汽包液位的三沖量調(diào)節(jié)的應(yīng)用分析

鍋爐是化工、電力生產(chǎn)中重要的動(dòng)力設(shè)備。汽包液位是鍋爐運(yùn)行中的一個(gè)重要監(jiān)控參數(shù)，同時(shí)也是保證鍋爐安全運(yùn)行的重要條件之一。它反映了鍋爐負(fù)荷與給水的平衡關(guān)系。汽包液位過高，汽包蒸汽上部空間減小會(huì)造成蒸汽帶水，影響過熱器運(yùn)行及汽水分離的效果。不僅降低了蒸汽的產(chǎn)量和質(zhì)量，而且會(huì)使過熱器結(jié)垢或使汽輪機(jī)葉片損壞;水位過低會(huì)造成鍋爐水循環(huán)破壞，影響省煤器運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)容易使水全部汽化燒壞鍋爐甚至爆炸。這就要求汽包液位嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)，以期適應(yīng)各種工況的運(yùn)行。影響汽包液位的因素除了加熱汽化這一正常因素外，還有蒸汽負(fù)荷和給水流量的波動(dòng)。當(dāng)負(fù)荷突然增大，汽包壓力突然降低。水就會(huì)急劇汽化，出現(xiàn)大量汽包，形成“虛假液位”。

一、三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的概念：

水位自動(dòng)調(diào)節(jié)作用水位信號(hào)去調(diào)節(jié)給水閥開度。當(dāng)水位升高，關(guān)小給水閥，降低給水流量;當(dāng)水位降低，開大給水閥，增大給水流量。為了使水位穩(wěn)定，將主液流量和給水流量參與調(diào)節(jié)。這就是鍋爐汽包液位的三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。這種調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于引進(jìn)了液位，給水流量及蒸汽流量三個(gè)參數(shù)，叫做三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

二、工作原理：

下圖一中所示的三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)、汽包液位是被控變量，是主沖量信號(hào);蒸汽流量和給水流量是輔助沖量信號(hào)。系統(tǒng)將蒸汽流量與給水流量前饋到汽包液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，一旦蒸汽流量或給水流量波動(dòng)，不是等到影響液位才進(jìn)行調(diào)節(jié)，而是在這兩個(gè)量改變之時(shí)就能通過DCS系統(tǒng)中加法器立即去改變調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行校正。故大大提高了液位這個(gè)被調(diào)參數(shù)的調(diào)節(jié)精度，縮短調(diào)控時(shí)間。

三、分析：

在穩(wěn)定狀態(tài)下，液位測(cè)量信號(hào)等于給定值，液位調(diào)節(jié)器的輸出及給水流量等三個(gè)信號(hào)，通過加法器得到的輸出電流為I0=K1I1+K2I2+K3I3

式中：

I1為液位調(diào)節(jié)器的輸出電流

I2為蒸汽流量變送器的輸出電流

I3為給水流量變送器的輸出電流

K1、K2、 K3分別為加法器各通道的衰減系數(shù)。

設(shè)計(jì)K2I2 =K3I3此時(shí)I0正是調(diào)節(jié)閥處于正常開度時(shí)所需的電流信號(hào)。假定在某一時(shí)刻，蒸汽負(fù)荷突然增加，蒸汽流量變送器的輸出電流I2相應(yīng)增加，加法器的輸出電流I0就減少，從而開大給水調(diào)節(jié)閥。與此同時(shí)出現(xiàn)了虛假液位現(xiàn)象。液位調(diào)節(jié)器輸出電流I1將增大。由于進(jìn)入加法器的兩個(gè)信號(hào)相反，蒸汽流量變送器的輸出電流I1 會(huì)抵消一部分假液位輸出電流I2 ，所以虛假液位所帶來的影響將局部或全部被克服。

需要說明的是：由于汽包液位是主流量信號(hào)，故液位能否精確測(cè)量是關(guān)鍵。為了減少溫度和壓力帶來的測(cè)量誤差，我們采用了雙室平衡容器。

四、應(yīng)用條件：

從上面分析可以看出三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)能及時(shí)克服負(fù)荷(蒸汽流量)和給水流量的干擾作用，調(diào)節(jié)精度高，適用于汽包容積較小、負(fù)荷和給水干擾大的場(chǎng)合。單沖量適合在汽包容積較大負(fù)荷變化比較小的場(chǎng)合。因此在給水全程自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)了兩套調(diào)節(jié)系統(tǒng)以便互相切換。主要是在開停爐過程中當(dāng)負(fù)荷低于滿負(fù)荷的30%左右時(shí)，蒸汽流量信號(hào)很小、測(cè)量誤差相對(duì)較大。所以此時(shí)由單沖量控制，一旦滿足運(yùn)行條件就改為三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制。雙沖量調(diào)節(jié)適合于鍋爐容積較小給水壓力波動(dòng)不大的場(chǎng)合，鍋爐汽包液位的三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)在我們熱電220T循環(huán)硫化床鍋爐得到的應(yīng)用，實(shí)踐證明效果良好。

五、結(jié)束語：

鍋爐汽包液位的精確控制不僅保證了鍋爐氣機(jī)安全經(jīng)濟(jì)有效運(yùn)行，同時(shí)能及時(shí)調(diào)節(jié)，未雨綢繆。在其他需要精密控制的設(shè)備也可因地制宜，借鑒使用，以期提高我們?cè)O(shè)備系統(tǒng)多因素干擾的自動(dòng)化控制水平。