冲量控制系统原理
串级三冲量控制系统在汽包液位控制的应用
串级三冲量控制系统在汽包液位控制的应用锅炉是重要的动力设备，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，汽包液位的控制质量优劣将在很大程度上影响着锅炉的生产安全及经济效益。
1、汽包液位控制的重要性在锅炉稳定运行过程中，汽包液位(以下简称液位)的控制是最重要的环节之一。
液位过高会影响汽水分离的效果，产生蒸汽带液现象;液位过低会破坏水循环，严重时会烧坏锅炉。
当蒸汽负荷突然增大时，锅炉会出现暂时的压力下降，水的沸腾加剧，导致液位上升，这就产生了虚假液位。
这时本应把给水量加大，但如果采用简单的单冲量调节系统，就会根据这个假液位而错误地把锅炉给水调节阀关小，减少给水量，等到汽水达到新的动态平衡时，液位就下降了许多，远离给定值，甚至使锅炉发生危险。
如果蒸汽负荷骤降，它的变化过程和结果与上述相反，从而使汽包液位发生较大的波动。
由此可以看出，影响液位的主要因素是锅炉的汽水平衡。
为了克服负荷变化引起的液位大幅度波动，消除假液位的影响，提前消除蒸汽流量对液位的干扰，除了主调节回路的液位变量以外，还引入了作前馈信号的蒸汽流量和作串级副回路测量信号的给水流量两个辅助变量。
而主调节回路(以下简称主回路)、副调节回路(以下简称副回路)及前馈控制构成了锅炉汽包的串级三冲量控制系统，其中三冲量分别指汽包液位、蒸汽流量和给水流量这三个变量。
2、串级三冲量控制系统原理串级三冲量控制系统结构见图1。
串级三冲量控制系统由主回路和副回路及前馈控制组成。
副回路由流量测量元件(图1中用孔板表示)、给水流量变送元件、分流器、副调节器、执行器、给水调节阀构成，主回路由液位测量变送元件、主调节器、加法器和副回路的相关部分构成，前馈控制由流量测量元件(图1中用喷嘴表示)、差压变送器构成。
图1 串级三冲量控制系统结构从图1可以看出，主、副调节器串联使用，共同排除干扰，稳态时保持液位为给定值。
由给水流量反馈形成的副回路，其任务是及时反映调节效果和迅速消除给水流量的自发性扰动。
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。
锅炉汽包水位双冲量控制系统的设计
锅炉汽包水位双冲量控制系统的设计1.控制系统简介本设计的控制系统采用水位双冲量控制方式，可以对锅炉汽包水位进行精确控制，避免水位过高或过低对锅炉的安全运行造成影响。
该系统采用PLC作为控制核心，通过传感器、执行机构等装置对锅炉水位进行监测和控制。
2.系统功能及原理本系统的目标是使锅炉汽包的水位保持在设定范围内，系统的基本原理是通过控制进水閥和排水閥来实现。
当水位过低时，PLC控制进水閥打开，控制排水閥关闭；当水位达到设定范围时，PLC控制进水閥关闭，控制排水閥打开，使水位回到设定范围内。
为了确保系统的安全可靠，系统还设有过高和过低水位报警功能，当水位超过设定范围时，系统会发出报警信号，通知操作人员及时处理。
3.系统硬件设计本系统的主要硬件组成包括：PLC控制器、进水閥和排水閥执行机构、水位传感器、过高和过低水位报警器以及人机界面等。
其中，PLC控制器作为系统的核心部件，负责对各项参数进行调节和控制；进水閥和排水閥执行机构通过PLC控制器实现对水位的精确控制；水位传感器用来监测锅炉水位；过高和过低水位报警器用来检测水位是否超出设定范围，防止系统发生突发故障；人机界面则提供操作界面和状态显示等功能。
4.系统软件设计本系统的软件设计主要包括PLC程序设计和人机界面设计两个部分。
PLC程序设计通过Ladder图编程，实现对进水閥和排水閥的控制、锅炉水位的监测和控制、过高和过低水位报警等功能。
人机界面设计则采用HMI编程，实现了系统参数设置、水位状态显示、报警信息显示等功能，使操作人员可以直观地了解系统的运行状态和水位情况。
5.系统测试在系统测试过程中，需要对各个硬件装置进行功能测试和配合测试，检验系统的性能和稳定性。
同时还需要进行错误检测和故障排除，确保系统能够正常运行并满足设计要求。
6.系统优化在系统运行中，可能会出现一些问题或者需要改进的地方，需要进行系统调试和优化，以提高系统的可靠性和性能。
同时还需要对系统进行定期维护，保证系统的正常运行。
三冲量水位控制系统
三冲量水位控制系统三冲量控制系统，以汽包水位为主控制信号，蒸汽流量为前馈控制信号，给水流量为反馈控制信号组成的控制系统。
三冲量水位控制系统如图 3-5。
（a）原理图(b)框图图3-5 三冲量水位控制系统现代工业锅炉都向着大容量高参数的方向发展，一般锅炉容量越大，汽包的容水量就相对越小，允许波动的蓄水量就更少。
如果给水中断，可能在很短的时间内就会发生危险水位；如果仅是给水量和蒸汽量不相适应，也可能在几分钟呢出现缺水和满水事故，这样对汽包水位要求就更高了。
三冲量控制系统，采用蒸汽流量信号对给水流量进行前馈控制，当蒸汽负荷忽然变化时，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确方向移动，即蒸汽流量增加，给水调节阀开大，抵消了“虚假水位”引起的反向动作，因而减小了水位和给水流量的波动幅度。
