汽包水位三冲量调节系统
汽包水位三冲量给水调节的工作原理
汽包水位三冲量给水调节系统1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号；2、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、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成；3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号，如图所示。
其中，汽包水位H是主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量信号qm.S是前馈信号，其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差。
当给水流量变化时，测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信号qm.w作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
4、在大、中型火力发电厂锅炉汽包水位的变化速度比较快，“虚假水位”现象较为严重，为了达到生产过程中对汽包水位调节的质量要求，因而广泛采用了三冲量汽包水位调节系统。
5、关于测量信号接入调节器的极性说明：当信号值增大时要求开大调节阀，该信号标以“”号；反之，当信号值减小时要求关小调节阀，该信号标以“－”号。
在给水调节系统中，当蒸汽流量信号增大时，要求开大调节阀，该信号标以“”号；给水流量信号增大时，要求关小调节阀，该信号标以“－”号；当汽包水位升高时，差压减小，水位测量信号减小，要求关小调节阀，则该信号标以“”号。
直流炉没有三冲量啊，没有汽包，在直流状态下给多少水就产生多少汽的，是通过中间点温度来调整锅炉燃水比的！单冲量三冲量切换条件：一般用给水流量来划分，小于200t/h（30%,我们300MW机组就是这样）时为单冲量，大于则为三冲量为啥要到30％负荷时，电泵由单冲量切到三冲量啊？要防止汽包的虚假水位。
在低负荷的时候，单冲量主要是给系统上水，在高负荷时，给水的任务就是维持汽包水位。
220t_h循环流化床锅炉汽包水位三冲量调节的分析与整定
αDγD = γwαw
(6)
一般蒸汽流量变送设备的斜率 γD 等于给水流
量变送设备的斜率γw ,则
αD = αW
(7)
即蒸汽流量前馈装置的传递系数 (蒸汽流量信号
的灵敏度)αD 等于给水流量反馈装置的传递系数αw 。 413 串级三冲量给水控制系统的分析和整定
(1) 控制原理 : 串级三冲量给水控制系统的控
4 三冲量控制系统原理分析及实现
411 原理分析 锅炉汽包三冲量液位控制系统是在双冲量液位
控制基础上引入了给水流量信号 ,由水位 、蒸汽流量 和给水流量组成了三冲量液位控制系统 ,汽包水位 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 ,实质上三冲量控制系统是前馈 加反馈控制系统 ,可分为单级和串级两种控制系统 。
图 2 单级三冲量给水系统的内回路方框图
内回路方框图如图 2 所示 , 可以把内回路作为 一般的单回路系统进行分析 。应将副回路处理为具 有近似比例特性的快速随动系统 , 以使副回路具有 快速消除内扰及快速跟踪蒸汽流量的能力 。如果把 调节器以外的环节等效地看作被控对象 , 那么被控 对象动态特性近似为比例环节 以 保证内回路不振荡为原则 , 一般 Ti ≤100 s 。给水流 量反 馈 装 置 的 传 递 系 数 ( 给 水 流 量 信 号 的 灵 敏 度)αw 可任意设置一个数值 ,得到满意的 δ值 , 如果 以后αw 有必要改变 ,则相应地改变δ值 ,使αw/ δ保 持试探时的值 ,以保证内回路的开环放大倍数不变 ,
三冲量汽包水位控制原理及应用教程
三冲量汽包水位控制原理及应用教程本文详细介绍汽包水位三冲量控制系统的原理及控制策略，文章内容通俗易懂、图文并茂，可作为三冲量汽包水位控制系统设计和应用教程使用。
锅炉汽包水位是锅炉生产过程的主要工艺指标，同时也是保证锅炉安全运行的主要条件之一。
汽包水位过高，使蒸汽产生带液现象，不仅降低蒸汽的产量和质量，而且还会使过热器结垢，或使汽轮机叶片损坏；当汽包水位过低时，轻则影响水汽平衡，重则烧干锅炉，严重时会导致锅炉爆炸事故的发生。
所以锅炉水位是一个极为重要的被控变量。
在具体工艺生产过程中，常常由于蒸汽负荷的波动和给水流量的变化打破汽包内的平衡状态，对汽包水位造成干扰，最终导致假液位。
