí)現(xiàn)了燃油流量對(duì)爐出口溫度的串級(jí)控制系統(tǒng)，如圖3所示。這里我們可以看到由燃油流量構(gòu)成的副回路，有很好的快速作用，同時(shí)也不至于產(chǎn)生噴嘴口阻力增加燃油流量減少的現(xiàn)象。十幾年來(lái)，這個(gè)系統(tǒng)一直運(yùn)行正常，爐出口溫度的最大變化范圍沒(méi)有超過(guò)±1.0℃。
圖3 加熱爐出口溫度與燃油流量串級(jí)控制系統(tǒng)
通過(guò)不同控制方案的加熱爐溫度串級(jí)控制系統(tǒng)故障處理情況來(lái)看，加熱爐串級(jí)控制最優(yōu)方法應(yīng)該是加熱爐出口溫度計(jì)與燃油流量串級(jí)控制，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該首選這種控制方法。
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