当由于水压干扰使给水流量改变时，调节器能迅速消除干扰。
如给水流量减少，调节器立即根据给水流量减小的信号，开大给水阀门，使给水流量保持不变。
I/O 分配表和PLC 外部接线图根据系统的 I/O 点数，并考虑富裕量及今后系统的扩展升级和工艺控制等问题，本系统设计采用三菱公司的 FX2N-48MR 型作为主机，FX2N-48MR 型是三菱公司的典型产品，具有功能强大，处理速度快、容量大等优点，属于高性能小型机，系统 I/O 总点数为 16点，输入、输出均为 8 点，配置扩展单元后可增加 I/O 点数。
根据上述关于 PLC 控制系统的基本单元输入和输出信号统计，制定 I/O 分配表，具体对应关系如下表 4-2 所示。
模拟量模块输入地址分配表如表 4-3 所示。
表4-2 PLC I/O 分配表表4-3 模拟量模块输入地址分配表图 4-2 PLC 外部接线。
串级三冲量控制系统
串级三冲量控制系统对于给水控制通道迟延和惯性较大的锅炉采用串级控制系统将具有较好的控制质量，调试整定也比较方便，因此，在大型汽包锅炉上可采用串级三冲量给水控制系统。
1、系统结构和工作原理串级三冲量给水控制系统如图所示。
串级三冲量给水控制系统：其给水控制的任务由两个调节器来完成，主调节器PI采用比例积分控制规律，以保证水位无静态偏差。
主调节器的输出信号和给水流量、蒸汽流量信号的都作用到副调节器PI2。
一般串级控制系统的副调节器可采用比例调节器，以保证副回路的快速性。
串级系统主、副调节器的任务不同，副调节器的任务是用以消除给水压力波动等因素引起的给水流量的自发性扰动以及蒸汽负荷改变时迅速调节给水流量，以保证给水流量和蒸汽流量的平衡；主调节器的任务是校正水位偏差。
这样，当负荷变化时，水位稳定值是靠主调节器PI1来维持的，并不要求进入副调节器的蒸汽流量信号的作用强度按所谓“静态配比”来进行整定。
恰恰相反，在这里可以根据对象在外扰下“虚假水位”的严重程度来适当加强蒸汽流量信号的作用强度，从而改变负荷扰动下的水位品质。
可见，串级三冲量系统比单级三冲量系统的工作更合理，控制品质要好一些。
2、串级三冲量给水系统的分析和整定下图是串级三冲量给水系统的方框图。
这个系统也是由两个闭合回路的前 馈部分组成的。
系统组成如下：1、由给水流量W 、给水流量变送器γW、给水流量反馈装置αW 、副调节器PI2、执行器K Z 和调节阀K μ组成副回路。
2、由被控对象W 01（S ）水位测量变送器γH 、主调节器PI1和副回路组成主回路。
3、由蒸汽流量信号D ，以及蒸汽流量测量变送器γD 及蒸汽流量前馈控制部分。
（1）副回路的分析和整定根据串级控制系统的分析整定方法，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。
用试探的方法选择副调节器的比例带δ2，以保证内回路不振荡为原则，在试探时，给水流量反馈装置的传递函数αW 可任意设置一个数值，得到满意的δ2值，如果αW 以后有必要改变，则相应地改变δ2值，使αw/δ2保持试探时的值，以保证内回路的稳定性。
三冲量控制原理和调节过程
三冲量控制原理和调节过程1. 引言大家好，今天我们聊聊一个听起来有点高大上的话题——三冲量控制原理和调节过程。
哎，别着急，听上去复杂，其实这就像我们日常生活中的调味品，调得好，味道鲜美，调不好，就得捏着鼻子吞下去。
就像咱们喝酒，有时候你得先闻一下，再慢慢品尝，才能知道这酒的好坏。
三冲量控制原理也差不多，咱们一起来看看吧！2. 三冲量控制原理2.1 什么是三冲量？好啦，先说说什么是三冲量。
简单来说，三冲量就是指在控制系统中，影响系统的三种主要力量。
这就像是一个小团体，大家都得齐心协力，才能把事情做好。
你想想，家里做饭的时候，火候、调料和食材缺一不可，才能做出美味的菜肴。
三冲量也是这样，分别是：输入冲量、输出冲量和反馈冲量。
2.2 输入、输出与反馈那么，输入冲量就好比是我们向系统里加的“原料”，比如说电压、温度或者是压力。
这些原料越多，系统的表现也可能越好，但可不能过量哦，不然就像炒菜时油倒多了，油烟四起，最后难以下咽。
接下来是输出冲量，就是你得到的结果，可能是电流、温度变化或者别的什么。
最后，反馈冲量就像是你品尝菜肴后的感受，告诉你要不要再加点盐，还是该降点火。
通过反馈，我们可以调整输入，达到最优的控制效果。
3. 调节过程3.1 调节的重要性说到调节，这可是重中之重！想想，如果你的饭煮过头了，那可真是欲哭无泪。
所以，调节过程就是为了确保我们的输出结果能够跟上我们的需求。
这就像你跟朋友约会，如果你们俩的步伐不一致，那可真是个尴尬。
控制系统也是一样，调节得当，系统运行得就稳稳的，反之则可能出现“失控”的局面。
3.2 调节方法说到调节，常用的方法可多着呢！比如说PID控制，这可是行业里的明星，像极了电影里的大明星，风头无二。
PID分别代表比例（P）、积分（I）和微分（D），就像是菜谱里的调料，三者搭配得当，才能让菜肴出彩。
