锅炉汽包水位系统
锅炉汽包水位自动控制系统
第一章 绪论汽包水位是锅炉安全运行的指标之一,锅炉汽包水位的测量、控制和保护系统的合理配置是保证锅炉安全运行的重要措施。
过高的水位会影响汽水分离装置的汽水分离效果,使锅炉出口的饱和蒸汽的湿度增大,含盐量增多,造成过热器和汽轮机通流部分结垢,从而引起过热器管壁超温甚至爆管。
当水位严重过高时,还将使汽轮机产生水冲击, 引起破坏性事故。
水位过低,会影响锅炉的水循环安全,造成局部水冷壁管过热,严重缺水时造成锅炉爆炸。
因此,准确测量和保持汽包水位在规定的范围内有其重要意义。
我在本设计中，将通过单片机的控制，使锅炉汽包水位，维持在正常的标准下，在水位超过上限或下限的时候，能够及时报警并采取相应措施。
在水位超过上限或下限的时候，能够及时报警并采取相应措施。
第二章 工作原理与方案论证2.1工作原理 图2.1所示即为锅炉汽包水位自动控制系统示意图。
当系统受到扰动后，被控变量（液位）发生变化，通过检测仪表得到其测量值h 。
在自动控制装置（液位控制器LC ）中，将h与设定值h 0比较，得到偏差，经过运算后，发出控制信号算后，发出控制信号，这一信号作用于执行器（在此为控制阀，）改变给水量，给水量，以克服扰动的影响，以克服扰动的影响，以克服扰动的影响，使被控使被控变量回到设定值。
这样就完成了所要求的控制任务。
这些自动控制装置和被控工艺对象组成了一个自动控制系统。
被控工艺对象组成了一个自动控制系统。
2.2方案论证单冲量水位控制系统直接用水位信号与给定值信号相比较，控制器根据该偏差的正负与大小，与大小，输出开关给水调节阀门的信号，输出开关给水调节阀门的信号，输出开关给水调节阀门的信号，但这种系统具有严重的弊病：但这种系统具有严重的弊病：但这种系统具有严重的弊病：在蒸汽流量忽在蒸汽流量忽然增加时，因给水流量小于蒸发量，水位应当下降。
但是由于炉筒内的贮汽减少，内部压力忽降，从而使水面下的炉筒容积扩大，并加速汽化，由于水面下容积扩大，使水位不但不下降，反而迅速上升，产生“虚假水位”现象。
锅炉汽包水位自动控制系统改造
循 环系统 的流量增 加 了， 原 有 的饱 和汽 水 中吸 从
痧 移 痧 驴 痧 驴 ， 护
度提 高 ， 使蒸 发 面下 的气 泡膨 胀 ， 位上 升 ， 致 液 导
蒸汽 流量及 汽包压 力 的提 高 ， 时 给水 流量 并未 这
（） ３ 炉膛 热负荷 的扰 动 。当燃 料量 突 然增 加 时， 传给锅炉 水 的热 量也增多 ， 上升 管 中的蒸 发温
１ 原 因分 析
（） １ 给水 流量 的干扰对 锅 炉水 位 的影 响 。当 给水流量增 加时 ， 起始 平衡 状 态 突然加 大给水 在 量 后 ， 给水量大 于蒸发量 ， 水位 开始时并不 立 虽 但
系统 为简单 的单 回路 ｌＤ调节 系 统 ， ａ ｉ 即通 过 自动 调节锅 炉给水量 的大小 ， 其适 应 蒸发 量 的变 化 使
用户 用量突然 增加时 ， 单从物料 不平衡 考虑 ， 包 汽
中蒸发量大于给水量 ， 汽包水位下降 ， 液位应当直 线下 降 ， 但实 际在 扰动 的 初始 瞬 间水 位不 但 没有
（ 收稿 日期 ２ １ —２２ ） ０ ０１ －５
传 热系数 ， 提高换热效 率 ， 补因换热管 材质变化 弥 带 来 的换 热效率降低 和换热 面积减少带来 的换热
效 果降低 的问题 。并 且在 轧 制螺 旋槽 时 ， 热管 换
的外径基 本保持 不 变 ， 换 热 管 的布管 数 量不 至 使
增加 ， 因而这种 液位也 属 于“ 假 液位 ” 虚 。但 这种
由于燃料 量 突然 变 化 引起 的虚 假 现象 比较 小 ， 这 种扰动 因素是 次要 的。 通过 对 ３种 干扰 因素 的分 析 ， 中给 水 流量 其 和 蒸 汽负 荷 的干扰影 响很 大 ， 有 的单 回路调 节 原 于 因其排列 方式 的改变而减 少太多 。
锅炉汽包水位控制系统
摘要锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分散.管理不善或技术原因，使多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降低了效率。
锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工锅炉安全. 稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质.减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。
锅炉汽包水位髙度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。