所谓“冲量”实际就是变量，多冲量控制中的冲量，是指引入系统的测量信号。
在锅炉控制中，主要冲量是水位。
辅助冲量是蒸汽负荷和给水流量，它们是为了提高控制品质而引入的。
1、三冲量控制的引入目前锅炉汽包水位调节常采用单冲量、双冲量及三冲量等三种调节方案，现分别对它们的基本原理和特性加以讨论。
①单冲量水位调节系统单冲量水位调节系统的原理如图1所示。
由图1可知，这种类型的水位调节系统，是一个典型的单回路调节系统，被调参数是汽包水位，调节参数是锅炉的给水量。
它适用于停留时间较长(亦即蒸发量与汽包的单位面积相比很小)，负荷变化小的小型锅炉(一般为10t/h以下)。
但对于停留时间较短，负荷变化大的系统就不适应了。
图1 单冲量水位调节原理 图2 单冲量水位调节系统控制策略从图2可以看出：单冲量水位调节系统控制策略由汽包水位测量差压变送器、PID调节器和调节阀(或变频器)构成。
当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由于汽包内蒸汽压力瞬间下降，水的沸腾加剧，汽泡量迅速增加，汽泡不仅出现于水的表面，而且出现于水面以下，由于汽泡的体积比水的体积大许多倍，结果形成汽包内液位升高的现象。
因为这种升高的液位不代表汽包内储液量的真实情况，所以称为“假液位”。
此时PID 调节器会错误地认为测量值升高，从而关小给水调节阀，减小给水量。
汽包水位三冲量给水调节系统
汽包水位三冲量给水调节系统1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号;2、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、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成;3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号，如图所示。
其中，汽包水位H是主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值;蒸汽流量信号qm.S是前馈信号，其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量;蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差。
当给水流量变化时，测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信号qm.w作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
4、在大、中型火力发电厂锅炉汽包水位的变化速度比较快，“虚假水位”现象较为严重，为了达到生产过程中对汽包水位调节的质量要求，因而广泛采用了三冲量汽包水位调节系统。
5、关于测量信号接入调节器的极性说明:当信号值增大时要求开大调节阀，该信号标以“+”号;反之，当信号值减小时要求关小调节阀，该信号标以“,”号。
在给水调节系统中，当蒸汽流量信号增大时，要求开大调节阀，该信号标以“+”号;给水流量信号增大时，要求关小调节阀，该信号标以“,”号;当汽包水位升高时，差压减小，水位测量信号减小，要求关小调节阀，则该信号标以“+”号。
3.1 汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的范围内变化。
汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接地表示了锅炉负荷和给水的平衡关系。
维持汽包水位是保持汽机和锅炉安全运行的重要条件。
3.2 汽包水位被控对象的扰动有四个来源，包括给水量方面的扰动为内部扰动;其余的如蒸汽负荷的扰动、燃料量的变化及汽包压力的变化等为外部扰动。
三冲量控制系统详解
换热器的反馈控制方案
蒸汽
HV, RV
TC
工艺介质
cp, RF , T1
T2
凝液
假设主要干扰为RF，T1
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控制方案比较
蒸汽
HV, RV
TC
工艺介质
cp, RF , T1
T2
凝液
反馈控制方案
FF
RF
蒸汽
HV, RV
工艺 介质
cp, RF , T1
T2
凝液
前馈控制方案
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谢谢大家
