锅炉汽包水位的控制与调整

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。

摘要锅炉是典型的复杂热工系统，目前，中国各种类型的锅炉有几十万台，由于设备分散.管理不善或技术原因，使多数锅炉难以处于良好工况，增加了锅炉的燃料消耗，降低了效率。

锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工锅炉安全. 稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于高蒸汽品质.减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有要意义。

锅炉汽包水位髙度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。

因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。

在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，就会影响自然循环的正常进行，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞，致使金属管壁局部过热而爆管。

无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格控制水位在规定范围之内。

维持汽包水位在给定范围内是保证锅护和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正常运行的主要指标之一。

水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增多，蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击，引起轴封破损、叶片断裂等事故。

同时会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机叶片上的结垢。

水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。

这些后果都是十分严重的。

随着锅炉容量的增加，水位变化速度愈来愈快，人工操作愈来愈繁重，因此对汽包水位实现自动调节提出了迫切的要求。

汽包水位的控制是锅炉控制的一个难点，目前，对汽包水位控制大多采用常规PID 控制方式，传统的常规PID控制方式是根据控制对象的数学模型建立，由于锅炉水位系统存在非线性.不确定性时滞和负荷干扰.非最小相位特征等，其精确的数学模型往往无法获得而且常规PID控制的参数是固定不变的，难以适应各种扰动及对象变化，其控制效果往往难以满足要求，控制效果不理想。

锅炉汽包水位控制系统设计一、引言锅炉汽包水位控制系统是锅炉控制系统中的一个重要部分，它对保证锅炉运行安全稳定起着至关重要的作用。

水位过高或过低都会对锅炉运行产生不良的影响。

因此，本文将详细介绍锅炉汽包水位控制系统的设计方法和关键技术。

二、系统结构1.水位传感器：水位传感器是用来测量锅炉汽包中的水位高度的装置，常用的有浮子式水位传感器和电容式水位传感器，它能将水位高度转换成电信号传给水位控制器。

2.控制阀：控制阀根据水位控制器的信号来调整供给水的流量，保持锅炉汽包的水位稳定在设定水位范围内。

常用的控制阀有电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。

3.水位控制器：水位控制器是锅炉汽包水位控制系统的核心部件，它接收来自水位传感器的信号，并根据设定的水位范围和控制策略来输出控制信号给控制阀。

水位控制器采用PID控制算法，综合考虑系统响应速度和稳定性。

4.操作界面：操作界面提供了对水位控制系统的监控和调节功能，包括显示当前锅炉汽包水位、设定水位范围、控制方式选择等。

操作界面通常包括触摸屏和物理按键等。

三、系统设计1.水位传感器的选择：根据锅炉汽包的实际情况选择合适的水位传感器。

浮子式水位传感器适用于低压锅炉，安装简单可靠；电容式水位传感器适用于高压锅炉，具有高精度和抗干扰能力。

2.控制阀的选择：根据系统需要选择合适的控制阀。

电动调节阀适用于小型锅炉，可以实现精确的控制；气动调节阀适用于大型锅炉，具有快速响应和稳定性好的特点；液动调节阀适用于需要高压力和高流量的锅炉，具有良好的密封性能。

3.水位控制器的设计：根据锅炉汽包水位控制的需求，选择合适的水位控制器。

水位控制器应具有高可靠性、抗干扰能力和快速响应等特点。

在PID控制算法中，根据锅炉汽包水位变化的特性和系统响应要求来调节控制参数，提高控制系统的稳定性和响应速度。

4.操作界面的设计：操作界面应具有友好的人机交互界面，能够直观地显示当前水位、设定范围和系统运行状态。

锅炉汽包水位变化的影响因素与调节分析作者：冯春雷来源：《中国新技术新产品》2014年第09期摘要：本文对影响汽包水位变化的主要因素进行了分析，并进一步论述了锅炉汽包水位的控制和调节，使其维持在恒定范围内，以适应不同工况的运行。

关键词：锅炉；汽包水位；影响因素；调节分析中图分类号：TK22 文献标识码：B一、影响锅炉汽包水位变化的主要因素锅炉运行中，汽包水位主要受锅炉燃烧本身和外界负荷的影响，处于不断的变化。

无论是蒸发设备的物质平衡关系被破坏，还是工质状态发生变化，都会影响水位发生变化。

同时，扰动量的大小和扰动的速度也会影响水位的变化。

为有效控制水位，保证机组安全运行，需分析引起水位变化的各种因素。

1 安全门动作和锅炉负荷变化的影响。

锅炉负荷是指锅炉蒸发量，要想维持锅炉内的水位稳定在恒定范围，需要保证蒸发量与给水量之间的平衡关系。

当安全门动作或锅炉的负荷增加时，如果加水不及时或给水量不变，导致汽包压力下降，汽水比容增大，汽水混合物体积膨胀，水位虚假上升，为恢复气压而过分加强燃烧，增大蒸发消耗，水位开始下降，形成先高后低的态势。

当安全门回座或负荷降低时，水位的变化过程则相反。

2 燃烧工况变化的影响。

燃烧工况的变化，通常是由于燃烧不良、给煤量不稳定造成的。

在外界负荷和给水量不变时，炉内燃烧加强，气泡增多，体积膨胀，水位上升，随着继续加热，饱和温度随之上升，气泡减少，水位下降，出现水位暂时升高而后下降的现象；反之，出现水位暂时降低而后升高。

因此，水位波动的大小，与燃烧工况改变的强烈程度有直接关系。

3 给水压力变化的影响。

给水压力发生变化，导致给水流量的大小发生改变，从而破坏了给水量与蒸发量之间的平衡关系，引起水位变化。

给水压力与给水流量和水位的变化成正比，给水压力的增减决定着水位的升降。

若给水压力低于汽包压力，汽包则无法进水，造成锅炉严重缺水。

若给水压力波动过大，将使给水自动调节器失灵，无法发挥作用。

同时，给水泵故障、给水门故障、给水管道破裂等均使给水压力降低。