锅炉水位的自动控制
锅炉水位调节的方法
锅炉水位调节的方法
1）节流调节。
节流调节比较简单，它是靠改变给水调节门的开度，即改变给水量来实现的。
水位高时关小调节门，水位低时开大调节门。
2）变速调节。
变速调节是通过改变给水泵转速，从而达到改变其流量来调节锅炉汽包水位的目的。
采用液力联轴器可实现给水泵的无级变速。
3）变速与节流的联合调节。
在调节过程中，可先调节给水调节阀，再根据调节阀的前后压差去调节给水泵转速。
锅炉水位调节的方法包括以下步骤：
1. 自动调节：通过锅炉控制阀和锅炉蒸汽import 阀连接，可以调节锅炉内的水压和水量，进而实现锅炉水位的自动调节。
2. 人为干预：通过加水或排放补水阀可以人工调节锅炉水位。
当水位过低或过高时，可以通过手动补水来调整。
同时，需要注意避免断水（水位过低）和满水（水位过高）。
当水位低于设定的下限时，需要加水；而当水位高于设定的上限时，则需要通过排水装置将部分蒸汽排入冷凝水槽，以控制水位在设定范围内。
以上就是锅炉水位调节的基本方法与注意事项。
请注意，在操作过程中，务必注意安全，避免、触电等风险。
如有必要，可寻求人士的帮助。
水位控制开关原理详解及水位自动控制装置原理图
水位控制开关原理详解及水位自动控制装置原理图水位控制开关是反馈液面位置信号，通知值班室中控台，水位是否到达指定水位，并可联动控制相关设备启动或关闭（如，水泵）。
信号电压常为12V或24V安全电压。
水位控制开关--应用领域广泛应用于工业锅炉、民用建筑用水池、水塔、水箱，以及石油化工、造纸、食品、污水处理等行业内开口或密闭储罐，地下池槽中各种液体的液位测量，被检测的介质可分水、油、酸、碱、工业污水等各种导电及非导电液体。
与电动阀组成一套先进的液位显控设备，自动开、关电动阀。
水位控制开关原理--电容式电容式水位开关原理：是采用侦测水位变化时所引起的微小电容量（通常为PF）差值变化，由专用的ADA电容检测芯片进行信号处理，可以输出多种信号通讯协议，如：IO，BCD，PWM，UART，IIC，电容式水位检测的最大优势在于可以隔着任何介质检测到容器内的水位或液体的变化，大大扩展了实际应用，同时有效避免了传统水位检测方式的稳定性、可靠性差的弊端，甚至在某些特殊领域不能检测的问题。
该专用ADA电容检测芯片由于内置MCU双核处理，就可以实现很多特殊控制功能，甚至实现更多的集成化、智能化水位检测功能，诸如太阳能热水器、咖啡壶等应用中掉电后的水位变化也能可靠检测当前水位，电容式水位检测是目前水位开关中最有优势的检测方法。
水位控制开关原理--电子式电子式水位开关原理：（并不是电极式，不是靠通过水的导电性去判断水位，常规尺寸为15020mm）通过内置电子探头对水位进行检测，再由芯片对检测到的信号进行处理，当判断到有水时，芯片输出高电平24V或5V等，当判断到无水时，芯片输出0V。
高低电平的信号通过PLC或其它控制电路板来读取，并驱动水泵等用电器工作。
产品可以任意方向安装，当横向安装时，水位到达蓝线就动作，且精度较高。
产品竖向安装时，水位到达红线就动作，有一定的防波浪功能。
图中的BZ2401为普通型电子式水位开关，适用常温水体环境。
大容量锅炉汽包水位的全程自动控制
大容量锅炉汽包水位的全程自动控制作者：张奠基来源：《科协论坛·下半月》2013年第09期摘要：介绍大容量锅炉的水位全程自动控制的必要性，及汽包水位全程自动控制的概念、功能及其组成，并详细说明各组成部分控制过程。
关键词：锅炉水位自动控制中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-018-03锅炉汽包水位是锅炉运行的重要指标之一，维持汽包水位在一定的范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。
锅炉汽包水位过高或过低都会直接或间接的影响机组运行的安全性和经济性，甚至造成更加严重的后果。
随着锅炉参数的提高和容量的扩大，对锅炉水位的控制的就应更加先进和完善。
