锅炉汽包水位的自动控制应用研究

总结，认为对锅炉汽包水位精度能够产生影响力的因素主要有三点：液位测量、给水阀选择、给水量蒸汽流量。

关键词：锅炉汽包；水位；自动控制；冲量

中图分类号：TK223.1+3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）24-0055-02

本文将以锅炉汽包水位为研究重点，对其控制方法进行了全面的研究分析，所采用的研究方式以对比为主，对不同的控制方案进行比较，了解他们的特点和规律，针对在汽包水位控制中所出现的“虚假液位”的问题，制定出有效的解决方案。在实践操作时，要充分考虑到控制对象的规模、灵敏度、控制要求等要素的相关参数进行选择，采用最具科学性和高效的控制方案，尤其重要的安装液位连锁报警装置。

1 电站锅炉汽包水位自动控制研究现状

锅炉安全正常的运转是复杂的过程，从输入变量的层面进行分析发现所涉及的元素具有多样性的特点，技术含量较高。具体来说负荷的蒸汽需求量、给水量、燃料量、减温水量、送风量、引风量等要素必须控制在合理的范围内，其中任何一个要素发生变化或者出现异常，都会导致锅炉运行故障，为了保证锅炉能够正常发挥功效，尤其是从安全角度出发，这些指标变化不能超过一定的范围，控制工作必须到位；如果从主要输出变量的层面研究，对其产生影响的因素很多，同样具有较高的复杂性，具体来说包括锅筒水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等，任何一个条件发生变化，都会影响到整体运行，这些指标同样要控制在合理的范围之内才能保障锅炉的正常运行。

值得注意的燃料量的问题，如果该数量发生变化，同样会对各元素产生不同的影响力，首先蒸汽压力受到影响而处于动态变化这中，锅筒水位必然受其影响而出现变动，同时过热蒸汽温度、过剩空气以及炉膛负压都受到影响而发生变化，进而会影响到锅炉整体运行，从上面的叙述可以确定锅炉控制的复杂性，具有多输入、多输出的特点，同时各变量之间的关联性很强。

1.1 锅炉液位控制的难点

液位控制技术的复杂程度较高，具体操作时，要对进水和出水阀门实行控制，采用合现的开度，以此来完成控制活动。

1.2 锅炉汽包水位自动控制的现状

从实际操作上看，如果负荷出现剧变则会引发一系列变化，蒸气流量信号通过加法器，从其作用上看与水位信号的作用呈现出相反的性质；在这种设置下，如果出现虚假液位的情况则会做出反应，信号会做出关小给水阀的操作，而蒸汽信号则会做出开大给水阀的操作，从其所起到的作用看，可以有效的抵消虚假液位，但是这咱控制系统并非无懈可击，如果遇到给水压力自身并不稳定，处于波动之中，双冲量控制系统必然会对到影响而失去作用，而三冲量调节系统则更具优势，在双冲量控制为基础，按照实际情况设置给水量的冲量，由于三个冲量设置于不同的位置之上，在调节系统中所起的作用各异，会衍生出各种不同的方案。

2 几种锅炉汽包水位的控制方案

2.1 单冲量控制系统

单冲量控制系统：这种系统是最基础的控制方法，采用汽包液位走近控制给水调节阀的方法。这种系统在锅炉控制中属于最常见的方式，其优势在于结构简单和投资较小，适用于小型低压锅炉使用。

小型锅炉蒸汽与大型相比较而言，其优势在于负荷波动较小，一般处于稳定状态，如果从汽包的容积考量，一般都比较大，而从用户的角度看，对蒸气的要求较低或者没有要求，为了使这种控制系统的安全性得到更大的保障，报警联锁装置是最佳选择。

2.2 双冲量控制系统

汽包水位控制是非常关键的环节，其中影响力最大的和最常见的是扰动负荷变化，一旦出现这种问题，首先要做的是引入蒸汽流量，这种方式直接有效，在处理虚假液化问题上比较占优势，需要注意的是在操作时给水调节阀动作必须做到及时快速，形成双冲量控制系统。

