汽包液位的三沖量調節的應用分析

鍋爐是化工、電力生產中重要的動力設備。汽包液位是鍋爐運行中的一個重要監控參數，同時也是保證鍋爐安全運行的重要條件之一。它反映了鍋爐負荷與給水的平衡關系。汽包液位過高，汽包蒸汽上部空間減小會造成蒸汽帶水，影響過熱器運行及汽水分離的效果。不僅降低了蒸汽的產量和質量，而且會使過熱器結垢或使汽輪機葉片損壞;水位過低會造成鍋爐水循環破壞，影響省煤器運行，嚴重時容易使水全部汽化燒壞鍋爐甚至爆炸。這就要求汽包液位嚴格控制在一定范圍內，以期適應各種工況的運行。影響汽包液位的因素除了加熱汽化這一正常因素外，還有蒸汽負荷和給水流量的波動。當負荷突然增大，汽包壓力突然降低。水就會急劇汽化，出現大量汽包，形成“虛假液位”。

一、三沖量調節系統的概念：

水位自動調節作用水位信號去調節給水閥開度。當水位升高，關小給水閥，降低給水流量;當水位降低，開大給水閥，增大給水流量。為了使水位穩定，將主液流量和給水流量參與調節。這就是鍋爐汽包液位的三沖量調節系統。這種調節系統由于引進了液位，給水流量及蒸汽流量三個參數，叫做三沖量調節系統。

二、工作原理：

下圖一中所示的三沖量調節系統、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。系統將蒸汽流量與給水流量前饋到汽包液位調節系統中，一旦蒸汽流量或給水流量波動，不是等到影響液位才進行調節，而是在這兩個量改變之時就能通過DCS系統中加法器立即去改變調節閥開度進行校正。故大大提高了液位這個被調參數的調節精度，縮短調控時間。

三、分析：

在穩定狀態下，液位測量信號等于給定值，液位調節器的輸出及給水流量等三個信號，通過加法器得到的輸出電流為I0=K1I1+K2I2+K3I3

式中：

I1為液位調節器的輸出電流

I2為蒸汽流量變送器的輸出電流

I3為給水流量變送器的輸出電流

K1、K2、 K3分別為加法器各通道的衰減系數。

設計K2I2 =K3I3此時I0正是調節閥處于正常開度時所需的電流信號。假定在某一時刻，蒸汽負荷突然增加，蒸汽流量變送器的輸出電流I2相應增加，加法器的輸出電流I0就減少，從而開大給水調節閥。與此同時出現了虛假液位現象。液位調節器輸出電流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I1 會抵消一部分假液位輸出電流I2 ，所以虛假液位所帶來的影響將局部或全部被克服。

需要說明的是：由于汽包液位是主流量信號，故液位能否精確測量是關鍵。為了減少溫度和壓力帶來的測量誤差，我們采用了雙室平衡容器。

四、應用條件：

從上面分析可以看出三沖量調節系統能及時克服負荷(蒸汽流量)和給水流量的干擾作用，調節精度高，適用于汽包容積較小、負荷和給水干擾大的場合。單沖量適合在汽包容積較大負荷變化比較小的場合。因此在給水全程自動調節設計了兩套調節系統以便互相切換。主要是在開停爐過程中當負荷低于滿負荷的30%左右時，蒸汽流量信號很小、測量誤差相對較大。所以此時由單沖量控制，一旦滿足運行條件就改為三沖量調節系統控制。雙沖量調節適合于鍋爐容積較小給水壓力波動不大的場合，鍋爐汽包液位的三沖量調節系統在我們熱電220T循環硫化床鍋爐得到的應用，實踐證明效果良好。

五、結束語：

鍋爐汽包液位的精確控制不僅保證了鍋爐氣機安全經濟有效運行，同時能及時調節，未雨綢繆。在其他需要精密控制的設備也可因地制宜，借鑒使用，以期提高我們設備系統多因素干擾的自動化控制水平。