鍋爐汽包水位的控制

1、鍋爐汽包水位的控制,鍋爐生產(chǎn)中重要的動力設(shè)備。汽包液位是鍋爐運行中的一個重要監(jiān)控參數(shù),它反映了鍋爐負荷與給水的平衡關(guān)系。,水位過高——影響汽水分離效果，使飽和蒸汽帶水過多，使過熱蒸汽溫度下降，并且影響過熱器的運行。,水位過低——可能全部汽化，甚至爆炸產(chǎn)生危險。,這就要求汽包液位在一定范圍內(nèi),適應(yīng)各種工況的運行。,鍋爐汽包水位的控制,影響鍋爐液位的因素：,1、加熱汽化,2、蒸汽負荷波動,3、給水量波動,汽包水位的動態(tài)特性影響因素多主

2、要討論水流量、蒸汽流量—L 特性,鍋爐汽包水位的控制,①    給水流量W—L 階躍響應(yīng)H曲線 ，相當于積分加純滯后環(huán)節(jié) 給水溫度越低，純滯后時間越大,W,H,H1,H,τ,t,t,曲線H——汽包水位，開始上升，然后再下降，“虛假水位”現(xiàn)象,鍋爐汽包水位的控制,② 蒸汽流量D—L,曲線H1——D突然增加，物料平衡，水位下降,曲線H2——D突然增加，瞬間汽包壓力下降

3、，水沸騰加劇，氣泡增加，水位上升,,,,,,H1,H2,H,③    對給水擾動控制滯后,鍋爐汽包水位的控制,（1）單沖量控制系統(tǒng),汽包水位的單回路控制， “單沖量”—汽包水位,適用于負荷小的鍋爐,三個問題：,①    不能克服虛假水位帶來的后果,②    對蒸汽負荷的變化控制不靈敏,一旦負荷急劇變化,虛假液位的出現(xiàn),調(diào)節(jié)器就會誤以為液位升高而關(guān)

4、小供水閥門。影響了生產(chǎn)甚至造成危險。,鍋爐汽包水位的控制,（1）單沖量PID控制系統(tǒng),液位設(shè)定,,PID,給水調(diào)節(jié)閥,液位檢測,前饋（蒸汽流量）—反饋（汽包水位）控制系統(tǒng),鍋爐汽包水位的控制,（2）雙沖量控制系統(tǒng),為了克服虛假水位現(xiàn)象，引入蒸汽流量，“雙沖量”,液位,鍋爐汽包水位的控制,液位設(shè)定,,PID,給水調(diào)節(jié)閥,液位檢測,（2）雙沖量PID控制系統(tǒng),,蒸汽流量,在單沖量的基礎(chǔ)上,再加一個蒸汽沖量,以克服“虛假液位”。其中調(diào)節(jié)閥為氣

5、關(guān)閥,液位調(diào)節(jié)器采用正作用,調(diào)節(jié)器輸出信號在加法器內(nèi)與蒸汽流量信號相減。雙沖量實際上是前饋與反饋調(diào)節(jié)相結(jié)合的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。當負荷突然變化時,蒸汽的流量信號通過加法器,使它的作用與水位信號的作用相反;假液位出現(xiàn)時,液位信號a 要關(guān)小給水閥, 而蒸汽信號b 是開大給水閥,這就能克服“虛假液位”的影響。但是如果給水壓力本身有波動時,雙沖量控制也不能克服給水量波動的影響。,在雙沖量基礎(chǔ)上，進一步克服給水干擾，引入給水流量信號,,,,,,,,,,,,

6、,,,加法器,,,,,,,,,,,,,蒸汽,LC,FC,給水流量,I’F,蒸汽流量,I,鍋爐汽包水位的控制,（3）三沖量控制系統(tǒng),液位,鍋爐汽包水位的控制,所示的鍋爐汽包液位的三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。即在兩沖量的基礎(chǔ)上加一個給水流量的沖量 ,使它與液位信號的作用方向一致,這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于引進了液位、給水流量及蒸汽流量三個參數(shù),叫做三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。,根據(jù)三個沖量在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中引入位置不同,三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)有多種方案,下面討論一種常見的三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng):

7、蒸汽流量和給水流量前饋與汽包液位反饋所組成的三沖量系統(tǒng)。    圖中所示的三沖量系統(tǒng),汽包液位是被控變量,是主沖量信號,蒸汽流量和給水流量是輔助沖量信號。系統(tǒng)將蒸汽流量和給水流量前饋到汽包液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)中去,一旦蒸汽流量或給水流量發(fā)生波動,不是等到影響到液位才進行調(diào)節(jié),而是在這兩個流量改變之時就能通過加法器立即去改變調(diào)節(jié)閥開度進行校正,故大大提高了液位這個被調(diào)參數(shù)的調(diào)節(jié)精度。,鍋爐汽包水位的控制,在穩(wěn)定狀態(tài)

8、下,液位測量信號等于給定值,液位調(diào)節(jié)器的輸出,蒸汽流量及給水流量等三個信號,通過加法器得到的輸出電流為:I0 = K1 I1 - K2 I2 + K3 I3式中, I1 為液位調(diào)節(jié)器的輸出電流; I2 為蒸汽流量變送器的電流; I3 為給水流量變送器的電流; K1 、K2 、K3 分別為加法器各通道的衰減系數(shù)。設(shè)計K2 I2 = K3 I3此時I0 正是調(diào)節(jié)閥處于正常開度時所需要的電流信號(為了安全調(diào)節(jié)閥必須用氣關(guān)閥) 。假定在某一時刻

9、,蒸汽負荷突然增加,蒸汽流量變送器的輸出電流I2 相應(yīng)增加,加法器的輸出電流I0 就減少,從而開大給水調(diào)節(jié)閥。但是與此同時出現(xiàn)了假液位現(xiàn)象,液位調(diào)節(jié)器輸出電流I1 將增大。由于進入加法器的兩個信號相反, 蒸汽流量變送器的輸出電流I2 會抵消一部分假液位輸出電流I1 , 所以, 假液位所帶來的影響將局部或全部被克服。,待假液位過去,水位開始下降,液位調(diào)節(jié)器輸出電流I1 開始減小,此時,它與蒸汽流量信號變化的方向相反,因此加法器的輸出電流I

10、0 減小,意味著要求增加給水量,以適應(yīng)新的負荷需要并補充液位的不足。調(diào)節(jié)過程進行到液面重新穩(wěn)定在給定值,給水量和蒸發(fā)量達到新的平衡為止。當蒸汽負荷不變,給水量本身因壓力波動而變化時,加法器的輸出相應(yīng)變化,去調(diào)節(jié)閥門開度,直至給水量恢復(fù)到所需的數(shù)值為止。由于引進了蒸汽流量和給水流量兩個輔助沖量,起到了“超前信號”的作用,使給水閥一開始就向正確的方向移動, 因而大大減小了液位的波動幅度,抵消了虛假液位的影響,并縮短了過渡過程時間。,鍋爐汽包