与单冲量控制系统相比虽然性能有所提高，但是并非尽善尽美，主要存在两个缺陷要引起注意，通过对调节阀进行研究，从其工作特点看，未必是完全线性的，正是由于这种不确定性存在，使静态补偿的难度随之提高，操作起来比较复杂；对于给水系统的扰动，不能够采取直接补偿的方式，为了解除这一问题，可以采取引入给水量信号，由此而构建三冲量控制系统，如图1所示。

2.3 三冲量控制系统

三冲量控制方案I―前馈（蒸汽流量）加反馈（液位，给水流量）控制系统。

对于一般锅炉的液位问题，在处理时可以采取这种方式，具有自己独特的优势，尤其是从使用设备上看，不必太多设备设施，整定方案相对简单，调节机构运行比较容易达到稳定状态。

三冲量控制方案Ⅱ―蒸汽流量前馈给水流量串级控制系统。这种方案与方案I相比安全性能更高，从装置看是加法器的位置发生变化，我们在方案I中采取的方案是安置在调节器前，而在本方案中则改变为安置在调节器后，这种方法的优势在于如果遇到物料不平衡.

三冲量控制方案Ⅲ，如果以功能性为衡量标准，这种控制方案应是最优的，在实践活动中，如果遇到负荷发生变化的情况，在控制方案的作用下，给水流量将会根据情况而进行调整，所需时间较少，可以更好的解决“虚假液位”的问题，这种系统在大容量高压锅炉中被广泛采用，对于水位控制严格的情况适用性更高。

3 工程中需要注意的问题

3.1 关于汽包液位测量的问题

汽包液位容易产生波动，而且波动的幅度较大，正常情况下会选用平衡容器来进行测量，从原理进行分析，在平衡容器中，连通管中的液位与汽包液位是相同的，如果上端蒸汽出现冷凝的情况，将会在托盘之上形成水柱，这时分为两种情况，一是水柱的高度低于托盘，二是高度超过托盘，遇到第二种情况时，将会从自溢口流出，流出后现通过平衡阀后，重新流回汽包之中，热量和水量处于交换状态，此时汽包内部的液体与平衡容器的液体比重相同，而且将会保持恒定。

3.2 给水阀的选择问题

如何选择却不简单，首先要考虑的就是安全性，在经过全面考虑和多方的对比，主伙带保位的装置（F.L）给水阀的安全性和实用性更高，如有意外事故发生，该阀则会立刻做出反应，停留在原来的位置，不会发生变化。

给水调节阀有多种型号，在选择时必须要谨慎，要充分考虑到汽蚀的问题，如果仅是轻度汽蚀的情况下，阀心和阀座采用司钛莱合金堆焊可以满足需求，但是如果重试汽蚀，多级高压调节阀则是首选，可以缓解汽蚀的问题，同时还可以避免由于汽蚀而产生的噪音振动所产生的侵蚀和不利影响。

3.3 给水流量蒸汽流量

在对给水流量蒸汽流量的一次元件进行选择时，如果节流装置效果好，差压变送器输出信号在经过开方器之后，由加法器负责对信号进行叠加处理，经过这种操作后，非线性对系统调节品质产生的影响会相应缩小。

4 结 语

从上面的论术可以确定，锅炉运过程中最关键的指标是汽包水位，这是不可缺少的被控变量，其作用是维持水位在合理的范围之中，只有在此条件下，锅炉才能正常运行，安全性才会得以保障。但是如果在运行中水位过高，不但影响到锅炉的正常运行，更为严重的是安全性降低，同时也会导致经济性变差，因此，本文对锅炉汽包水位的自动控制应用研究显得尤为重要。

参考文献：

[1] 张辉，马建华，曾福君.锅炉汽包水位的自动控制应用研究[J].商场现代 化，2009（6）：22-23.

[2] 刘凯.20T/H蒸汽锅炉汽包液位自动控制系统设计[D].包头：内蒙古科 技大学，2012.

[3] 郭剑飞.临钢20 t/h锅炉汽包水位控制系统运行情况的分析与思考[J].

工业计量，2000，10（Z1）.

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