锅炉汽包水位的控制

锅炉汽包水位的控制第1页，共14页，2023年，2月20日，星期四锅炉汽包水位的控制影响锅炉液位的因素：1、加热汽化2、蒸汽负荷波动3、给水量波动第2页，共14页，2023年，2月20日，星期四汽包水位的动态特性影响因素多主要讨论水流量、蒸汽流量—L特性锅炉汽包水位的控制①

给水流量W—L

阶跃响应H曲线

，相当于积分加纯滞后环节给水温度越低，纯滞后时间越大τττWHH1

Hτ

tt第3页，共14页，2023年，2月20日，星期四曲线H——汽包水位，开始上升，然后再下降，“虚假水位”现象锅炉汽包水位的控制

②蒸汽流量D—L曲线H1——D突然增加，物料平衡，水位下降曲线H2——D突然增加，瞬间汽包压力下降，水沸腾加剧，气泡增加，水位上升H1H2H第4页，共14页，2023年，2月20日，星期四③

对给水扰动控制滞后蒸汽气泡省煤器给水LC锅炉汽包水位的控制（1）单冲量控制系统汽包水位的单回路控制，“单冲量”—汽包水位

适用于负荷小的锅炉

三个问题：①

不能克服虚假水位带来的后果②

对蒸汽负荷的变化控制不灵敏一旦负荷急剧变化,虚假液位的出现,调节器就会误以为液位升高而关小供水阀门。影响了生产甚至造成危险。第5页，共14页，2023年，2月20日，星期四锅炉汽包水位的控制（1）单冲量PID控制系统液位设定PID给水调节阀液位检测第6页，共14页，2023年，2月20日，星期四前馈（蒸汽流量）—反馈（汽包水位）控制系统锅炉汽包水位的控制（2）双冲量控制系统

为了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，“双冲量”加法器蒸汽

蒸汽流量LC给水液位第7页，共14页，2023年，2月20日，星期四锅炉汽包水位的控制液位设定PID给水调节阀液位检测（2）双冲量PID控制系统蒸汽流量在单冲量的基础上,再加一个蒸汽冲量,以克服“虚假液位”。其中调节阀为气关阀,液位调节器采用正作用,调节器输出信号在加法器内与蒸汽流量信号相减。双冲量实际上是前馈与反馈调节相结合的调节系统。当负荷突然变化时,蒸汽的流量信号通过加法器,使它的作用与水位信号的作用相反;假液位出现时,液位信号a要关小给水阀,而蒸汽信号b是开大给水阀,这就能克服“虚假液位”的影响。但是如果给水压力本身有波动时,双冲量控制也不能克服给水量波动的影响。第8页，共14页，2023年，2月20日，星期四在双冲量基础上，进一步克服给水干扰，引入给水流量信号加法器蒸汽LCFC给水流量I’F

蒸汽流量

I锅炉汽包水位的控制（3）三冲量控制系统

液位第9页，共14页，2023年，2月20日，星期四锅炉汽包水位的控制

所示的锅炉汽包液位的三冲量调节系统。即在两冲量的基础上加一个给水流量的冲量,使它与液位信号的作用方向一致,这种调节系统由于引进了液位、给水流量及蒸汽流量三个参数,叫做三冲量调节系统。

根据三个冲量在调节系统中引入位置不同,三冲量调节系统有多种方案,下面讨论一种常见的三冲量调节系统:蒸汽流量和给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量系统。

图中所示的三冲量系统,汽包液位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量和给水流量是辅助冲量信号。系统将蒸汽流量和给水流量前馈到汽包液位调节系统中去,一旦蒸汽流量或给水流量发生波动,不是等到影响到液位才进行调节,而是在这两个流量改变之时就能通过加法器立即去改变调节阀开度进行校正,故大大提高了液位这个被调参数的调节精度。

第10页，共14页，2023年，2月20日，星期四锅炉汽包水位的控制

在稳定状态下,液位测量信号等于给定值,液位调节器的输出,蒸汽流量及给水流量等三个信号,通过加法器得到的输出电流为:I0=K1I1-K2I2+K3I3式中,I1为液位调节器的输出电流;I2为蒸汽流量变送器的电流;I3为给水流量变送器的电流;K1、K2、K3分别为加法器各通道的衰减系数。设计K2I2=K3I3此时I0正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号(为了安全调节阀必须用气关阀)。假定在某一时刻,蒸汽负荷突然增加,蒸汽流量变送器的输出电流I2相应增加,加法器的输出电流I0就减少,从而开大给水调节阀。但是与此同时出现了假液位现象,液位调节器输出电流I1将增大。由于进入加法器的两个信号相反,蒸汽流量变送器的输出电流I2会抵消一部分假液位输出电流I1,所以,假液位所带来的影响将局部或全部被克服。第11页，共14页，2023年，2月20日，星期四待假液位过去,水位开始下降,液位调节器输出电流I1开始减小,此时,它与蒸汽流量信号变化的方向相反,因此加法器的输出电流I0减小,意味着要求增加给水量,以适应新的负荷需要并补充液位的不足。调节过程进行到液面重新稳定在给定值,给水量和蒸发量达到新的平衡为止。当蒸汽负荷不变,给水量本身因压力波动而变化时,加法器的输出相应变化,去调节阀门开度,直至给水量恢复到所需的数值为止。由于引进了蒸汽流量和给水流量两个辅助冲量,起到了“超前信号”的作用,使给水阀一开始就向正确的方向移动,因而大大减小了液位的波动幅度,抵消了虚假液位的影响,并缩短了过渡过程时间。锅炉汽包水位的控制第12页，共14页，2023年，2月20日，星期四液位设定PID给水调节阀液位检测蒸汽流量锅炉汽包水位的控制（3）三冲量PID控制系统

给水流量PID第13页，共14页，2023年，2月20日，星期四锅炉汽包水位的控制从上面分析可以看出三冲量调节系统能