汽包液位的三冲量调节的应用分析

锅炉是化工、电力生产中重要的动力设备。汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数，同时也是保证锅炉安全运行的重要条件之一。它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。汽包液位过高，汽包蒸汽上部空间减小会造成蒸汽带水，影响过热器运行及汽水分离的效果。不仅降低了蒸汽的产量和质量，而且会使过热器结垢或使汽轮机叶片损坏;水位过低会造成锅炉水循环破坏，影响省煤器运行，严重时容易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸。这就要求汽包液位严格控制在一定范围内，以期适应各种工况的运行。影响汽包液位的因素除了加热汽化这一正常因素外，还有蒸汽负荷和给水流量的波动。当负荷突然增大，汽包压力突然降低。水就会急剧汽化，出现大量汽包，形成“虚假液位”。

一、三冲量调节系统的概念：

水位自动调节作用水位信号去调节给水阀开度。当水位升高，关小给水阀，降低给水流量;当水位降低，开大给水阀，增大给水流量。为了使水位稳定，将主液流量和给水流量参与调节。这就是锅炉汽包液位的三冲量调节系统。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。

二、工作原理：

下图一中所示的三冲量调节系统、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。系统将蒸汽流量与给水流量前馈到汽包液位调节系统中，一旦蒸汽流量或给水流量波动，不是等到影响液位才进行调节，而是在这两个量改变之时就能通过DCS系统中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，缩短调控时间。

三、分析：

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输出电流

I3为给水流量变送器的输出电流

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的电流信号。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。与此同时出现了虚假液位现象。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I1 会抵消一部分假液位输出电流I2 ，所以虚假液位所带来的影响将局部或全部被克服。

需要说明的是：由于汽包液位是主流量信号，故液位能否精确测量是关键。为了减少温度和压力带来的测量误差，我们采用了双室平衡容器。

四、应用条件：

从上面分析可以看出三冲量调节系统能及时克服负荷(蒸汽流量)和给水流量的干扰作用，调节精度高，适用于汽包容积较小、负荷和给水干扰大的场合。单冲量适合在汽包容积较大负荷变化比较小的场合。因此在给水全程自动调节设计了两套调节系统以便互相切换。主要是在开停炉过程中当负荷低于满负荷的30%左右时，蒸汽流量信号很小、测量误差相对较大。所以此时由单冲量控制，一旦满足运行条件就改为三冲量调节系统控制。双冲量调节适合于锅炉容积较小给水压力波动不大的场合，锅炉汽包液位的三冲量调节系统在我们热电220T循环硫化床锅炉得到的应用，实践证明效果良好。

五、结束语：

锅炉汽包液位的精确控制不仅保证了锅炉气机安全经济有效运行，同时能及时调节，未雨绸缪。在其他需要精密控制的设备也可因地制宜，借鉴使用，以期提高我们设备系统多因素干扰的自动化控制水平。