因为汽包容积相对于锅炉容量大大减小，汽包的蓄水量和蒸发面积相对减少，从而加快了汽包水位的变化速度，使水位在负荷或给水流量扰动时的飞升速度大大提高；另外，锅炉容量的增大，显著提高了受热面的热负荷，使负荷变化对水位的影响加剧了；同时随着锅炉压力的提高，给水系统的阀门管道以及给水泵的特性等因素都增加了水位控制的难度。
因此，为了适应大容量、高参数机组从启动到带满负荷能够保持理想的锅炉水位，汽包水位的实现全程自动控制也就显得尤为必要。
锅炉汽包的水位全程自动控制也叫全程给水自动控制。
其任务是控制锅炉的给水量，使锅炉的给水量始终与蒸发量相匹配，从而维持汽包水位在正常范围内，同时保护锅炉的水循环和省煤器等受热面。
其控制对象是水位，因此必须了解水位的动态特性。
1 锅炉水位的动态特性面下汽泡总容积相对减少，所以水位不会马上升高，经过一段时间后才会升高。
由于进、出汽包的工质流量不平衡，最终水位将会直线上升。
而主汽流量和燃料量扰动时，都会产生虚假水位。
主汽量突增时，锅炉出口压力会降低，导致锅水加速汽化，水面下汽泡总容积相对增加，汽水分界面会相应提高，但是由于进、出汽包的工质流量不平衡，最终水位将会下降。
同样燃料量突增时，锅水的蒸发量增加，水面下汽泡总容积相对增加，汽水分界面也会相应提高，但是随着锅炉燃烧的增强，汽包的产汽量大于进水流量，实际水位将是呈下降趋势的。
锅炉自动补水装置原理
锅炉自动补水装置原理
锅炉自动补水装置是指一种可以自动进行锅炉水位维持的装置。
其主要原理是利用水位控制器对锅炉水位进行实时监测，并在水位低于设定值时，通过水泵自动补充水量，使锅炉保持在稳定的水位范围内。
在实际应用中，锅炉自动补水装置通常由水位控制器、水泵、水箱、水管等部件组成。
当锅炉水位低于设定值时，水位控制器会发出信号，控制水泵启动将水从水箱中抽入到锅炉内部。
同时，在水位达到设定值后，水位控制器会自动停止水泵的工作，从而达到自动控制锅炉水位的目的。
锅炉自动补水装置的应用不仅能够提高锅炉的安全性和稳定性，而且还可以实现节能效果。
具体来说，通过自动控制锅炉水位，可以有效避免因为水位不足而导致的锅炉爆炸和燃料浪费等问题，从而降低锅炉的维护成本和运行成本。
总之，锅炉自动补水装置的原理简单易懂，但其应用却具有重要的意义。
在今后的工业生产和生活中，锅炉自动补水装置将会得到更为广泛的应用。
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蒸汽锅炉汽包水位的自动控制
３ 几 种 锅 炉 汽 包 水 位 的 控 制 方 案
ＰＤ调节 蒸汽 出 口阀可 以很好 的控 制汽包 压力 。 Ｉ 开 车正 常后 波动 范 围不大 ， 以不 考虑 。转化 负荷 波 动 、 可 出预热 器 锅炉 给水 温度 变化 、 炉负 荷 波动 、 污 量变 锅 排 化 这几 个 因素对 汽包液 位 的影响必 须考 虑 。 汽 包水位 主要 有 ３种控 制方案 。
范 围可 以随机设定 。汽包水位 三冲量给水调节 系统 由汽 包水位测量筒 及变送器 、 流量测量装置及 变送 器 、 蒸汽 给
水流量测量装置及变送器 、 调节器 、 执行器等组成；
４ 控 制 方 案 的 确 定
３ 的锅炉 最终 选用 三 冲量 控 制 系统 ，调 节器 选 ５ｔ 用 三 冲量调节 仪 。 统 中配 上一 些报 警联锁 装 置 。 系 在这 里 主要说 明 ２点 内容 ： ４１ 调节器 控 制参数 主要 有 ３ ． 个 ａ ）比例 带 Ｐ 输 出变 化 量与 偏差 成 正 比例 （ ： 比例 系 数 越大 ， 反应 速度 越快 ， 稳定 性变差 。比例 系数越 小 ， 反 应 速度 越慢 ， 稳定 性变好 ） ；
述， 通过调 节 ＰＤ参数来 实现锅 炉水位的平稳 。 Ｉ
关键词 ： 锅炉 ； 液位 ； 调节； 控制 中图分类号 ： Ｕ ６ ．１ ６４１ １ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ２ ９ ～ ８ ２ （０ ２ ７ ０ ５ — ２ ０ ５ ００ 一２ １） — ０ ６ ０ ０