比例控制就像是你对菜肴的直观判断，积分控制则是对过往经验的累积，而微分控制就好比是你对当前状况的快速反应。
冲量的应用及原理
冲量的应用及原理1. 冲量的定义冲量是物理学中的一个重要概念，它描述了物体在一段时间内由于外力的作用发生的动量变化。
冲量的单位是牛秒(N·s)。
冲量可以在物理学中应用于各种领域，包括运动学、动力学、碰撞等。
2. 冲量的计算方法冲量的计算方法非常简单，只需要将物体的质量(m)与其速度变化量(Δv)相乘即可。
冲量的计算公式如下：冲量(I) = 质量(m) × 速度变化量(Δv)3. 冲量的应用冲量在物理学中有多种应用，下面将列举一些常见的应用场景。
3.1 运动学冲量可以用来描述物体的速度变化情况。
在运动学中，冲量可以表示一个物体在某一时间段内速度的变化量，即冲击。
例如，如果一个物体在某个时间段内收到一个冲量，它的速度将发生变化。
3.2 动力学冲量在动力学中有着重要的应用。
根据牛顿第二定律，物体的加速度可以表示为冲量与物体质量之间的比值。
因此，冲量的大小与物体的加速度有着密切的关系。
3.3 碰撞在碰撞过程中，冲量是一个非常重要的概念。
碰撞中的冲量可以决定物体的反弹程度和方向。
根据冲量的定理，物体的冲量在碰撞前后保持守恒，这意味着碰撞中物体互相之间的冲量之和始终为零。
3.4 阻力和冲量当一个物体受到阻力作用时，阻力是以冲量的形式传递给物体的。
根据牛顿第三定律，作用力与反作用力大小相等，方向相反。
因此，物体受到阻力作用时，它会产生一个与阻力大小相等、方向相反的冲量。
4. 冲量原理冲量原理是关于冲量守恒的基本原理。
它认为在一个系统中，物体在相互作用过程中所受到的冲量之和等于零。
冲量原理可以用来解释许多物理现象，如碰撞、爆炸等。
5. 结论冲量是物理学中一个重要的概念，它可以用来描述物体在一段时间内的动量变化情况。
冲量在运动学、动力学、碰撞等领域有广泛的应用。
冲量的计算方法非常简单，只需要将物体的质量与速度变化量相乘。
冲量原理认为，在一个系统中，物体在相互作用过程中所受到的冲量之和等于零。
通过对冲量的应用和原理的了解，我们可以更好地理解物体的运动规律和相互作用过程，为解决各种物理问题提供依据。
锅炉三冲量控制方法原理
三冲量控制原理根据三个冲量在调节系统中引入位置不同,三冲量调节系统有多种方案,下面讨论一种常见的三冲量调节系统:蒸汽流量和给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量系统。
图1 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。
图1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: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K2I2 = K3I3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。
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I2 会抵消一部分假液位输出电流I1, 所以, 假液位所带来的影响将局部或全部被克服。
待假液位过去,水位开始下降,液位调节器输出电流I1 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I0 减小,意味着要求增加给水量,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,去调节阀门开度,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, 因而大大减小了液位的波动幅度,抵消了虚假液位的影响,并缩短了过渡过程时间。
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冲量控制系统原理 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
锅炉三冲量控制原理及调节过程。
原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。
汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量的波动是引起汽包液位LIA2104变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量
FA2101作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。
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。
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。
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。