锅炉汽包液位的三冲量调节

引言

锅炉是化工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，它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。汽包液位过高会造成蒸汽带水影响过热器运行，影响汽水分离效果；水位过低会造成锅炉水循环的破坏，影响省煤器运行，容易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸。这就要求汽包液位在一定范围内，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，出现大量气泡，形成了“虚假液位”。

1原理

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。

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。

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。

2应用

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、负荷和给水干扰较大的场合。单冲量适合在汽包容积较大、负荷变化比较小的场合。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。锅炉汽包液位三冲量调节系统在我们厂得到了应用，实践证明效果良好。