淺析鍋爐汽包水位的自動化控制

蘭鵬

摘 要：鍋爐的存在已經(jīng)有二百年的歷史了，伴隨著鍋爐的產(chǎn)生，汽包水位的控制問題一直作為典型的控制問題被控制學(xué)領(lǐng)域的各位專家所探討，研究。鍋爐要既安全又有效的運(yùn)行，它的運(yùn)行所需的參數(shù)必須達(dá)到設(shè)計(jì)要求的數(shù)值，鍋爐的汽包水位參數(shù)，就是鍋爐平穩(wěn)運(yùn)行的一個重要參數(shù)，要想實(shí)現(xiàn)鍋爐汽包水位的自動化控制，就必須研究透徹鍋爐汽包水位數(shù)值變化給鍋爐運(yùn)行帶來的影響。下面就介紹一下這方面的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：鍋爐；自動化控制；三種控制；三種動態(tài)特性

中圖分類號：TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

在鍋爐系統(tǒng)中，保證汽包的水位在一定的范圍內(nèi)非常重要，因?yàn)槠坏膶?shí)際高度，直接影響汽包的分離速度和水蒸氣的形成質(zhì)量。只有汽包水位在一個安全的區(qū)間范圍內(nèi)，才能保障生產(chǎn)的安全性，才能保證成產(chǎn)的連續(xù)性，持續(xù)性。因此鍋爐汽包水位的自動化控制就顯得尤為重要。為了準(zhǔn)確研究鍋爐的汽包水位的自動化控制，首先要了解和掌握鍋爐汽包水位的動態(tài)和靜態(tài)的特性，這種特性可以經(jīng)過試驗(yàn)和科學(xué)公式分析出來。為了能更直接的反應(yīng)這種動態(tài)和靜態(tài)的特性，本文用圖樣曲線的形式表示其動態(tài)的分析結(jié)果。如圖1所示。

從圖1可以得出結(jié)論：水流量增大的情況下，鍋爐汽包的容積會變少，鍋爐水位也會隨之下降，但當(dāng)水流量發(fā)生階躍跳動變化的時候，鍋爐汽包水位，不會和剛才得出結(jié)論一樣的結(jié)果，相反鍋爐的汽包水位不是立即急速增加，而是形成一種可連續(xù)的變化，此變化曲線類似于拋物線曲線。這一特性，在鍋爐汽包水位的自動化控制中，可以供一種思路，讓分析汽包水位的自動化控制得以橫向展開；從圖2可以得出結(jié)論，當(dāng)蒸汽的流量迅速增加時，鍋爐汽包水位也隨之迅速下降。但是當(dāng)蒸汽流量在外界干擾的情況下，進(jìn)行階躍跳動變化時，鍋爐汽包水位只是短短的一瞬間隨著蒸汽流量的變化而變化，但之后卻發(fā)生與之相反的反應(yīng)，即隨著蒸汽流量的減少，鍋爐內(nèi)的汽包水位會發(fā)生增加，上升的變化，其實(shí)際變化曲線，也為一條拋物線曲線。根據(jù)這一特性，在鍋爐的汽包水位自動化控制中，同樣也可以提供一種思路，讓分析汽包水位的自動化控制得以縱向展開。

實(shí)質(zhì)上鍋爐的汽包水位不只是隨著給水流量和蒸汽流量的變化而變化，鍋爐的汽包水位還會隨著燃料量的變化而變化。當(dāng)在鍋爐內(nèi)進(jìn)行鍋爐靜態(tài)下分析的時候，由于這時給水的流量和蒸汽的流量都在一種相對靜止的狀態(tài)下，所以鍋爐內(nèi)汽包水位也會隨之控制在一個相對靜止的水位上，即鍋爐內(nèi)汽包水位的變化量為0。鍋爐內(nèi)的汽包水位的自動化控制主要還是根據(jù)其汽包水位的動態(tài)化分析來進(jìn)行，根據(jù)鍋爐制造和使用的多年積累，現(xiàn)行的鍋爐內(nèi)汽包水位自動化控制系統(tǒng)，一共分為三種，一種是單沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制，一種是雙沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制，第三種是三沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制。下面來簡單的講述一下這三種控制的原理及缺點(diǎn)。

一、單沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制

單沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制是一種相對簡單的水位控制，單沖量等同于汽包水位，它要求鍋爐內(nèi)汽包中的水要在鍋爐汽包內(nèi)保持一定水位且一定長的時間，在水位產(chǎn)生的穩(wěn)定水負(fù)載下，同時配合安全裝置，就可以進(jìn)行單沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制。這種控制在汽包水流或氣流停留時間過短時，則不能正常進(jìn)行水位的自動調(diào)節(jié)功能。其最大的缺點(diǎn)是容易造成水位的虛假形成，這樣單沖量的調(diào)節(jié)形式就會產(chǎn)生控制反應(yīng)過慢，甚至是停止鍋爐內(nèi)汽包水位的控制。

二、雙沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制

雙沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制實(shí)質(zhì)上是對單沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制的一種補(bǔ)償控制調(diào)節(jié)。單沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制主要是對鍋爐內(nèi)自身氣流產(chǎn)生的壓力的控制調(diào)節(jié)，雙沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制就是引進(jìn)了蒸汽的流量負(fù)壓，對單沖量形式的自動控制容易產(chǎn)生的水位虛假形式給予一定的補(bǔ)償，使其控制系統(tǒng)在水位調(diào)節(jié)過程中反應(yīng)迅速。但雙沖量的鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)，也存在不足之處。不足之處在于他的工作曲線不是線性曲線，而是拋物線曲線，控制是很難準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行補(bǔ)償控制，這樣就會產(chǎn)生和單沖量形式的控制形式類似的問題，不能很好的控制鍋爐內(nèi)的汽包水位。

三、沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制

三沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制，本質(zhì)上是在單沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制和雙沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制的基礎(chǔ)上，將水量的流量負(fù)壓加入到鍋爐的水位控制系統(tǒng)中，使三種形式的控制同時在鍋爐內(nèi)發(fā)生作用。但是這種控制系統(tǒng)也存在缺點(diǎn)，即要求鍋爐內(nèi)的物料保持一種相對的平衡，否則，在三種負(fù)壓產(chǎn)生變化時，其控制的汽包水位也會有偏差，但總體來講比上述兩種鍋爐汽包水位系統(tǒng)精確，抗外界干擾能力也更強(qiáng)。

鍋爐內(nèi)汽包水位會通過儀表的顯示，讓我們掌握及控制，所以在鍋爐顯示儀表的選擇和使用上，也要注意一些問題。例如，鍋爐所使用的測量儀表建議全部采用WC系列的數(shù)字顯示儀表表頭。而變壓器的安裝形式，第一選擇應(yīng)該為垂直儀表頭面安裝，這樣起到了節(jié)省空間的效果。

結(jié)語

通過上述的關(guān)于鍋爐內(nèi)汽包水位的分析及控制系統(tǒng)的介紹，我們會得出結(jié)論，在鍋爐內(nèi)汽包水位的自動化控制研究中，還是要把主方向定在三沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制上，通過研究三沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制的特點(diǎn)及缺點(diǎn)，我們能更好的改進(jìn)和完善現(xiàn)有的三沖量形式的汽包水位自動調(diào)節(jié)控制，讓它在鍋爐的制作及使用中發(fā)揮水位控制的更大作用。

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