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汽包水位作为主调（PID调节器）的输入信号 ，去抑制水位本身的偏差。副调（外给定调节 器）使用了一个反馈信号（给水流量）和一个 前馈信号（蒸汽流量），以消除扰动和虚假水 位。
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锅炉汽包水位的控制
汽包水位的单回路控制， “单冲量”—汽包水位
蒸汽
适用于负荷小的锅炉
汽包
三个问题： ① 不能克服虚假水位带来的后果
后者是对主被控变量有显著影响的干扰量，是完全不受控制作用 约束的独立变量，引入前馈的目的是为了补偿原料油流量对炉出 口温度的影响。
功能上：
前馈控制器与串级控制的副控制器担负不同的功能。
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三冲量调节控制策略
汽包水位三冲量调节系统使用的三个冲量分别 是汽包水位、给水流量和蒸汽流量。
分析比较
T2C
T1C
燃料
原油
Gff
Σ
T1C
串级控制系统
燃料 原油
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前馈-反馈控制系统
分析比较
结构上： 串级控制：内外两个反馈回路组成
汽包锅炉给水三冲量控制
第一节 第二节 第三节 被调对象的动态特性 给水调节系统的类型 给水调节系统实例
第一节 被调对象的动态特性 The Dynamic Characteristics of Controlled Object
? 掌握被调对象的动态特性是设计和整定好自动调节系统的前提。
∙
给水自动调节系统被调对象的示意图:
∙
被调量Ｈ变化的主要原因： （１）给水量Ｗ； （２）蒸汽量Ｄ； （３）锅炉燃烧率。
汽包水位(steam drum level)变化原因示意图
一．给水量Ｗ扰动时的动态特性
? 给水量Ｗ扰动时，汽包水位Ｈ的变化过程可以分别从两个 角度加以分析： 1、仅仅从物质平衡的角度来分析； 2、仅仅从热平衡的角度来分析。
图7-19是某电厂300MW汽轮发电机组中的给水全程自动调 节系统简图。
调节系统采用了一台额定出力为100%的汽动变速泵和 一台额定出力为50%的电动变速泵。
调节系统接受三个测量信号：汽包水位、给水流量和汽 轮机调节级后压力。其中，汽包水位信号的修正和补偿是通 过汽包压力信号来实现的。 图中含有串级三冲量给水调节系统，1#调节器是主调 节器，2#和3#调节器是副调节器，分别控制电动泵、汽动泵 以及旁路阀。图中含有两个单冲量调节系统，也分别控制电 动泵、汽动泵和旁路阀，其中4#调节器控制电动泵与旁路阀， 5#调节器控制汽动泵。单冲量和三冲量之间的切换是由逻辑 控制组件实现的，
方框图为： 方框பைடு நூலகம்为：
串级三冲量给水自动调节系统的整定步骤如下： 串级三冲量给水自动调节系统的整定步骤如下： 1．内回路(inner loop)整定
汽包三冲量液位调节系统参数整定实例分析
式中
FI 509. P V
汽 包 出 口 蒸 汽 流 量;
FI 510. P V
进入过热高压蒸 汽中的降温水 流
量; FI 126. P V 高压 汽 包 给 水 流量 ; LC005A. MV 汽包液位调节器的操作输出值。
收稿日期 : 2009- 1- 26( 修改稿 ) 。 作者简介 : 韩 平 ( 1956 ) , 男 , 河北衡水人 , 现任中海石油建
6 后续问题分析与对策 由于生产装置于 2008 年 9 月 1 日进行了为期 10 天的停车检修 , 其间按计划更换了蒸 汽转化炉 催化剂, 同时 DCS 和部分现场仪表也进行了例行 检查与维护。恢复生产之后 , 操作人员投用该三冲 量时发现不够稳定 , 开始以为是负荷低和调整频繁 所致 , 过了一段时间加满负荷后再试仍不正常。尤 其令人不解的竟几次出现瞬间两阀动作方向相反 的现象, 典型记录曲线如图 3 所示。
了由 4 个调节器和相应功能块共同组成的增强型高压汽包液位调节方案 , 使并联的两个锅炉给水阀按不同方式一起作用 , 这样 不但增强了系统的调节能力 , 而且大大提高了被调参数的稳定性。着重介绍了该复杂调节系统的原理及参数整定过程 , 分析了 实际运行中发生异常波动的原因 , 叙述了修改 PID 参数的方法与 效果 , 并提 供有历史 趋势记录 图表加以 说明。对于相 类似的 三冲量复杂调节系统的功能扩充和调整操作 , 具有一定的借鉴和参考作用。
[ 2]
。