Ｔｈｅ Ａｕｔ ｍａ ｉ ｎｔ ｏ ｆｔ ｅ Ｓ ｅ ｍ ｉ ｒ Ｄｒ ｍ ａ ｅ ｖ ｌ ｏ ｔｃ Ｃｏ ｒ ｌｏ ｈ ｔ ａ Ｂｏ ｌ ｕ Ｗ ｔ ｒ Ｌｅ 节器 的极性 说 明 ． 当信号值增大时要求开 调节阀， 该信号标以“ ” ＋
锅炉汽包水位控制系统设计
锅炉汽包水位控制系统设计锅炉汽包水位控制是工业生产中极其重要的环节之一，对于保证锅炉运行的安全、稳定、经济具有十分重要的意义。
本文将对锅炉汽包水位控制系统设计进行阐述。
锅炉汽包是锅炉系统中用于调节锅炉水位的装置，也是一种储存水量的容器。
锅炉汽包通常会在锅炉的高处，且容量较大，同时也具有缓冲作用和膨胀作用。
锅炉汽包水位控制的主要目的是为了保证锅炉工作时的水位稳定，防止因水位不稳定而引起的事故或设备损坏。
1.水位控制方式选择锅炉汽包水位控制的方式通常有三种：手动控制、自动控制、程控系统。
手动控制方式是通过人工调整水位来控制，缺点是易造成人为误操作；自动控制是通过水位控制器对水位的感应和控制，优点是精度高、效率高；程控系统是利用PLC等控制器对水位进行控制和监测，可以实时监测水位变化，减少操作人员的工作量。
水位控制器的选择应该根据锅炉的实际情况进行选择，按照锅炉的类型、规模、水位控制方式等来选择。
具体可选择容易维护、控制精度高，适用于复杂环境的水位控制器。
3.气动执行机构选择气动执行机构是水位控制器的核心部件，主要功能是根据控制信号对锅炉汽包进水和排水进行控制。
在选择时应注意气动执行机构的工作电压、输出信号等等，并根据自身情况进行选择。
4.水位控制系统的组成水位控制系统主要由水位控制器、气动执行机构、水位控制阀和电气控制柜等四部分组成。
其中，水位控制器具有实时感应水位的功能，并对水位进行自动控制；气动执行机构负责执行水位控制器的控制信号，对锅炉汽包进水和排水进行控制；水位控制阀起到控制锅炉汽包进水和排水的作用；电气控制柜是整个系统的电源管理中心，负责实现水位控制器和气动执行机构的联动控制。
水位控制系统的调试是保证系统正常运行的基础，需要根据系统的实际情况进行调试，并记录下调试时的相关参数。
在调试中需要注意的是，锅炉汽包水位应该维持在合理的范围内，避免出现水位太高或太低的情况。
1.水位控制精度的提高为了保证锅炉的正常运行，对水位控制精度的提高显得尤为重要。
锅炉汽包水位的控制研究
中国矿业大学信电学院课程设计姓名：___ 叉叉_ __班级: 自动化06-9班学号： 05062395指导老师：常俊林锅炉汽包水位的控制研究摘要锅炉是化工、炼油、发电、造纸和制糖等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。
锅炉往往成了不少工厂不可缺少的一部分，因而，对锅炉设备中的自动控制系统进行分析研究是必要的。
锅炉是全厂重要的动力设备，其要求是供给合格蒸汽，使锅炉蒸汽量适应负荷的需要。
为此，生产过程的各个主要工艺参数必须严格控制。
锅炉水位控制系统是过路生产控制系统中最重要的环节。
锅炉是一种特种设备，是工业生产中的常用设备。
对锅炉生产操作如果不合理，管理不善，处理不当，往往会引起事故。
这些事故中的大部分是由于锅炉水位控制不当引起的，可见锅炉汽包水位控制在锅炉设备控制系统中的重要性。
而对水位的控制不当，往往是汽包受到蒸汽负荷干扰后，产生虚假水位，使控制器反向动作。
本文在分析了锅炉汽包水位特性的基础上，梳理了控制系统的几种方案，对其中的三种方案进行了Matlab仿真，并提出了硬件设计方案，以及阐述了先进控制策略的发展。
关键词：锅炉；汽包水位控制；仿真；控制策略The Research Of Boiler’s Drum Water Level ControlABSTRACTThe boiler is absolutely necessary significant power plant of industry production process such as the chemical industry, oil refining, generation of electrical energy, papermaking and refines sugar and so on. As a result, it is indispensable