因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。
在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆管。
无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格控制水位在规定范围之内。
维持汽包水位在给定范围内是保证锅护和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一。
水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。
同时会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片上的结垢。
水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。
这些后果都是十分严重的。
随着锅炉容量的增加，水位变化速度愈来愈快，人工操作愈来愈繁重，因此对汽包水位实现自动调节提出了迫切的要求。
汽包水位的控制是锅炉控制的一个难点，目前，对汽包水位控制大多采用常规PID 控制方式，传统的常规PID控制方式是根据控制对象的数学模型建立，由于锅炉水位系统存在非线性.不确定性时滞和负荷干扰.非最小相位特征等，其精确的数学模型往往无法获得而且常规PID控制的参数是固定不变的，难以适应各种扰动及对象变化，其控制效果往往难以满足要求，控制效果不理想。
锅炉汽包水位控制系统初步论文
锅炉汽包水位控制系统的初步探析摘要：锅炉汽包水位自动调节的任务是使给水量跟踪锅炉的蒸发量，并维持汽包中的水位在工艺允许的范围内。
维持汽包水位在给定范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一，水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。
同时会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片的结垢。
水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。
这些后果都是十分严重的，随着锅炉容量的增加，水位变化速度愈来愈快，人工操作愈来愈繁重，因此对汽包水位控制系统的调节愈显迫切。
关键词：锅炉汽包水位、三冲量控制系统、双冲量控制系统、单冲量控制系统abstract: the boiler drum water level to automatically adjust the task is to make water tracking the evaporation capacity of boiler, and maintain the drum water level in the process allows range. maintain the drum water level in a given range is to ensure the safe operation of the boiler and steam turbine necessary conditions, but also the major indexes of the normal operation of boilers, one of high water level, can affect the drum separation in effect, make the export ofsaturated steam drum with more water, steam and water will make steam turbines produce water impact, cause the shaft seal damage, such as impeller fracture accident. at the same time can make saturated steam in increased salinity, reduce the superheated steam quality, increase in superheater tube wall and the steam turbine blade scaling. low water, it may destroy the natural cycle boiler steaming-water