提高电力效率

这是一个常见的做法，在电力公用事业行业利用多个阶段的壳和管加热器预热给水进入锅炉。一直以来的挑战都是将尽可能多的热量从壳内的蒸汽传递到管道中的水。加热器的机械设计通过提供挡板来防止蒸汽离开加热器而不是冷凝来帮助这一点。加热器从壳压最高的是最后一个，到壳压最低的是第一个。还有一种加热器称为除氧器，它是低压和高压封闭加热器之间的一个开放式加热器，蒸汽与给水混合，任何夹带的空气被去除。用于加热给水的蒸汽来自涡轮的抽汽段和下一个高压加热器的排水管。

乍一看，这似乎是一个主要的机械，自我调节系统，但有控制的挑战。首先，这是一个高度交互的系统，壳内的压力是涡轮的抽取阶段的函数，冷凝的速率，以及从下一个更高的加热器的排放的速率。给水的温度升高依赖于吸收冷凝蒸汽释放的热量，这是加热器壳体液位的函数。暴露在蒸汽中的油管表面积越大，就能传递越多的热量。一个被水淹没的加热器将很少热量传递到给水中，而一个未盖的排水管将让蒸汽通过而不完全凝结，因此控制加热器外壳中的给水水位是至关重要的。

另外一个问题是，并非所有的蒸汽都来自涡轮抽汽。有些来自下一个较高加热器的排水管。当加热器排水时，冷凝水通过控制阀，在流向下一个加热器的途中闪回蒸汽。控制阀不能允许排水管管内的压力低于涡轮抽汽给加热器的压力。如果排水阀出口压力过低，正在排水的加热器将会回流。这是阀门通径和性能至关重要的应用。现在，把这些复杂的问题乘以六到七个加热阶段，你就会知道控制问题的严重性了。

今天的控制工程师有一些我刚开始工作时没有的箭。首先，今天的控制器有能力进行自己的内部效率计算。例如，加热器效率的下降可能表明管道中有污垢。在旧的系统中，这样的问题只会在发展到成为主要问题之后才会出现。目前的一些dcs具有内置的函数块库，涵盖水和蒸汽的热力学性质，因此围绕加热器进行实时焓平衡变得微不足道。我们可以建立一个运行在控制器中的多进多出(MIMO)预测模型，该模型可以将一组运行的加热器作为一个集合来协调，而不是作为单个单元来解决交互性。底线是，有了这些进步，我们可以提高使用加热器系统的效率收益，并随着时间的推移更好地维护它们。

你还看到了哪些提高效率的领域?

本文由Bruce Brandt, PE, MAVERICK Technologies的DeltaV技术负责人撰写，MAVERICK Technologies是一家领先的系统集成商，在制造和流程行业提供工业自动化、运营支持和控制系统工程服务。MAVERICK在工业自动化控制、分布式控制系统、制造执行系统、运营战略和业务流程优化等广泛领域提供专业知识和咨询。该公司提供全方位的自动化和控制服务——从PID控制器整定和HMI编程到作为主要自动化承包商。此外，MAVERICK还提供工业和技术人员配备服务，提供现场自动化、仪器仪表和控制工程师。

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