systematically to analyze research to the automatic control in the boiler installation.The boiler is the power plant that the whole factory is significant, that such is providing competent steam, causing the boiler amount delivering steam adapt to the burden necessaries. For this reason, production process every main technology parameter has to rigorously enforce the control. Segment that the boiler water level control system is the most significant in the boiler.This paper analyzes the characteristics of the boiler drum water level on the basis of the control system of combing several options, of which three programs of the Matlab simulation and made the hardware design, and will elaborate on the development of advanced control strategies.Key Words: boiler; drum water level control; simulink; control strategy目录锅炉汽包水位的控制研究 (2)摘要 (2)ABSTRACT (3)1绪论 (6)1.1意义 (6)1.2 虚假水位的形成及对策 (6)1.3本文的主要工作 (7)2锅炉汽包水位的动态特性 (8)2.1给水流量作用下的动态特性 (8)2.2蒸汽流量作用下的动态特性 (8)3汽包锅炉水位控制系统的设计 (10)3.1概述 (10)3.2单冲量控制系统 (10)3.3双冲量控制系统 (11)3.4三冲量控制系统 (11)3.4.1单级三冲量控制系统 (11)3.4.2三冲量串级控制系统 (12)4锅炉汽包水位的Matlab仿真 (15)4.1仿真软件功能概述 (15)4.2汽包锅炉水位控制系统的仿真 (15)4.2.1单冲量控制系统的仿真 (15)4.2.2三冲量控制系统的仿真 (16)4.2.3仿真结果分析 (18)5硬件设计 (19)5.1 8051单片机的原理及特点 (19)5.1.1 8051单片机的基本特点 (19)5.1.2 8051单片机的基本组成原理 (19)5.2 8051单片机汽包锅炉水位控制的结构原理 (19)5.2.1工作原理 (19)5.2.2 控制的程序框图 (20)5.2.3部分程序代码 (21)5.3 小结 (22)6先进控制策略的发展 (22)6.1预测控制 (22)6.1.1预测函数控制 (22)6.1.2 模型预测控制 (22)6.2自适应控制 (22)6.2.1自校正控制 (22)6.2.2 PID参数的自整定 (23)6.3智能控制 (23)6.3.1 专家控制系统 (23)6.3.2神经元网络优化控制 (24)7全文工作总结 (25)参考文献 (25)致谢 (26)1绪论1.1意义21世纪自动控制技术在工程和科学发展中起着极为重要的作用，热力发电厂的生产过程中也毫无例外的采用了自动控制技术。
锅炉自动控制系统原理
锅炉自动控制系统原理
锅炉自动控制系统原理，是指通过改变给水量、燃料量和空气量等参数，以实现锅炉运行状态的自动调节和控制。
其基本原理如下：
1. 反馈控制原理：锅炉自动控制系统通过传感器获取锅炉各种参数的实时数值，如水位、压力、温度等，并将这些数值反馈到控制器中。