5. 1 单参数液位控制的参数整定 由 LC005B 的作用能够看出其与传统 PID 调节 于功能上并无区别, 只要按经验数据大致调试即可。 难点在于 FC126A, 先要确定大阀相对于小阀的行程 比例, 然后求证出变增益的相关数值。 5. 1. 1 试验两阀动作行程比 首先 , 检查组态和预设的各项参数, 注意把变 增益设置为不会发生作用, 否则首次调试就出现变 增益影响的局面将很难收拾。 然后 , 切换到单参数液位控制模式。L C005B 置自动, 保持 FC126A 手动状态, 看小阀动作情况。 当小阀动作幅度较大时 , 适当手动改变 F C126A 的 M V 值补充小阀调节作用的不足。反复几个回合 后, 大体算一下大阀相对于小阀的动作行程比值。 例如小阀开度变化了 20% , 大阀开度变化了 4% , 得此比值为 5。 5. 1. 2 试验大阀调节器参数 按照得到的比值推算大阀调节器的比例度, 如 果 L C005B 比例度为 100% , 则依以上得到的比值
电厂锅炉汽包水位的三冲量调节
电厂锅炉汽包水位的三冲量调节锅炉是化工生产中重要的动力设备。
汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数,它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。
汽包液位过高会造成蒸汽带水影响过热器运行,影响汽水分离效果;水位过低会造成锅炉水循环的破坏,影响省煤器运行,容易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸。
这就要求汽包液位在一定范围内,适应各种工况的运行。
影响汽包液位的因素除了加热汽化这一正常因素外,还有蒸汽负荷和给水流量的波动。
当负荷突然增大,汽包压力突然降低,水就会急剧汽化,出现大量气泡,形成了“虚假液位”。
水位自动调节用水位信号去调节给水阀开度，当水位升高，关小给水阀，降低给水流量；当水位降低，开大给水阀，增大给水流量。
为了使使水位稳定，将主汽流量和给水流量参与调节。
这就是锅炉汽包液位的三冲量调节系统。
这种调节系统由于引进了液位、给水流量及蒸汽流量三个参数,叫做三冲量调节系统。
原理下图中所示的三冲量系统,汽包液位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量和给水流量是辅助冲量信号。
系统将蒸汽流量和给水流量前馈到汽包液位调节系统中去,一旦蒸汽流量或给水流量发生波动,不是等到影响到液位才进行调节,而是在这两个流量改变之时就能通过加法器立即去改变调节阀开度进行校正,故大大提高了液位这个被调参数的调节精度。
在稳定状态下,液位测量信号等于给定值,液位调节器的输出,蒸汽流量及给水流量等三个信号,通过加法器得到的输出电流为:I0 = K1 I1 - K2 I2 + K3 I3式中,I1 为液位调节器的输出电流;I2 为蒸汽流量变送器的电流;I3 为给水流量变送器的电流;K1 、K2 、K3 分别为加法器各通道的衰减系数。
设计K2 I2 = K3 I3此时I0 正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号。
假定在某一时刻,蒸汽负荷突然增加,蒸汽流量变送器的输出电流I2 相应增加,加法器的输出电流I0 就减少,从而开大给水调节阀。
但是与此同时出现了假液位现象,液位调节器输出电流I1 将增大。
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汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上，即三个被控变量对应一个调节器。
工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值；
蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作；
给水流量作为反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，
使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节
阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量
FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位
的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减
小，从而保持水蒸汽平衡。