锅炉汽包水位的自动控制

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1、锅炉汽包水位的自动控制王智（洛阳石汕化工程公司仪电室，河南洛阳471003）摘要：木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；三冲量中图分类号：TQ054文献标识码：B文章编号：1009-4725（2003）08-0020-04AutomaticControloftheLevelofBoilerBubbleWANGZhi（LuoyangPetrochemicalEngineeringCo-,Luo

2、yang471003,China）AbstracThepaperintroducedthedynamiccharactcristicsofthelevelofboilerbubble.Thecharacteristicsofautomaticcontrolschemeswithonevariableortwovariablesorthreevariableswerediscussed,aswellassomeproblemsconcernedinengineering.Theautomaticcontrolschemeofbo

3、ilerbubblewiththreevariableswasrecommendedspecially.Keywords：thelevelofboilerbubble;dynamiccharacteristics;automaticcontrolschemes;onevariable;twovariables;threevariables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

4、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，其屮主要的因素是锅炉蒸发量（蒸

5、汽流量S）和给水流量1.1汽包水位在给水流量作用下的动态特性,见图2：4—T—►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I」曲线。但山丁•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，水位就山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

6、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t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：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。当蒸汽流量S突然增加时，从锅炉的物料平衡关系来看，蒸汽量S大于给水量W,水位应下降，如图中曲线LU但实际情况并非这样，由于蒸汽用量增加，瞬间必然导致汽包压力的下降。汽包内水的沸腾突然加剧，水中汽泡迅速增加，由于汽泡容积增加而使水位变化的曲线如图中L2所示。而实际显示的水位响应曲线L为L1+L2。从图上可以看出，当

7、蒸汽负荷增加时,虽然锅炉的给水量小于蒸发量，但在一开始时，水位不仅不下降反而上升，然后再下降（反之，蒸汽流量突然减少时，则水位先下降，然后再上升），这种现象称Z为“虚假液位”。应当指出的是：当负荷突然变化时，水位下汽泡容积变化而引起水位的变化速度是很快的，一般为10〜20秒。“虚假液位”的变化幅度与锅炉的汽包压力和蒸发量有关。对于产汽量100t/h〜230t/h的中高压锅炉，当负荷变化10%时，“虚假液位”可达30〜40mmo“虚假液位”现象属于反向特性，变化速度很快，变化幅度与蒸发量扰动大小成正比，也与压力变化速度成正比，这

8、给控制带來一定困难，在设计控制方案时，必须加以注意。1.3汽包水位在炉膛热负荷作用下的动态特性当燃料量突然增加时，传给锅炉水的热量也增多，上升管的蒸发强度增大，使蒸发面下的汽泡膨胀，液位上升，随之蒸汽流量及汽包压力增加，但是给水流量并没增加，因而这种液位变化也属于“虚假液位”