控制器根据设定的目标值和实际值之间的差异，计算出调节量，并将调节量输出到执行机构，对给水量、燃料量和空气量进行调节，使得锅炉保持在预定的运行状态。
2. 控制策略原理：锅炉自动控制系统采用不同的控制策略，以满足不同的运行需求。
常见的控制策略包括比例控制、积分控制和微分控制。
比例控制是根据实际值与目标值的差异，按比例调节输出量；积分控制是根据实际值与目标值的累积差异，按比例调节输出量；微分控制是根据实际值的变化速率，按比例调节输出量。
通过合理地组合这些控制策略，可以实现锅炉自动控制系统的精确调节和稳定运行。
3. 安全保护原理：锅炉自动控制系统在设计中考虑了安全保护功能。
当锅炉出现异常情况时，如超过安全压力、水位过低等，系统会发出报警信号，并采取相应的措施进行保护。
常见的安全保护功能包括水位控制、燃料气动比控制、过热保护等。
这些保护功能可以有效地避免锅炉的过载运行和危险事故的发生。
总之，锅炉自动控制系统原理主要包括反馈控制原理、控制策
略原理和安全保护原理。
通过科学合理地运用这些原理，可以实现锅炉自动控制系统的高效运行和安全保护。
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锅炉水位的自动控制摘要:本文介绍了锅炉汽包水位的动态特性,单冲量、双冲量、三冲量控制方案的特点及工程中需注意的问题,着重介绍了汽包三冲量控制方案。
关键词:汽包水位;动态特性;控制方案;单冲量;双冲量;三冲量引言汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为: (1) 水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。
该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。
(2) 水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。
因此,锅炉汽包水位必须严加控制。
1 汽包水位的动态特性锅炉汽水系统结构如图1 所示。
汽包水位不仅受汽包(包括循环水管) 中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。
而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。
因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S) 和给水流量W。
1. 1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性,见图2 :图1 锅炉的汽水系统图2 给水流量作用下水位阶跃响应曲线上图所示是给水流量W 作用下,水位L 的阶跃响应曲线。
如果把汽包的给水看作单容量无自衡过程,水位阶跃响应曲线如上图L1 曲线。
但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,所以给水流量W增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这使得水位下汽泡容积有所减少。
当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。
因此,实际水位曲线如图中L 线。
即当给水量作阶跃变化后,汽包水位一开始不立即增加,而要呈现出一段起始惯性段。
给水温度越低,时滞τ亦越大。
1. 2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性,见图3 :图3 蒸汽流量作用下水位阶跃响应曲线在蒸汽流量S 扰动作用下,水位的阶跃响应曲线如图3 所示。
当蒸汽流量S 突然增加时,从锅炉的物料平衡关系来看,蒸汽量S 大于给水量W,水位应下降,如图中曲线L1。
但实际情况并非这样,由于蒸汽用量增加,瞬间必然导致汽包压力的下降。
汽包内水的沸腾突然加剧,水中汽泡迅速增加,由于汽泡容积增加而使水位变化的曲线如图中L2 所示。
