锅炉水位的自动控制PPT课件

锅炉水位自动调节系统最佳操作法工业革命以来，以蒸气为动力的设备到目前为止在工业生产中仍发挥着大的作用。

例如，动力厂供风车间的1#—3#汽轮机完成了对高炉的供风，在冶炼中起到了关键性的作用。

而做为汽轮机的动力来源—蒸汽，在生产中尤为重要，蒸汽是利用锅炉燃烧的热能将水加热汽化而生成的。

锅炉做为汽轮机的供汽设备，它所产生蒸汽质量是否合乎要求将直接影响到汽轮机的安全运行。

锅炉运行的稳定，确保了汽轮机能够可靠稳定的完成高炉的供风任务，使高炉稳产。

由此，对锅炉的有关参数的调节控制是一个关键性的问题，控制大体可分为三个方面：1、要保证蒸汽压力的恒定，温度达到一定程度；2、使锅炉在经济的工况下运行，对燃烧过程加以控制，保持合理的空气过剩系数，节约能源；3、使锅炉在安全的工况下运行，也就是对锅炉汽泡水位的控制。

其中，第三个方面是很重要的，它是自控系统在生产中的重要应用，实现了自动的水位调节，降低了人的劳动，提高了生产效率，确保了生产安全稳定性。

对于锅炉来讲，如果汽泡的水位过高，将使蒸汽带水，如果供汽给汽轮机，则会造成汽轮机叶片损坏，如果汽泡水位过低，锅炉将有被烧坏或发生爆炸的危险，可见，完成汽泡水位的调节是非常重要的，要完成对锅炉水位的调节，首先必须弄清楚调节的工作过程，那就是通过调节给水量的大小，来达到保证锅炉水位（1/2）不变的目的。

当负荷有所变化时，例如，汽量增大，即锅炉出汽量大，破坏了调节的动态平衡，使给水量与出汽量不平衡了，汽量多于水量，此时水位就要降低，把该水位偏差信号引入调节系统通过对其PID调节计算，输出与之相应的控制信号，传送到执行系统，通过执行机构调节组给水阀的开度，达到自动控制汽包水位的目的。

锅炉水位调节采用的是三冲量调节，其目的是为了克服“假水位”现象，保证调节的可靠性，准确性。

“假水位”现象，一般是由于负荷变化过大造成的，例如，当汽量突然加大时，汽包内产生大量汽泡将水位抬起，此时，实际水位并不高，而是由于汽泡过多造成水位假的升高。

锅炉水位的自动控制摘要:本文介绍了锅炉汽包水位的动态特性,单冲量、双冲量、三冲量控制方案的特点及工程中需注意的问题,着重介绍了汽包三冲量控制方案。

关键词:汽包水位;动态特性;控制方案;单冲量;双冲量;三冲量引言汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为: (1) 水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。

该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。

(2) 水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。

因此,锅炉汽包水位必须严加控制。

1 汽包水位的动态特性锅炉汽水系统结构如图1 所示。

汽包水位不仅受汽包(包括循环水管) 中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。

而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。

因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S) 和给水流量W。

1. 1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性,见图2 :图1 锅炉的汽水系统图2 给水流量作用下水位阶跃响应曲线上图所示是给水流量W 作用下,水位L 的阶跃响应曲线。

如果把汽包的给水看作单容量无自衡过程,水位阶跃响应曲线如上图L1 曲线。

但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,所以给水流量W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,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。

因此,实际水位曲线如图中L 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。

给水温度越低,时滞τ亦越大。

1. 2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性,见图3 :图3 蒸汽流量作用下水位阶跃响应曲线在蒸汽流量S 扰动作用下,水位的阶跃响应曲线如图3 所示。

1选题背景影响水位的因素主要有锅炉蒸发量、给水量、炉膛热负荷及汽包压力，除此之外，还有给水压力、汽轮机调节汽门开度、二次风分配等。

汽包锅炉给水控制系统的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，并使汽包中水位保持在一定的范围内。

保证水位控制在给定的范围内，对提高蒸汽品质、减少设备损耗、运行损耗和确保整个网络安全运行都具有重要意义。

因此，汽包水位是影响整个机组安全经济运行的重要因素，需要有一整套较好的控制方案，来实现汽包锅炉水位的自动控制。

2方案论证实现给水全程控制可以采用改变调节门开度，即改变给水管路阻力的方法来改变给水量，也可以采用改变给水泵转速，即改变给水压力的方法来改变给水量。

前一种方法节流损失大，给水泵的消耗功率多，不经济，故在一般单元机组的大型锅炉中都采用改变给水泵转速来实现给水控制，在给水控制系统中不仅要满足给水量调节的要求，同时还要保证给水泵工作在安全工作区内。

这就需要有两套给水控制系统来完成，即单冲量给水控制系统和三冲量给水控制系统。

该系统具有以下特点：两个调节器任务不同，参数整定相对独立。

副调节器的任务是当给水扰动时，迅速动作使给水量保持不变；当蒸汽量扰动时，副调节器迅速改变给水量，保持给水和蒸汽量平衡。

主调节器的作用是校正水位，这比单级三冲量给水控制系统的工作更为合理，故串级系统的调解质量比单级系统要好一些。

在负荷变化时，水位静态值是靠主调节器来维持的，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“静态对比”来进行整定。

恰巧相反，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，以便在负荷变化时，使蒸汽流量信号能更好地补偿虚假水位的影响，从而改变蒸汽负荷扰动下的水位控制质量。

对于虚假水位现象较严重的被控对象，这一点就显得更有意义。

当给水流量信号和蒸汽流量信号两个信号中由于变送器故障而失去一个信号，或变送器特性发生变化，和平衡关系失去时，主调节器由于积分作用可补偿失去平衡的电流，使系统暂时维持工作；而单级系统当，或因产生故障而失去时，则无法控制水位在额定值，因此，串级系统的安全性较好。