circulation system of some of the weak link, so that local water-cooled wall be burnt out, will cause serious explosion accidents. the consequences are serious, along with the increase of boiler capacity, water level changes are increasingly fast, artificial operation more and hard, and so on the drum water level control system and greater regulation of urgent.keywords: boiler drum water level, impulse control system, three double impulse control system, single impulse control system汽包水位的特点汽包锅炉给水自动调节的主要任务是维持汽包水位在允许范围内变化。
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。
锅炉汽包水位控制系统设计
锅炉汽包水位控制系统设计一、引言锅炉汽包水位控制系统是锅炉控制系统中的一个重要部分，它对保证锅炉运行安全稳定起着至关重要的作用。
水位过高或过低都会对锅炉运行产生不良的影响。
因此，本文将详细介绍锅炉汽包水位控制系统的设计方法和关键技术。
二、系统结构1.水位传感器：水位传感器是用来测量锅炉汽包中的水位高度的装置，常用的有浮子式水位传感器和电容式水位传感器，它能将水位高度转换成电信号传给水位控制器。
2.控制阀：控制阀根据水位控制器的信号来调整供给水的流量，保持锅炉汽包的水位稳定在设定水位范围内。
常用的控制阀有电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。
3.水位控制器：水位控制器是锅炉汽包水位控制系统的核心部件，它接收来自水位传感器的信号，并根据设定的水位范围和控制策略来输出控制信号给控制阀。
水位控制器采用PID控制算法，综合考虑系统响应速度和稳定性。
4.操作界面：操作界面提供了对水位控制系统的监控和调节功能，包括显示当前锅炉汽包水位、设定水位范围、控制方式选择等。
操作界面通常包括触摸屏和物理按键等。
三、系统设计1.水位传感器的选择：根据锅炉汽包的实际情况选择合适的水位传感器。
浮子式水位传感器适用于低压锅炉，安装简单可靠；电容式水位传感器适用于高压锅炉，具有高精度和抗干扰能力。
2.控制阀的选择：根据系统需要选择合适的控制阀。
电动调节阀适用于小型锅炉，可以实现精确的控制；气动调节阀适用于大型锅炉，具有快速响应和稳定性好的特点；液动调节阀适用于需要高压力和高流量的锅炉，具有良好的密封性能。
3.水位控制器的设计：根据锅炉汽包水位控制的需求，选择合适的水位控制器。
水位控制器应具有高可靠性、抗干扰能力和快速响应等特点。
在PID控制算法中，根据锅炉汽包水位变化的特性和系统响应要求来调节控制参数，提高控制系统的稳定性和响应速度。
4.操作界面的设计：操作界面应具有友好的人机交互界面，能够直观地显示当前水位、设定范围和系统运行状态。
锅炉汽包水位控制系统(过程控制仪表课程设计)
过程控制仪表课程设计题目锅炉汽包水位控制系统指导教师高飞燕班级自动化071学号20074460107学生姓名丁滔滔2011年1月5号附录：仪表配接图 (20)锅炉汽包水位控制系统1.系统简介：控制系统一般由以下几部分组成图1 自动控制系统简易图锅炉水位系统如下图：图2 单冲量控制系统原理图及方框图其单位阶跃响应图如下：图3 蒸汽流量干扰下水位阶跃曲线通过电容式液位计将检测来的液位信号变送给成标准信号，再输送给控制器，调节器再通过执行机构和阀来控制进水量，从而达到自动控制锅炉水位。
2．锅炉控制系统：2.1锅炉：锅炉是火力发电厂中主要设备之一。
它的作用是使燃料在炉膛中燃烧放热，井将热量传给工质，以产生一定压力和温度的蒸汽，供汽轮发电机组发电。
电厂锅炉与其他行业所用锅炉相比，具有容量大、参数高、结构复杂、自动化程度高等特点。
2.2过热器和再热器：蒸汽过热器是锅炉的重要组成部分，它的作用是将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽，并要求在锅炉负荷或其他工况变动时，保证过热气温的波动处在允许范围内。
提高蒸汽初压和初温可提高电厂循环热效率，但蒸汽初温的进一步提高受到金属材料耐热性能的限制。
