汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐中的應用

［摘 要］汽包水位全程控制在鍋爐生產(chǎn)中起到了十分重要的作用，充分反映了鍋爐蒸汽流量與給水量之間的關系，只有兩者處于平衡狀態(tài)，才能保證鍋爐的安全，避免安全事故發(fā)生。文章以工業(yè)鍋爐作為背景，介紹了汽包水位異常危害，以及汽包水位全程控制優(yōu)勢，明確了汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐中的應用方式以及應用注意事項，對汽包水位全程控制應用方案進行了研究，目的是通過汽包水位全程控制，確保工業(yè)鍋爐可安全、穩(wěn)定運行，減少安全隱患，充分展現(xiàn)出汽包水位全程控制系統(tǒng)自身優(yōu)勢。

［關鍵詞］汽包水位全程控制；工業(yè)鍋爐；安全系數(shù)

［中圖分類號］TM71 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）04–0030–03

汽包水位屬于工業(yè)鍋爐的重要參數(shù)，可將鍋爐蒸汽負荷和給水量之間的平衡關系充分表達。同時，如果汽包水位過高或者過低會給工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運行帶來一定的影響，原因為汽包水位較低，工業(yè)鍋爐水循環(huán)就會出現(xiàn)損壞，水冷壁管供水較差，鍋爐管道出現(xiàn)損傷，嚴重影響工業(yè)鍋爐的正常使用，如果情況較為嚴重，還會導致安全事故產(chǎn)生。因此，為保證工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運行，必須加大汽包水位全程控制力度，采取切實有效方式，保證汽包水位處于正常狀態(tài)，減少工業(yè)鍋爐運行危險系數(shù)，提升工業(yè)鍋爐運行的安全性和穩(wěn)定性，有助于實現(xiàn)良好經(jīng)濟效益。

1 汽包水位異常危害

汽包水位全程控制存在的主要目的是確保工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運行，避免安全事故產(chǎn)生的可能性。同時，汽包水位是工業(yè)鍋爐安全運行的重要指標之一，屬于十分重要的控制對象，所以必須保證汽包水位處于正常范圍，實現(xiàn)汽包水位全程控制。汽包水位異常危害主要表現(xiàn)為以下幾點。

（1）如果汽包水位較高，飽和水蒸氣溫度就會呈現(xiàn)下降趨勢，這時蒸汽作為汽輪機動力，汽輪機葉片就很容易出現(xiàn)損傷，進而影響工業(yè)鍋爐的安全系數(shù)。

（2）如果汽包水位較低，汽包內(nèi)水量就會下降，負荷也會相對較大，這時調(diào)節(jié)不及時，水冷壁就容易出現(xiàn)損壞，嚴重還會誘發(fā)安全事故。

（3）確保汽包水位穩(wěn)定性及水位處于正常范圍內(nèi)，就必須對相關參數(shù)進行嚴格控制，并且為確保汽包內(nèi)擁有足夠蒸汽空間，還需要將汽水進行分離，確保分離質(zhì)量，主要原因為若蒸汽空間較小，汽水分離較差，就會出現(xiàn)蒸汽帶水，蒸汽品質(zhì)下降，蒸汽內(nèi)部的含鹽量也會增加，導致工業(yè)鍋爐內(nèi)部管道沉積大量鹽垢，管子熱量就會增加，給工業(yè)鍋爐造成損壞，嚴重還會發(fā)生爆炸。

2 汽包水位全程控制優(yōu)勢

汽包水位全程控制系統(tǒng)優(yōu)勢較多，不僅對水流量、蒸汽流量等方面進行嚴格控制，還可提升測量結果的準確性，促使工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運行，降低安全事故產(chǎn)生的可能性。同時，汽包水位全程控制針對工業(yè)鍋爐運行情況，利用平滑濾波處理方式，消除干擾信號，并針對負荷變化情況，自動進行更換，減少工業(yè)鍋爐運行異常情況的產(chǎn)生，提升工業(yè)鍋爐運行安全系數(shù)，以此獲取最大工業(yè)生產(chǎn)效益。汽包水位全程控制優(yōu)勢具體內(nèi)容如下。

（1）蒸汽參數(shù)和負荷會隨著工藝鍋爐運行時間產(chǎn)生一定變化，給水位、給水流量、蒸汽流量等方面測量造成影響，降低測量結果的準確性，因此必須結合實際情況，展開溫度和壓力補償。汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運用期間，對于蒸汽流量測量從溫度、壓力變化引起蒸汽密度變化等方面進行補償，并且還可以采用節(jié)流式流量計實現(xiàn)自動補償作用。另外，汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運用期間，不管是單沖量控制還是三沖量控制，都需要結合實際情況，進行壓力補償，以保證測量結果的準確性。

