汽包水位调节及排污
2009.5.14
目录
热工述语
影响汽包水位变化的因素
定排作用及操作注意事项
连排作用及操作注意事项
热工述语
调节对象:被调节的生产过程或设备称为调节对象.
被调量:表征征税过程进行情况是否正常而需要加以调节的物理量称为被调量,如压力、水位等。
给定值：被调量所应保持的数值称为给定值。
扰动：引起被调量变化的各种因素称为扰动。在系统内部产生的称为内扰；在系统外部产生的扰动，称为外扰。、
调节系统：由调节对象和调节器组成。调节对象的动态特性是指对象的平衡状态被破环后，其输出信号与输入信号之间的关系。
热工调节对象的分类：
有自平衡能力和无自平衡能力；按容量的多少分，一类是简单的热工调节对象，称为单容对象（例如锅炉汽包、除氧器的储水箱等）；另一类是复杂的热工调节对象，称为多容对象（例如表面式加热器、过热器等）。
有自平衡能力对象：自平衡率(ρ)：调节对象受到扰动后，基其平衡状态被破坏后，这种不需要外加调节，而只是依靠被调量自身的变化自己又重新恢复平衡的性质，称为对象的自平衡特性。具有自平衡特性的对象称的有自平衡能力的对象。
无自平衡能力对象：对象在受到扰动后，被调量不能自动稳定下来，即不能自动恢复平衡，因此没有自平衡特性。这种对象称为无自平衡能力的对象。
给水全程控制系统指的是锅炉启停及正常运行中均能实现自动控制的给水控制系统.
循环倍率：循环回路中的水流量G（吨/时）与回路中产生的蒸汽量D（吨/时）之比，叫做循环倍率K。K＝它说明一吨水在循环回路中要循环多少次才能全部变成蒸汽．
循环倍率的意义：每产生一吨蒸汽需要多少循环水量在回路中流动，或者说在上升管出口获得一吨蒸气，需要在上升管入口送进多少吨水．Ｋ值越大，在上升管出口段汽水混合物中水所占的份额就越大，则水循环越安全．Ｋ值过大，则产生的蒸汽量又太少，不能满足锅炉蒸发量的需要，而且将过分地减弱循环，故Ｋ值不能过大．Ｋ值越小，在上升管出口段汽水混合物中水所占的份额越小，而蒸汽所占的份额则越大，这样将使管子冷却条件恶化，管壁金属容易超温，同时管内还容易积盐，对水循环不利，故Ｋ值也不能过小．
蒸汽干度（Ｘ）：上升管出口的汽水混合物重量中蒸汽重量所占的份额叫做汽水混合物（湿蒸汽）的干度或简称蒸汽干度，它说明上升管中蒸汽含量的多少．Ｘ＝＝
控制汽包水位的意义
汽包水位作为表征锅炉安全运行的一个重要参数，水位过高或过低将导致严重后果。
外扰：主要是指外界负荷的正常增减及事故情况下的大幅度减负荷。它具体反映在汽轮机所需蒸汽量的变化。
内扰：指炉内燃烧工况的变动。
影响汽包水位的因素
一个是锅炉外部发生的扰动（如负荷的改变）；另一个是锅炉内部发生的扰动（如燃烧工况的改变）。汽包水位变化的剧烈程度，不仅与扰动量的大小有关，而且还与扰动速度的大小有关。
主要因素：锅炉负荷、燃烧工况和给水压力。
汽包虚假水位的形成
虚假水位即不真实水位，当外扰引起汽包压力突然降低时，由于锅水饱和温度下降到较低的饱和温度，使锅水放出大量热量而蒸发，锅水内的气泡增多，汽水混合物体积膨胀，促使水位很快上升，形成高虚假水位；当外扰引起汽包压力突升时，则相应的饱和温度突升，使一部分热量耗用于加热锅水，即原饱和水变为未饱和水而用于蒸发锅水的热量相应减少，锅水中的汽泡减少，汽水混合物体积收缩，导致水位很快下降，形成低虚假水位.
