浅析锅炉汽包水位的自动化控制

兰 鹏

（大庆油田热电厂热工分厂，黑龙江 大庆 163771）

在锅炉系统中，保证汽包的水位在一定的范围内非常重要，因为汽包水位的实际高度，直接影响汽包的分离速度和水蒸气的形成质量。只有汽包水位在一个安全的区间范围内，才能保障生产的安全性，才能保证成产的连续性，持续性。因此锅炉汽包水位的自动化控制就显得尤为重要。为了准确研究锅炉的汽包水位的自动化控制，首先要了解和掌握锅炉汽包水位的动态和静态的特性，这种特性可以经过试验和科学公式分析出来。为了能更直接的反应这种动态和静态的特性，本文用图样曲线的形式表示其动态的分析结果。如图1所示。

从图1可以得出结论：水流量增大的情况下，锅炉汽包的容积会变少，锅炉水位也会随之下降，但当水流量发生阶跃跳动变化的时候，锅炉汽包水位，不会和刚才得出结论一样的结果，相反锅炉的汽包水位不是立即急速增加，而是形成一种可连续的变化，此变化曲线类似于抛物线曲线。这一特性，在锅炉汽包水位的自动化控制中，可以供一种思路，让分析汽包水位的自动化控制得以横向展开；从图2可以得出结论，当蒸汽的流量迅速增加时，锅炉汽包水位也随之迅速下降。但是当蒸汽流量在外界干扰的情况下，进行阶跃跳动变化时，锅炉汽包水位只是短短的一瞬间随着蒸汽流量的变化而变化，但之后却发生与之相反的反应，即随着蒸汽流量的减少，锅炉内的汽包水位会发生增加，上升的变化，其实际变化曲线，也为一条抛物线曲线。根据这一特性，在锅炉的汽包水位自动化控制中，同样也可以提供一种思路，让分析汽包水位的自动化控制得以纵向展开。

实质上锅炉的汽包水位不只是随着给水流量和蒸汽流量的变化而变化，锅炉的汽包水位还会随着燃料量的变化而变化。当在锅炉内进行锅炉静态下分析的时候，由于这时给水的流量和蒸汽的流量都在一种相对静止的状态下，所以锅炉内汽包水位也会随之控制在一个相对静止的水位上，即锅炉内汽包水位的变化量为0。锅炉内的汽包水位的自动化控制主要还是根据其汽包水位的动态化分析来进行，根据锅炉制造和使用的多年积累，现行的锅炉内汽包水位自动化控制系统，一共分为三种，一种是单冲量形式的汽包水位自动调节控制，一种是双冲量形式的汽包水位自动调节控制，第三种是三冲量形式的汽包水位自动调节控制。下面来简单的讲述一下这三种控制的原理及缺点。

一、单冲量形式的汽包水位自动调节控制

单冲量形式的汽包水位自动调节控制是一种相对简单的水位控制，单冲量等同于汽包水位，它要求锅炉内汽包中的水要在锅炉汽包内保持一定水位且一定长的时间，在水位产生的稳定水负载下，同时配合安全装置，就可以进行单冲量形式的汽包水位自动调节控制。这种控制在汽包水流或气流停留时间过短时，则不能正常进行水位的自动调节功能。其最大的缺点是容易造成水位的虚假形成，这样单冲量的调节形式就会产生控制反应过慢，甚至是停止锅炉内汽包水位的控制。

二、双冲量形式的汽包水位自动调节控制

双冲量形式的汽包水位自动调节控制实质上是对单冲量形式的汽包水位自动调节控制的一种补偿控制调节。单冲量形式的汽包水位自动调节控制主要是对锅炉内自身气流产生的压力的控制调节，双冲量形式的汽包水位自动调节控制就是引进了蒸汽的流量负压，对单冲量形式的自动控制容易产生的水位虚假形式给予一定的补偿，使其控制系统在水位调节过程中反应迅速。但双冲量的锅炉汽包水位控制系统，也存在不足之处。不足之处在于他的工作曲线不是线性曲线，而是抛物线曲线，控制是很难准确无误的进行补偿控制，这样就会产生和单冲量形式的控制形式类似的问题，不能很好的控制锅炉内的汽包水位。

三、冲量形式的汽包水位自动调节控制

图1 给水流量扰动下阶跃响应曲线

图2 蒸汽流量扰动下的阶跃响应曲线

三冲量形式的汽包水位自动调节控制，本质上是在单冲量形式的汽包水位自动调节控制和双冲量形式的汽包水位自动调节控制的基础上，将水量的流量负压加入到锅炉的水位控制系统中，使三种形式的控制同时在锅炉内发生作用。但是这种控制系统也存在缺点，即要求锅炉内的物料保持一种相对的平衡，否则，在三种负压产生变化时，其控制的汽包水位也会有偏差，但总体来讲比上述两种锅炉汽包水位系统精确，抗外界干扰能力也更强。

锅炉内汽包水位会通过仪表的显示，让我们掌握及控制，所以在锅炉显示仪表的选择和使用上，也要注意一些问题。例如，锅炉所使用的测量仪表建议全部采用WC系列的数字显示仪表表头。而变压器的安装形式，第一选择应该为垂直仪表头面安装，这样起到了节省空间的效果。

结语

通过上述的关于锅炉内汽包水位的分析及控制系统的介绍，我们会得出结论，在锅炉内汽包水位的自动化控制研究中，还是要把主方向定在三冲量形式的汽包水位自动调节控制上，通过研究三冲量形式的汽包水位自动调节控制的特点及缺点，我们能更好的改进和完善现有的三冲量形式的汽包水位自动调节控制，让它在锅炉的制作及使用中发挥水位控制的更大作用。

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[2]孙德强.浅谈先进过程控制在锅炉汽包水位控制的应用[J].城市建设理论研究，2013.

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