（2）在汽包水位測量期間，一般使用平滑濾波方式進行處理，這時對汽包水位進行全程控制，可在一定程度上消除干擾信號，確保測量數(shù)據(jù)的準確性，提升汽包水位全程控制效果。同時，若工業(yè)負荷產(chǎn)生變化，這時汽包水位全程控制可單沖量水位、三沖量水位等自動進行切換，并且這種切換模式屬于雙向，從而提升工業(yè)鍋爐安全系數(shù)。

3 汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐中的應用方式、

3.1 單沖量水位控制

單沖量水位控制是汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運用中常見的一種方式，單沖量水位控制將汽包水位信號作為基礎，并將給水量作為控制對象，從而形成單回路反饋控制模式。同時，單沖量水位控制在應用期間，利用水位測量信號與設定值信號，適當調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)閥，目的是改變給水流量，實現(xiàn)汽包水位全程控制存在的目的。同時，單沖量水位控制系統(tǒng)結構相對較為簡單，反應速度較快，負荷趨向于穩(wěn)定，水位不會產(chǎn)生明顯變化。但是，單沖量水位控制在應用期間，如果僅通過控制汽包假水位，一旦機組超出負荷，那么運行速度就會迅速下降，同時汽包假水位也會隨之出現(xiàn)減少的情況，長時間就會出現(xiàn)異常情況，不僅會影響工業(yè)鍋爐運行的安全性，且其穩(wěn)定性也會受到一定影響。

3.2 雙沖量水位控制

單沖量水位控制盡管在保證工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運行方面，有著十分重要的作用，但存在汽包假水位的情況，而通過利用雙沖量水位控制系統(tǒng)，在原控制回路中，將蒸汽流量參數(shù)引入其中，并將其作為流量控制前饋信號，蒸汽流量信號可根據(jù)實際情況快速做出反應。雙沖量水位控制系統(tǒng)在運用期間，將物質(zhì)平衡定律作為基礎，目的是保證給水量與蒸汽蒸發(fā)量處于相互協(xié)調(diào)的作用，進而避免汽包水位產(chǎn)生變化，提升汽包水位全程控制效果。另外，為保證控制汽包水位設定值的準確性，需要對兩個參數(shù)進行綜合考慮和協(xié)調(diào)，也就是汽包水位、蒸汽流量，促使工業(yè)鍋爐處于正確運行動作。但是，如果機組負荷呈現(xiàn)急劇下降情況下，這時汽包假水位就會暫時有所減少，對此雙沖量水位控制系統(tǒng)在運用時，需要保證控制回路響應與場景需求之間呈現(xiàn)一致，以此來降低汽包假水位帶來的控制偏差，提升雙沖量水位控制系統(tǒng)運用效果。

3.3 三沖量水位控制

三沖量水位控制也是常用的一種方式，主要因為工業(yè)鍋爐在運行期間，汽包水位很容易受到蒸汽流量的影響，并且與水流量之間有著緊密聯(lián)系，所以三沖量水位控制在工業(yè)鍋爐運行期間，為提升控制系統(tǒng)的抗干擾能力，以及反應速度等，需要將水流量參量引入系統(tǒng)中，利用該參數(shù)組件副回路，實現(xiàn)控制效果。另外，三沖量水位控制系統(tǒng)在運用期間，需要結合實際情況，對主回路負責細調(diào)，并且加強兩個回路之間的配合，這樣可有效提升三沖量水位控制效率，提高工業(yè)鍋爐運行質(zhì)量。

4 汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐中的應用注意事項

汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運用期間，不僅需要注重對給水流量和蒸汽流量的調(diào)控，還需要注意以下幾點內(nèi)容，只有這樣才能保證汽包水位全程控制效果。

（1）從安全角度來說，需要結合實際情況，以及相關要求和規(guī)范，正確選用給水閥的氣開以及氣閉等形式，以提升工業(yè)鍋爐運行的安全系數(shù)。

（2）工業(yè)鍋爐水位變送器如果選用差壓式的話，需要保證儀表值和水位高低呈現(xiàn)一致狀態(tài)，以減少異常情況的產(chǎn)生。同時，如果工業(yè)鍋爐在運行期間，出現(xiàn)異常情況，這時需要根據(jù)實際情況，對給水流量進行手動調(diào)節(jié)，確保汽包水位全程控制的使用效果。