而实际显示的水位响应曲线L 为L1 + L2。
从图上可以看出,当蒸汽负荷增加时,虽然锅炉的给水量小于蒸发量,但在一开始时,水位不仅不下降反而上升,然后再下降(反之,蒸汽流量突然减少时,则水位先下降,然后再上升) ,这种现象称之为“虚假液位”。
应当指出的是:当负荷突然变化时,水位下汽泡容积变化而引起水位的变化速度是很快的,一般为10～20 秒。
“虚假液位”的变化幅度与锅炉的汽包压力和蒸发量有关。
对于产汽量100t/ h230t/ h 的中高压锅炉,当负荷变化10 %时“, 虚假液位”可达3040mm。
“虚假液位”现象属于反向特性,变化速度很快,变化幅度与蒸发量扰动大小成正比,也与压力变化速度成正比,这给控制带来一定困难,在设计控制方案时,必须加以注意。
1. 3 汽包水位在炉膛热负荷作用下的动态特性当燃料量突然增加时,传给锅炉水的热量也增多,上升管的蒸发强度增大,使蒸发面下的汽泡膨胀,液位上升,随之蒸汽流量及汽包压力增加,但是给水流量并没增加,因而这种液位变化也属于“虚假液位”。
当热量和水量在炉内重新达到平衡时,液位才慢慢回降。
然而这种由于燃料量的突然变化引起的虚假液位比较小,而且热负荷可由蒸汽压力调节系统来保证,因而这种扰动的因素是次要的。
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(冲量一词指的是变量,单冲量即汽包液位) 是采用汽包液位直接控制给水调节阀(如图4 所示) ,它是汽包液位自动控制中最简单最基本的一种形式,是典型的单回路定值控制系统。
该系统结构简单投资少容易实现,用于小型低压锅炉。
因为这种锅炉的蒸汽负荷比较稳定,汽包的相对容积大,用户对蒸汽的要求往往不十分严格,该控制系统若再配上一些报警联锁装置,也可以满足生产要求。
图4 单冲量控制系统方框图在停留时间较短,负荷变化较大时,就不能采用单冲量液位控制系统。
这是因为: (1) 负荷变化时产生的“虚假液位”将使调节器反向错位动作,负荷增大时反而关小给水调节阀,当闪急化平息下来时,会使水位严重下降,产生剧烈波动,调节的动态品质很差。
(2)负荷变化时,从负荷变化到水位下降再到调节阀动作,滞后时间太长,如果水位过程时间常数很小,偏差必然很显著。
(3) 给水系统扰动时,例如给水泵压力变化,进水量立即变化,而到水位产生偏差时才使调节阀动作,同样不够及时。
2. 2 双冲量控制系统在汽包的水位控制中,最主要的扰动是负荷的变化,那么引入蒸汽流量来校正,不仅可以补偿“虚假液位”所引起的误动作,而且使给水调节阀的动作及时,这就构成了双冲量控制系统。
从本质上看,双冲量控制系统是一个前馈(蒸汽流量FTS) 加单回路反馈控制系统构成的复合控制系统。
加法器的输出= Pc ±λS Ps+ 初始偏差。
如果高压蒸汽供给蒸汽透平压缩机,为保护设备,给水阀宜选用气开( F. C) 阀,当蒸汽流量加大时,给水流量亦要相应增加,此时选用气开阀,加法器的输出应增加,即λS 应该取正号。
如果蒸汽作为工艺生产中的热源时,为保护设备,给水阀宜选用气关(F. O) 阀,当蒸汽流量加大时,给水流量亦要相应增加,此时选用气关阀,加法器的输出应减小,即λS 应该取减号。
为了兼顾上述两种要求,宜选带保位装置(F. L) 的给水阀,即事故状态该阀停在原位。
初始偏差设置的目的是:正常负荷下,调节器和加法器的输出都能有一个比较适中的数值,最好在正常负荷下初始偏差与前馈(蒸汽流量FTS)λS Ps 项恰好抵消。
图5 双冲量控制系统方框图2. 3 三冲量控制系统双冲量控制系统有两个缺点: (1) 调节阀的工作特性不一定完全是线性,这样要做到静态补偿就比较困难; (2) 对于给水系统的扰动不能直接补偿。
为此将引入给水流量信号,构成三冲量控制系统。
2. 3. 1 三冲量控制方案Ⅰ———前馈(蒸汽流量) 加反馈(液位,给水流量) 控制系统该系统可看作三冲量的综合信号作为被控变量的单回路控制系统,投运和整定与单回路控制系统一样,但是如果系统参数设置不能确保物料平衡,则负荷变化时,水位将有余差。