蒸汽初压的提高随可提高循环热效率，但过热蒸汽压力的进一步提高受到汽轮机排气湿度的限制，因此为了提高循环热效率及降低排气湿度，可采用再热器。
通常，再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%左右，再热蒸汽温度与过热蒸汽温度相近。
过热器和再热器内流动的为高温蒸汽，其传热性能差，而且过热器和再热器又位于高烟温区，所以管壁温度较高。
如何使过热器和再热器管能长期安全工作是过热器和再热器设计和运行中的重要问题。
在过热器和再热器的设计及运行中，应注意下列问题:⑴运行中应保持汽温的稳定，汽温波动不应超过±（5～10）℃。
⑵过热器和再热器要有可靠的调温手段，使运行工况在一定范围内变化时能维持额定的汽温。
⑶尽量防止和减少平行管子之间的偏差。
2.3省煤器和空气预热器：省煤器和空气预热器通常布置在锅炉对流烟道的尾部，进入这些受热面的烟气温度已较低，因此常把这两个受热面称为尾部受热面或低温受热面。
火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规程
火力发电厂锅炉汽包水位测量系统技术规程1. 引言火力发电厂的锅炉汽包是重要的能源转换设备，水位的准确测量对于保证锅炉安全运行至关重要。
本技术规程旨在规范火力发电厂锅炉汽包水位测量系统的设计、安装、调试和维护，确保系统稳定可靠、准确度高。
2. 测量原理锅炉汽包水位测量一般采用压力差法或者超声波法。
压力差法利用液体静压原理，通过测量上下两个点的压力差来确定液位高度；超声波法则是利用超声波在液体中传播速度与液位高度成正比的特性进行测量。
3. 设计要求3.1 准确性要求•水位测量误差应小于等于±1mm；•在正常工作条件下，系统应能够持续稳定地提供准确的水位数据。
3.2 可靠性要求•系统应具备自动报警功能，能够及时发现并报警异常情况；•系统应具备自动校准功能，能够自动调整传感器的灵敏度。
3.3 安全性要求•系统应采用防爆、防腐蚀材料，确保在恶劣环境下仍能正常工作；•系统应具备防雷击、防静电等保护措施。
3.4 实用性要求•系统应具备良好的界面，便于操作人员监控和维护；•系统应支持数据存储和远程监控功能。
4. 设计方案4.1 传感器选择根据测量原理，压力差法可选用差压变送器作为传感器，超声波法可选用超声波液位计作为传感器。
需要根据实际情况选择合适的型号和规格。
4.2 控制系统设计控制系统应包括数据采集模块、数据处理模块、报警模块和显示模块等。
其中，数据采集模块负责从传感器中采集水位数据；数据处理模块对采集到的数据进行处理，并提供给其他模块使用；报警模块负责检测异常情况并及时发出警报；显示模块将水位数据以直观的方式展示给操作人员。
4.3 系统安装和调试系统应按照设计方案进行安装和调试。
在安装过程中，要确保传感器与锅炉汽包的连接可靠，并进行相应的防护措施；在调试过程中，要对系统进行全面检测，确保各个模块工作正常。
4.4 系统维护为确保系统的稳定性和可靠性，需要定期对系统进行维护。
维护工作包括传感器清洁、防护措施检查、数据校准等。
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目录第1章绪论 (2)1.1概述 (2)1.2锅炉的工作过程简介 (2)第2章锅炉汽包水位动态特性分析 (4)2.1汽包水位在给水流量W作用下的动态特性 (4)2.2汽包水位在蒸汽流量D扰动下的动态特性 (5)第3章锅炉汽包水位的控制方案 (7)3.1单冲量控制方式 (7)3.2双冲量控制方式 (7)3.3三冲量控制方式 (8)3.4我选择的控制方式 (9)第4章仪器仪表的选择与参数的整定 (10)4.1液位变送器的选择 (10)4.2控制器的选择 (11)4.3执行器的选择 (12)4.4控制器的作用方式 (13)4.5阀的开闭选择形式 (13)4.6工程整定 (14)参考文献: (15)第1章绪论1.1 概述汽包水位是锅炉运行的重要指标,是一个非常重要的被控变量。
维持水位在一定范围内是保障锅炉安全运行的首要条件，液位过高, 会使蒸汽带水过多, 汽水分离差, 使后续的过热器管壁结垢, 传热效率下降, 过热蒸汽温度下降, 严重时将引起蒸汽品质下降, 影响生产和安全; 水位过低又将破坏部分水冷壁的水循环, 引起水冷壁局部过热而损坏, 严重时会发生锅炉爆炸。
因此, 在锅炉运行中, 保证汽包水位在正常范围是非本设计是锅炉汽包水位控制系统的设计，锅炉汽包水位的良好控制是保证系统输出蒸汽温度稳定的前提。
经分析后采用三冲量的控制方式，。
1.2 锅炉的工作过程简介锅炉是工业过程中不可缺少的动力设备，锅炉的任务是根据外界负荷的变化，输送一定质量(汽压、汽温)和相应数量的蒸汽。