虚假水位的因素：锅炉工况的变动、炉膛灭火及安全门动作。
锅炉负荷扰动
在给水量(G)不变时,汽包水位(H)先升高再降低;汽包压力(P)下降;蒸汽量(D)升高后保持稳定;
当锅炉负荷突然增加时,汽压将很快下降。这时一方面使汽水混合物比容增大；另一方面使饱和温度降低。由于饱和温度的降低，使蒸发管金属和炉水放出部分热量，生成更多的蒸汽，锅炉水容积中蒸汽含量增加，汽水容积膨胀，促使水位很快上升，形成虚假水位。虚假水位的产生只是暂时的，因为锅炉负荷增加，使炉水消耗量增加，但这时的给水量并没有随负荷增加而增加，因此水位会随之逐渐降低；反之，当锅炉负荷突然降低时，出现的情况与上述相反。
处理方法
当负荷突然增加时，水位暂时很快上升，从物质不平衡的情况看，蒸发量大于给水量，炉水不是多了而是相对少了，水位是很快下降的。因此一般的处理方法是首先增加煤，强化燃烧，恢复汽压，然后再适当加大给水，以满足蒸发量的需要。但是如果虚假水位很严重，亦即水位上升幅度很大，不加限制就会造成满水事故时，还是应该先适当地减少给水量，同时强化燃烧，恢复汽压力，在水位停止上升时再加大给水量，恢复正常水位。
燃烧工况
燃烧突然增加时，在给水量不变时，汽包水位先升后降；汽压升高；
燃烧减弱与上述相反。
给水流量W扰动下水位变化的动态特性
对汽包水位产生干扰的主要有给水流量、蒸汽流量、燃料量和汽包压力，其中以给水扰动、汽机负荷扰动较为严重。
由曲线H可知，当给水量产生扰动时，水位并未立即变化，而存在着一定的迟延。
对于非沸腾式省煤器时，迟延时间约为30～100S，而对于沸腾式约为100 ～200S。
蒸汽流量扰动下水位变化的动态特性
水位实际响应曲线H=H1+H2
当汽机用汽量增加亦即负荷增加时，虽然汽包的进水量小于蒸发量，但是一开始水位不降反而迅速上升，这就是所谓的“虚假水位”,这是由于负荷增加时，主汽压下降，水面下面汽泡的容积增加很快，当汽泡容积与负荷相适应并达到稳定后，水位就主要随蒸发里和给水量物质不平衡的关系而下降。应当注意：当负荷突然改变时，汽泡容积改变而引起水位的改变是非常快的。
锅炉全程自动给水控制系统要求
实现全程给水控制采用改变给水管路阻尼和改变给水泵转速来改变给水量。
由于机组在不同负荷下呈现不同的对象特性，控制系统要能适应这样的特性。
全程给水控制系统工作范围宽，对各信号的测量提出的精确度要求。
在多种调节方式的复杂切换中必须保证无扰切换。
给水全程控制系统必须适应机组定压和滑压运行工况，必须适应冷态启动和热态启动情况。
给水控制系统的种类
单冲量给水自动调节系统
三冲量给水自动调节系统
?单级三冲量给水自动调节系统
?串级三冲量给水自动调节系统
我厂采用的控制方案
机组启动和低负荷（20%）时采用单冲量控制
机组高负荷（30%）运行时采用串级三冲量控制
汽包水位控制系统中的汽包水位信号是差压式水位计测量的经过压力和温度校正的信号。
三取中模块功能：该功能块首先对采集进来的三个信号进行两两比较，找出其中的最大、中间和最小值，并确认输入信号的有效性。三个信号均有效时，输出为中间值；中间值无效时，输出最大和最小值的平均值；最大值无效时，输出另两个中的小值；最小值无效时，输出另两个中的大值。
汽包水位单冲量调节示意图
单冲量控制系统的特点
优点：结构简单。
缺点：不能克服虚假水位的不利影响，不能克服给水流量自发变化带来的影响 汽包水位串级三冲量调节示意图
内回路:由给水量信号和给水调节阀所形成的回路称为给水调节系统的内回路.
作用:快速消除内扰,稳定给水量。
外回路：由被调量水位信号所形成的闭合反馈回路称为外回路。
作用：对水位起最后校正作用。因此又称为三冲量双回路给水自动调节系统。
三冲量信号的作用
蒸汽流量信号：负荷前馈信号,它快于水位偏差信号，起前馈调节作用，能有效地克服虚假水位的影响。
给水流量信号：介质反馈信号，动态时能及时反映调节效果并消除给水流量的自发扰动。稳态时与蒸汽流量信号保持平衡，以适应负荷的变化。
汽包水位信号：主调信号，在调节中起校正作用，使稳态时汽包水位等于给定值。
串级三冲量的整定
主调节器的整定原则：校正水位，消除静态偏差的过程应该缓慢，使得给水流量不致过分超调和反复波动。
副调节器的整定原则：能迅速消除给水流量自发扰动并及时反映调节效果，避免给水流量过大的超调和反复震荡。
设置单、三冲量切换的原因及特点
锅炉启动或低负荷：蒸汽流量的测量误差；给水流量的测量误差；虚假水位小；汽、水流量差。
特点：主、副调节器的任务不同，相对独立,便于参数整定能很好的完成调节系统的三个指标：稳定性、快速性、准确性，对大扰动有很好的抗冲击性；安全性较好。
