三冲量在锅炉汽包液位控制中的应用

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1、第28卷第15期万方数据’．甘肃科技眦28ⅣD．152012年8月G明8uscience蛐dTechnolo科A垮2012三冲量在锅炉汽包液位控制中的应用贾志清，罗炜(兰州石化设备维修公司，甘肃兰州730060)摘要：三冲量控制主要是指锅妒汽包液位控制中，分别引入汽包滚位、蒸汽流量和给水漉量3个信号，经过一定运算后，共同控制一个调节阀(给水阀)；液位信号是被控变量，是反映锅炉汽包工作状态的主要工艺指标，也是保证锅炉安全工作的必要指标；引入蒸汽流量信号是为了及时克服蒸汽流量波动对汽包液位的影响，并有效地克服由于“假液位”

2、现象引起的控制系统误动作；引入绘水流量信号的目的是为了将给水流量信号作为副变量，利用串级控制系统中副回路克服干扰的快速性来及时地克服给水压力变化对汽包液位的影响。关键词：汽包液位；蒸汽负荷；给水流量；假液位；三冲量控制中围分类号：1研36，锅炉汽包液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。液位过高，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；当液位过低时，轻则影响水汽乎衡，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

3、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，对汽包液位造成干扰，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，是指弓l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。l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3种调节方案，现分别对它们的基本原理和特性加以讨论。1．1单冲量水位调节系统单冲量水位调节系统的原理如图l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

4、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10∥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。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，由汽包省绘图l单冲量水位调节原理LT液位变送器，Lc液位调节器．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“

5、假液位”。此时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。等到这种暂时汽化现象一旦平稳下来，由于蒸汽量的增加，给水量反而减少，会使水位严重下降，甚至降到液位危险区。造成事故。。为了克服由于蒸汽负荷量波动造成“假液位”的现象，我们把蒸汽流量的信号引入汽包液位调节系统，这样就构成了双冲量调节系统。1．2双冲量水位调节系统．双冲量水位调节系统的原理如图2所示。双冲量液位调节系统是在单冲量液位调节的基础上，引入了蒸汽流量作为前馈信号来消除“假液位”对调节的不良影响，它是采用互补原理对“假液位”现象进行控制的。

6、当出口蒸汽流量突然增大时，它将使液位上升(假液位)，这时调节系统根据第15期贾志清等：三冲量在锅炉汽包液位控制中的应用万方数据6l图2双冲量水位调节原理LT液位变送器，LC液位调节器，兀’流量变送器，Y运算器．变化量大小，使给水量也增大一个数值。当给水量突然增大时，将使汽包液位下降(假液位)。这样，经过叠加作用，将使汽包液位基本维持不变，从而达到克服假液位的目的。缩短了过渡过程的时间，改善了调节系统的静态特性。这是一个前馈一反馈的调节系统。它能在给水压力比较平稳时，克服只是由于负荷频繁变化的工况下较好地完成液位控制任务

7、。(此调节系统比较适合用于30∥h以下的锅炉)。但当给水量频繁扰动时，控制系统却不能及时反映给水侧的扰动，存在一定滞后。若给水母管压力经常有波动，给水调节阀前后压差无法保持正常，给水调节对象却没有自平衡能力。此时的双冲量调节系统还是无法满足汽包液位的正常调节。为了克服由于给水压力扰动的现象，我们将给水流量的信号也引入汽包液位调节系统，这样就构成了三冲量调节系统。1．3三冲量水位调节系统三冲量水位调节系统是在单冲量调节系统和双冲量调节系统的基础上又引入了给水流量信号。此时的调节系统利用汽包液位、蒸汽流量、给水流量三个参数

8、进行液位调节。蒸汽流量作为前馈信号；汽包水位为主参数，给水流量为副参数构成串级回路。它是一个前馈一串级调节系统。这种调节系统宜用于大型锅炉，因为锅炉容量越大，汽包的相对容水量越小，允许波动的蓄水量就更小。如果给水中断，可能在很短的时间内就会发生危险；这样就对汽包水位控制提出更高的要求。锅炉液位三冲量控制系统的组成形式较多，现分析如