它所产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥等过程提供热源，而且还可以作为风机、压缩机、泵类驱动透平的动力源。
锅炉是由“锅”和“炉”两部分组成的。
“锅”就是锅炉的汽水系统，如图所示。
由省煤器3、汽包4、下降管8、过热器5、上升管7、给水调节阀2、给水母管1及蒸汽母管6等组成。
锅炉的给水用给水泵打入省煤器，在省煤器中，水吸收烟气的热量，使温度升高到本身压力下的沸点，成为饱和水然后引入汽包。
汽包中的水经下降管进入锅炉底部的下联箱，又经炉膛四周的水冷壁进入上联箱，随即又回入汽包。
水在水冷壁管中吸收炉内火焰直接辐射的热，在温度不变的情况下，一部分蒸发成蒸汽，成为汽水混合物。
汽水混合物在汽包中分离成水和汽，水和给水一起再进入下降管参加循环，汽则由汽包顶部的管子引往过热器，蒸汽在过热器中吸热、升温达到规定温度，成为合格蒸汽送入蒸汽母管。
“炉”就是锅炉的燃烧系统，由炉膜、烟道、喷燃器、空气预热器等组成。
锅炉燃料燃烧所需的空气由送风机送入，通过空气预热器，在空气预热器中吸收烟气热量，成为热空气后，与燃料按一定的比例进入炉膛燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽。
然后经过过热器，形成一定的过热蒸汽，汇集到蒸汽母管。
具有一定压力的过热蒸汽，经过负荷设备调节阀供负荷设备使用。
与此同时，燃烧过程中产生的烟气，其中含有大量余热，除了将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还预热锅炉给水和空气，最后经烟囱排入大气。
61图1.1 锅炉的汽水系统第2章 锅炉汽包水位动态特性分析2.1汽包水位在给水流量W 作用下的动态特性图2.1是锅炉汽包水位在给水流量作用下，水位的阶跃响应曲线。
把汽包水位看作单容量无自衡过程，水位的阶跃响应曲线如图中的Hl 线。
t W H1HtH图2.1 给水流量作用下水位阶跃响应但是由于给水温度比汽包内饱和水的温度低，所以给水流量增加后，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，水位的变化就完全反映了由于汽包中储水量的增加而逐渐上升。
因此，实际水位曲线如图中的万线，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。
用传递函数表示时nS T S k s W s H S G )1()()()(111+== 2-1 式中K1—反应速度，即给水流量改变单位流量时水位的变化速度，单位为毫米/秒或(吨/小时)。
从式2-1可知，汽包水位在给水流量作用下的动态特性由一个积分环节和一个滞后环节所组成，K1、T1的数值可通过实验测试求得，数值的大小同锅炉的结构有关。
有些锅炉当给水量增加时，在较长的一段时间里，汽包水位并不增加，有一较长的起始惯性段，对于这种锅炉用式2-2来表示它的动态特性，误差较大，这时可选用下面近似计算：s e Sk s W s H τ-=0)()( 2-2 式中，τ —给水量扰动后的纯滞后时间，对非沸腾式省煤器的锅炉，τ 这时为30至100秒;对于沸腾式省煤器的锅炉，τ 为100至200秒;K0一水位的反应速度。
给水温度越低，时滞τ 亦越大。
总之，汽包水位调节对象在给水量作用下，具有纯迟延和惯性，无自衡能力。
具体特性可用二种形式来描述，究竟采用何种形式，可根据锅炉结构和汽化强度来定。
2.2汽包水位在蒸汽流量D 扰动下的动态特性在蒸汽流量刀扰动作用下，水位的阶跃响应曲线如图2.1所示。
当蒸汽流量突然增加，从锅炉的物料平衡关系看，蒸汽流量D 大于给水量矶水位应下降，如图中曲线H1。
但实际并非如此，由于蒸汽用量增加，瞬间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的H2线。
因此，实际的水位曲线为H1+H2，即为图中的H 。
从图中可以看出，当蒸汽负荷增加时，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“虚假水位”。
当汽水混合物中汽泡容积与负荷相适应达到稳定后，水位才反映出物料的不平衡，开始下降。
应该指出，当负荷阶跃改变时，水面下汽泡容积变化引起的水位变化是很快的，图2.3中H2的时间常数只有10~20秒。
蒸汽流量扰动时，水位变化的动态特性可表示为:nf S T k S k s D S H s G )1()()()(222++-== 2-3式中，Kf 响应速度，即蒸汽流量变化单位流量时，水位的变化速度，单位为毫米/秒或(吨/小时)。