关于系数λS 和λW的作用与设置:(1) 用来保证物料平衡即在△W = a △D 的条件下,蒸汽流量信号λS △Ps与给水流量信号λW△PW应相等,依据这条原则,可以确定λS 和λW的比值。
(2) 用来确定前馈作用的强弱从(1) 物料平衡中知道λS 与λW的比值,其大小应依据过程特性确定,λS 越大其前馈作用越强,则扰动出现时,调节阀开度的变化亦越大。
图6 三冲量控制方案Ⅰ方框图2. 3. 2 三冲量控制方案Ⅱ———蒸汽流量前馈给水流量串级控制系统方案Ⅱ与方案Ⅰ相类似,仅是加法器位置从调节器前移至调节器后。
该方案不管λS 与λW 如何设置,当负荷变化时,液位可以保持无差,以改善负荷扰动下的调节品质。
图7 三冲量控制方案Ⅱ方框图加法器的输出= ±Pc ±λS PS ±λW PW催化裂化装置产汽及余锅汽包采用气关( F. O) 式的保位给水阀,当蒸汽流量加大时,给水流量亦要相应增加,此时选用气关阀,加法器的输出应减小,即λS 应该取减号。
当给水流量增加时,此时选用气关阀,加法器的输出应增大,即λW 应该取正号。
当液位升高时(调节器为正作用) ,给水流量亦要相应减小,此时选用气关阀,加法器的输出应增大,即Pc 应该取正号。
2. 3. 3 三冲量控制方案Ⅲ———蒸汽流量前馈液位与给水流量串级控制组成的控制系统在汽包停留时间较短,“虚假液位”严重时,需引入蒸汽流量信号的负微分作用,如下图虚线所示。
所谓“负微分”是因为经过微分器信号的作用方向与蒸汽流量信号的作用方向相反。
在蒸汽流量(负荷) 的阶跃扰动下,由于负微分器的输出信号的作用,使给水流量向反方向变化,这就克服了虚假液位的影响,等到负荷稳定后“, 虚假液位”消失,负微分作用也将消失。
这种负微分作用对静态没有影响,只起一个动态前馈补偿作用,以避免蒸汽负荷突然增加或减少时,水位偏离设定值过高或过低而造成锅炉停车。
图8 三冲量控制方案方框图Ⅲ3 几种控制方案的比较单冲量液位控制是汽包液位自动控制中最简单最基本的一种形式,是典型的单回路定值控制系统,但它不能克服“虚假液位”的影响,而且没有给水流量信号的反馈,所以液位波动较大。
双冲量液位控制系统是在单冲量控制的基础上,引进蒸汽流量作为前馈信号。
该控制系统的特点是:引入的蒸汽流量前馈信号可以消除“虚假液位”对调节品质的不良影响,当蒸汽流量变化时,就有一个给水量与蒸汽量向同方向变化的信号,可以减小或抵消由于“虚假液位”引起的给水量与蒸汽量反方向变化的误动作,使调节阀从一开始就向正确的方向移动。
因而大大减小了给水量与液位的波动,缩短调节的时间。
而且引入的蒸汽流量的前馈信号,能改善调节系统的静特性,提高调节质量。
双冲量液位控制系统适用于小型低压而且给水压力较稳定的锅炉。
当给水压力经常有波动,给水调节阀前后压差不易保持正常时,不宜采用双冲量控制;另外在大型锅炉的控制中,锅炉容量越大,压力越来越高,汽包的相对容水量就越小,允许波动的储水量就更少。
为了把液位控制平稳,在双冲量液位调节的基础上引入了给水流量信号,由液位蒸汽流量和给水流量就构成了三冲量液位控制系统,在这个系统里,汽包液位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量给水流量是两个辅助冲量信号。
三冲量液位控制系统抗干扰能力强,适用于大中型中压锅炉。
三冲量控制方案Ⅰ:方案Ⅰ宜作为一般锅炉液位的控制方案,其特点是使用的设备少,整定方法比较简单,调节机构动作比较平稳。
三冲量控制方案Ⅱ:与方案Ⅰ比较,其加法器从调节器前移至调节器后,即使出现物料不平衡的现象,只要液位有偏差,调节器的积分作用就能消除偏差。
三冲量控制方案Ⅲ:采用这种控制方案,在负荷变化时给水流量会及时做出相应变化,调节时间也比较短,对于克服“虚假液位”的动态偏差有进一步的好处。
方案Ⅲ适用于大容量高压锅炉,而且要求水位控制严格的场合。
4 工程中需要注意的问题4. 1 关于汽包液位测量的问题由于汽包液位波动较大,一般选用平衡容器测量汽包液位。
平衡容器连通管中的液位始终与汽包液位等高,上端的蒸汽冷凝后会在托盘上形成水柱,若水柱高出托盘自溢口后自溢,并经平衡阀返回汽包,进行热量与水量的交换,以求达到汽包内部液体与平衡容器内部的液体比重一致且恒定。