旋膜式除氧器原理及水位控制说明

一、旋膜式除氧器的作用和工作原理简介  
    旋膜式除氧器的主要作用是除去给水中的氧气,保证给水的品质。水中溶解的氧气，会使与水接触的金属腐蚀，温度越高腐蚀就越明显；在热交换器中若有气体聚集就会妨碍传热过程的进行，降低设备的传热效果。因此水中溶解有任何气体都是不利的，尤其是氧气，它将直接威胁设备的安全运行。旋膜式除氧器本省又是给水回热系统中的一个混合式加热器，同时高压加热器的疏水、化学补水及全厂各处水质合格的疏水、排气等均可通入旋膜式除氧器汇总并加以利用，减少发电厂的汽水损失。
    当水和某种气体混合物接触时,就会有一部分气体融解到水中去。气体的溶解度就是表示气体溶解于水中的数量，以毫克/升计值，它和气体的种类以及它在水面的分压力、和水的温度有关。 在一定的压力下，水的温度越高，气体的溶解度就越小；反之，气体的溶解度就越大。同时气体在水面的分压力越高，其溶解度就越大；反之，其溶解度也越低。天然水中常含有大量溶解的氧气，可达10毫克/升。
    汽轮机的凝结水可能融有大量氧气，因为空气能通过处于真空状态下的设备不严密部分渗入进去。此外，补充水中也含有氧气及二氧化碳等其他气体。液面上气体混合物的全压力中，包括有液体蒸汽的分压力。将水加热时，液面附近水蒸气的分压力就会增加，相应的液面附近其他气体的分压力就会降低。 当水加热到沸点时，蒸汽的分压力就会接近液面上的全压力，此时液面上其他气体的分压力几乎接近于零，于是这些气体将完全自水中清除出去。要达到这一点，不仅要将水加热到沸点，还要使液面上没有这些气体存在，即将逸出的气体随时排走。 
    旋膜式除氧器的工作原理即利用蒸汽对水进行加热，使水达到一定压力下的饱和温度，即沸点。这时旋膜式除氧器的空间充满着水蒸汽，而氧气的分压力逐渐降低接近为零，溶解于水的氧气将全部逸出，以保证给水含氧量合格。
    在高参数的电厂，一般采用0.59兆帕的旋膜式除氧器。这样可以减少价格昂贵而运行不十分可靠的高压加热器的数目。高参数的锅炉给水温度一般为230~250摄氏度。采用高压旋膜式除氧器，在机组高压加热器故障停用时，进入锅炉的给水温度仍可以维持在150~160摄氏度，这样对锅炉的运行影响就可以小一点。此外，提高锅炉旋膜式除氧器的压力，可以避免凝结水进入旋膜式除氧器时产生沸腾现象，凝结水会使水泵进口产生汽蚀，这对水泵是不允许的。
二、旋膜式除氧器水位控制简单说明 
    旋膜式除氧器的水位控制的目的是维持氧除器的水位为设定值（恒定值）。水位过高会影响汽轮机安全运行（汽机进水）；过低，则可能导致给水泵汽蚀，影响给水泵的安全。
    影响旋膜式除氧器水位因素有：凝聚水量、给水量（包括过热、再热器减温水）、抽汽量（以及进入旋膜式除氧器的辅汽量）、来自高加的疏水量。
    其中给水量代表流出旋膜式除氧器的质量，而凝聚水量、抽汽和疏水是进入旋膜式除氧器的质量，当进入和流出不平衡时，则导致旋膜式除氧器水位变化。
    在这些因素中，给水量是汽包水位控制的要求，抽汽是不加控制的，疏水随高压加热器运行情况而变，因此可以用作控制旋膜式除氧器水位的变量，只有凝聚水量。我们可以通过控制除器水位控制阀（又称凝聚水量控制阀）的开度，控制进入旋膜式除氧器的凝聚水流量，继而控制旋膜式除氧器水位。
具体情况可分一下情况进行分析：
1、正常情况下：
    （1）由液位变送器测出旋膜式除氧器的水位，经处理选择后，获得过程信号，并用判别旋膜式除氧器水位是否过高。
    （2）设定值由运行人员设定好理想的旋膜式除氧器的水位值。
    （3）当给水流量小于30％时，由单冲量（1E）PI调节器①自动控制水位，终使也为达到理想的水位值。
    （4）当负荷大于30％时，将自动选择三冲量方案，切换要求是自动的、无扰的。此时，凝聚水流量控制器PID②根据流量元件测得的凝聚水流量反馈信号的变化，自动地改变设定值水位控制阀的开度，随时使凝聚水流量与其设定值相一致，这样有利于克服凝聚水量的自发扰动。
    给水量作为前馈信号（包括减温水量），被当作凝聚水流量控制器的设定值的一部分，当给水流量增加时，凝聚水量设定值随之增加，从而使凝聚水量控制器PID②的输出增加，凝聚水控制阀门将开大，增加凝聚水量（可将这一过程称为粗调）。这样可以使凝聚水量快速响应给水量的变化。
    假设，当旋膜式除氧器的水位于设定值维持平衡时，即进入旋膜式除氧器的凝聚水量与流出旋膜式除氧器的给水量同步变化的话，则旋膜式除氧器水位将变化不大，但由于还存在抽汽和高加疏水的影响，所以旋膜式除氧器水位仍然会有所变化，对于这个变化，三冲量控制器（3E控制器、也称为主调节器）PID③的输出将发生变化，该调节器的输出，可认为是凝聚水流量控制器PID②的设定值的另一部分，PID②将根据其设定值，对凝聚水量作进一步调整。可以看出，终将由PID③消除水位偏差（这一过程可称为细调）。
    所以这是一个串级三冲量控制方案，此时，若：流量降到30％以下或给水量信号质量坏或凝聚水流量质量坏，则切向单冲量控制。这一切换也是自动且无扰的。
2、特殊情况下
    （1）当旋膜式除氧器水位过高时，将超驰关闭（紧急关闭）凝聚水量控制阀。
    （2）当凝聚水控制阀开足后，若仍不能满足旋膜式除氧器对凝聚水量的要求，则利用顺控开旁路门。
3、手动工作方式条件 
    旋膜式除氧器水位高；阀指令与实际阀位偏差大；过程变量与设定值偏差大；旋膜式除氧器水位测量不准或旋膜式除氧器水位测量设别损坏。