K 响应曲线玩的放大系数T2 响应曲线的时间常数HH1H2Ht图2-2.蒸汽流量扰动下水位阶跃响应“虚假水位”变化的幅度与锅炉的汽压与蒸汽量有关，对于一般100一230吨/小时的中高压锅炉，如负荷阶跃变化10%时，“虚假水位”现象可使水位变化达30一40毫米。
由于“虚假水位”现象属于反向特性，其出现的水位最大偏差很难依靠调节来克服，如果要求水位波动不能太大，只有限制负荷D的变化速度或限制负荷一次变化量。
由此可见，汽包水位调节对象在蒸汽流量扰动下，非但没有自平衡能力，而且存在着“虚假水位”现象，“虚假水位”的变化速度很快，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，在设计调节系统时必须考虑。
第3章锅炉汽包水位的控制方案3.1单冲量控制方式单冲量水位控制方式原理图及方框图如图3-1所示它是汽包水位自动调节中最简单、最基本的一种形式。
它引入汽包水位作为反馈量，是典型的单回路定值控制系统。
当蒸汽用量突然增加时，应该加大给水量以满足负荷需求；但是由于假水位现象，导致控制器会先减小给水量来抑制瞬间的水位升高，随着假水位消失，汽包水位会在负荷增加和给水量减少的双重作用下，产生严重的水位下降，甚至发生危险。
对于小型锅炉，由于蒸汽负荷变化时假水位的现象不明显，如果再配上一些联锁报警装置，这种单冲量控制系统能满足要求。
对于负荷变动较大的大，中型锅炉，单冲量控制系统不能保证水位稳定，难以满足水位控制要求和生产安全。
因此，该控制方案不适用于负荷变动较大的情况。
图3-1单冲量控制控制系统框图3.2双冲量控制方式双冲量控制系统是以锅炉汽包水位测量信号作为主控信号, 以蒸汽流量信号作为前馈信号构成的“前馈—反馈”控制系统。
系统方框图见图3-2图3-2双冲量控制控制系统框图引入蒸汽流量来校正不仅可以补偿“虚假水位”所引起的误动作, 而且能使给水调节阀的动作及时, 从而提高控制质量。
但这里的前馈仅为静态前馈, 若要考虑两条通道在动态上的差异, 则还需要引入动态补偿环节。
在给水压力比较平稳时, 采用双冲量控制就能达到控制要求。
双冲量水位自动控制系统存在的问题有: 一是对于给水系统的扰动不能直接补偿。
当给水量发生扰动时, 要等到汽包水位信号变化时才能通过调节器操作执行调节, 滞后时间长, 水位波动大。
二是调节阀的工作特性不是完全线性的, 因此, 要做到静态补偿就比较困难。
3.3三冲量控制方式为进一步改善控制品质，引入给水流量信号，构成三冲量控制系统，如图3-3 ，3-4所示。
所谓三冲量，值得是引入了三个测量信号：汽包水位、给水流量和蒸汽流量。
三冲量控制本质上时前馈-串级复合控制系统：主回路实现水位调节，副回路使给水流量能适应负荷和水位要求。
在稳定状态下,液位测量信号为给定值，液位调节器的输出，蒸汽流量及给水流量三个信号通过加法器得到输出电流。
若在某一时刻，蒸汽负荷突然增加，蒸汽流量变送器的输出电流增加，加法器的输出电流减少，从而会开大给水调节阀，与此同时出现了虚假液位现象，液位调节器输出电流将增大。
由于进入加法器的两个信号相反，蒸汽流量变送器的输出电流会抵消一部分虚假液位输出电流，所以虚假液位所带来的影响将局部或全部被抵消。
待虚假液位过去,水位开始下降，液位调节器输出电流开始减小，此时它与蒸汽流量信号变化的方向相反，因此加法器的输出电流减小，此时要求增加给水量以适应新的负荷需要并补充液位的不足。
调节过程进行到液面重新稳定在给定值，给水量和蒸发量达到新的平衡为止。
当蒸汽负荷不变，给水量本身因压力波动而变化时，加法器的输出相应变化，调节阀门开度直至给水量恢复到所需的数值为止。
由于引进了蒸汽流量和给水流量两个辅助冲量，起到了“超前信号”的作用，使给水阀一开始就向正确的方向移动，因而可减小液位的波动幅度，抵消虚假液位的影响，并可缩短过渡过程时间。
三冲量调节系统能及时克服负荷(蒸汽量)和给水流量的干扰作用，调节精度较高，适用于汽包容积较小、负荷和给水干扰较大的场合。
目前已得到了应用，实践证明效果良好。
图3-3三冲量液位控制系统框图V-1图3-4 三冲量液位控制原理图3.4我选择的控制方式我选三冲量的控制方式作为本次设计控制方式。
三冲量控制系统具有如下优点: 一是相对单冲量和双冲量控制系统, 其控制品质最好, 能有效地满足系统对快速性、稳定性、准确性的要求。
二是能有效地避免“虚假水位”现象。
第4章仪器仪表的选择与参数的整定4.1液位变送器的选择选则1151/3351DP差压变送器1151/3351DP差压变送器的关键原材料、元器件和零部件均源自进口或合资生产，整机经过严格组装和测试。
该产品具有设计原理先进、品种规格齐全、安装使用简便等特点。