单、三冲量的切换
给水全程控制系统在不同的负荷下，采用不同的控制方式。根据蒸汽流量（0-1080t/h）的大小，实现单、三冲量的切换：
在升负荷过程中，蒸汽流量〈30%时采用单冲量控制；蒸汽流量≥30%时采用三冲量控制。
在降负荷过程中，蒸汽流量≤20%时采用单冲量控制；蒸汽流量有效负荷〉20%时采用三冲量控制。
不同负荷下，控制汽包水位的设备选择
蒸汽流量〈15%时，由低负荷给水调门LAB10CV003接受汽包水位信号，调节给水量，维持汽包水位，给水旁路阀LAB10AA004关闭，电泵变速调节给水调门前后的差压（差压调节）。
蒸汽流量在15%至30%之间时，电泵接受汽包水位信号，采用变速调节，调节给水量，维持汽包水位（单冲量调节）。
蒸汽流量≥30%时，电泵接受三冲量调节信号，采用变速调节，调节给水量，维持汽包水位。电泵可以带负荷至50%（三冲量调节）。
蒸汽流量〉50%时，汽泵投运，接受三冲量调节信号，维持汽包水位（三冲量调节）。
给水由旁路切换至主旁路
切换条件：机组负荷大于30%，或给水旁路调节阀开度大于75%，与（给水旁路调节阀在自动位置）与（给水泵在差压自动方式）与切换按钮DCS软压板。
切换过程：1、给水泵切除差压自动方式，投入三冲量自动方式。
2、给水旁路调节阀切至手动方式。
3、自动开启主给水电动门。
4、主给水电动门全开后切换结束。
5、全关主给水旁路调节阀。
在程控进行的任何一个阶段出现给水泵三冲量ＰＩＤ切手动的条件时，程控结束并复位。
给水由主路切至旁路
切换条件：机组负荷小于27%与切换按钮（与升负荷阶段切换使用同一个）。
切换过程：开启旁路调节阀到75%位置。
2、自动程控缓慢关闭主路电动门，
3、主路电动门关闭后切至差压控制方式，
4、投入给水旁路调节阀自动。
在程控进行的任何一个阶段出现给水泵三冲量ＰＩＤ切手动的条件时，程控结束并复位。
定排作用及注意事项
当水处理设备不完善或工作不正常时，给水的浑浊度较大，给水含有一定的数量泥沙，給水进入锅炉后，由于蒸发，炉水中的泥沙含量越来越多，如果不定期排出，上升管因堵塞得不到良好的冷却，有爆管的危险。另一方面，加入锅炉的药剂与炉水中的钙、镁离子生成的水渣如不定期排出，同样存在堵塞水冷壁上升管的危险。
泥沙和水渣比水重，所以，定期排污管接在锅炉水循环系统的最低点－－水冷壁下联箱上。进行定期排污能迅速调整炉水品质。
值得注意的是：锅炉在正常运行中，由于炉水在不断循环，泥沙和水渣并不能完全沉淀下来，而是悬浮在水中与炉水一块循环，定期排污并不能将泥沙和水渣彻底清除。停炉后，随着锅炉的冷却，水循环逐渐减弱以致停止，炉水中的泥沙和水渣也慢慢沉淀下来，所以，停炉关闭主汽门后1小时和8小时各定期排污一次，不但可以将炉水中的泥沙和水渣排出，而且还可以有效防止定期排污管堵塞。
五沙热电锅炉定期排污系统如下图所示
定期排污操作及注意事项：
1.定期排污每夜班进行一次，或根据化学要求进行。
2.一般情况下锅炉定期排污与锅炉事故放水、除氧器事故放水不能同时进行。
3.定期排污应在锅炉运行工况稳定时进行，不要与锅炉吹灰、制粉系统启停等操作同
时进行。
4.定期排污必须经值长、主控同意后方可进行。
5.开始排污时，应先对各排污管进行疏水暖管，防止水冲击，如发生水冲击，应关闭
排污门，待水冲击消除后再进行排污。
采用程控排污时，按程序进行。
6.采用手控排污时，应逐点进行，每点不超过 30秒，严禁两点同时排污。
7.定期排污完毕后，应向主控、值长汇报。
8.定期排污过程中如机组发生异常情况或排污系统故障后，应立即停止排污。
连排作用及操作注意事项
蒸汽品质的好坏与炉水的含盐量有很大关系。虽然经过除盐的给水中含盐量很少，但是由于炉水的强烈蒸发，炉水的含盐量比给水大得多。为了保证蒸汽品质，炉水的含盐量不得超过一定数量。蒸汽含盐量很小，可以忽略不计。因此，排污水中的含盐量等于进入锅炉的給水的总含盐总时，炉水的含盐量可以维持在某一水平上不变。如果锅炉不排污，由于炉水强烈蒸发，炉水浓度必然越来越大，蒸汽品质必然恶化。
连续排污量与蒸发量之比值称为排污率。
连排操作注意事项：
1.连续排污投入前，应联系值班员，确认连排扩容器处在投运状态。
2.投连续排污时应缓慢，防止水击振动。
3.正常运行中，连排调整阀应投自动，并应根据化学要求，对连排流量进行调整。
4.连排的投入、解列原因和时间应做准确记录。
5.炉水水质恶化或连排扩容器故障时，应开启连排管道至定排扩容器的手动门，进行
排污。
（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）