（3）在工業(yè)鍋爐運行期間，需要將蒸汽流量反饋補償引入其中，并對反饋放大系數(shù)進行嚴格控制，一定不能過大，以滿足工業(yè)鍋爐汽包水位控制需求。另外，必須保證各個水位計指示位置的準確性，例如，就地水位計、電接點水位計、平衡容器、智能水位等，這樣才能保證汽包水位全程控制效果，滿足工業(yè)鍋爐正常、穩(wěn)定運行需求。

5 汽包水位全程控制應用方案

為驗證汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐的運行效果，利用汽包水位全程控制應用方案進行驗證，主要表現(xiàn)為以下幾點內(nèi)容。

（1）普通汽包水位控制方案中采用單沖量和三沖量方式相互結合的形式，在工業(yè)鍋爐低負荷運行的情況下，利用單沖量進行控制，在工業(yè)鍋爐負荷相對較高時，采用三沖量方式。而文章提出的汽包水位全程控制方式，注重在控制邏輯時按照傳統(tǒng)方式進行切換，從蒸汽流量和給水流量參數(shù)提升控制效果，并利用給水泵變頻對泵出口母管壓力進行調(diào)節(jié)，確保給水調(diào)節(jié)閥壓力更加穩(wěn)定，減少異常情況的產(chǎn)生。另外，給水經(jīng)過給水泵后，可利用給水閥進入到熱換系統(tǒng)內(nèi)部，實現(xiàn)熱交換，并且生成過熱蒸汽進入汽輪機內(nèi)部，以有效提升工業(yè)鍋爐運行效率。

（2）汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運行期間，應結合實際情況，利用給水調(diào)節(jié)閥對水位進行適當調(diào)節(jié)，合理調(diào)節(jié)給水泵工頻運行模式，確保工業(yè)鍋爐運行的穩(wěn)定性。同時，在高負荷運行狀態(tài)，需要考慮水泵切換變頻模式特點，并對汽包水位進行調(diào)節(jié)，減少工業(yè)鍋爐運行故障的發(fā)生。另外，汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運行期間，可根據(jù)工業(yè)鍋爐運行情況，確保給水管壓力的穩(wěn)定性，避免壓力變化較為頻繁。給水管壓力變化較為頻繁，會增加汽包假水位現(xiàn)象，鍋爐運行穩(wěn)定性也會有所下降。

（3）汽包水位全程控制在運用期間，通過結合實際情況，對高壓給水泵頻率適當進行調(diào)節(jié)，以提升高壓給水泵壓力的穩(wěn)定性。通常汽包水位全程控制在運用期間，需要對水位和壓力進行控制與協(xié)調(diào)，使水位完全處于標準范圍內(nèi)，并且需要在壓力控制條件下，對工業(yè)鍋爐進行有效控制，以消除汽包假水位帶來的危害，提升工業(yè)鍋爐運行的穩(wěn)定性。

（4）汽包水位全程控制在具體運用期間，還需要確保檢測信號的準確性。檢測信號的準確性是實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的基礎，所以必須保證檢測信號準確性，汽包水位全程控制檢測信號主要包括：汽包水位、蒸汽流量、給水流量等。同時，工業(yè)鍋爐在全負荷運行期間，由于運行工況相對較為復雜，這時蒸汽參數(shù)變化較為頻繁，所以汽包水位、蒸汽流量、給水流量等信號準確性就會受到影響。對此，為了確保檢測信號的準確性，需要根據(jù)實際情況，配置汽包水位、蒸汽流量、給水流量等溫度以及要求補償檢測裝置，用于準確測量檢測信號，避免出現(xiàn)產(chǎn)生較大偏差。

（5）根據(jù)工業(yè)運行，合理選擇汽包水位全程控制方式，低負荷運行狀態(tài)下，若高壓主蒸汽流量超過25%，且蒸汽流量和給水流量測量信號存在較大偏差的話，可利用單沖量控制；若高壓主蒸汽流量超過30%，可采用三沖量控制，也就是基于給水量反饋控制回路，將高壓主蒸汽流量反饋信號融合，形成反饋復合控制系統(tǒng)，并通過利用該回路對給水量和汽包水位等進行控制，提升工業(yè)鍋爐運行的穩(wěn)定性和精準性。

6 結束語

汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐中，主要是對汽包水位進行嚴格控制，在確保工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運行的情況下，有效保證工業(yè)鍋爐的受熱面，減少安全事故的產(chǎn)生。總之，工業(yè)鍋爐在運行期間，通過利用汽包水位全程控制方式，可最大程度保證工業(yè)鍋爐的使用性能，提升生產(chǎn)效益，實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益。

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