淺析鍋爐汽包水位的自動化控制

蘭鵬

摘 要：鍋爐的存在已經有二百年的歷史了，伴隨著鍋爐的產生，汽包水位的控制問題一直作為典型的控制問題被控制學領域的各位專家所探討，研究。鍋爐要既安全又有效的運行，它的運行所需的參數必須達到設計要求的數值，鍋爐的汽包水位參數，就是鍋爐平穩運行的一個重要參數，要想實現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值變化給鍋爐運行帶來的影響。下面就介紹一下這方面的內容。

關鍵詞：鍋爐；自動化控制；三種控制；三種動態特性

中圖分類號：TK22 文獻標識碼：A

在鍋爐系統中，保證汽包的水位在一定的范圍內非常重要，因為汽包水位的實際高度，直接影響汽包的分離速度和水蒸氣的形成質量。只有汽包水位在一個安全的區間范圍內，才能保障生產的安全性，才能保證成產的連續性，持續性。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和靜態的特性，這種特性可以經過試驗和科學公式分析出來。為了能更直接的反應這種動態和靜態的特性，本文用圖樣曲線的形式表示其動態的分析結果。如圖1所示。

從圖1可以得出結論：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，但當水流量發生階躍跳動變化的時候，鍋爐汽包水位，不會和剛才得出結論一樣的結果，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可以得出結論，當蒸汽的流量迅速增加時，鍋爐汽包水位也隨之迅速下降。但是當蒸汽流量在外界干擾的情況下，進行階躍跳動變化時，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，但之后卻發生與之相反的反應，即隨著蒸汽流量的減少，鍋爐內的汽包水位會發生增加，上升的變化，其實際變化曲線，也為一條拋物線曲線。根據這一特性，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。

實質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。當在鍋爐內進行鍋爐靜態下分析的時候，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下，所以鍋爐內汽包水位也會隨之控制在一個相對靜止的水位上，即鍋爐內汽包水位的變化量為0。鍋爐內的汽包水位的自動化控制主要還是根據其汽包水位的動態化分析來進行，根據鍋爐制造和使用的多年積累，現行的鍋爐內汽包水位自動化控制系統，一共分為三種，一種是單沖量形式的汽包水位自動調節控制，一種是雙沖量形式的汽包水位自動調節控制，第三種是三沖量形式的汽包水位自動調節控制。下面來簡單的講述一下這三種控制的原理及缺點。

一、單沖量形式的汽包水位自動調節控制

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

二、雙沖量形式的汽包水位自動調節控制

雙沖量形式的汽包水位自動調節控制實質上是對單沖量形式的汽包水位自動調節控制的一種補償控制調節。單沖量形式的汽包水位自動調節控制主要是對鍋爐內自身氣流產生的壓力的控制調節，雙沖量形式的汽包水位自動調節控制就是引進了蒸汽的流量負壓，對單沖量形式的自動控制容易產生的水位虛假形式給予一定的補償，使其控制系統在水位調節過程中反應迅速。但雙沖量的鍋爐汽包水位控制系統，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，控制是很難準確無誤的進行補償控制，這樣就會產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的汽包水位。

三、沖量形式的汽包水位自動調節控制

三沖量形式的汽包水位自動調節控制，本質上是在單沖量形式的汽包水位自動調節控制和雙沖量形式的汽包水位自動調節控制的基礎上，將水量的流量負壓加入到鍋爐的水位控制系統中，使三種形式的控制同時在鍋爐內發生作用。但是這種控制系統也存在缺點，即要求鍋爐內的物料保持一種相對的平衡，否則，在三種負壓產生變化時，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精確，抗外界干擾能力也更強。

鍋爐內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系列的數字顯示儀表表頭。而變壓器的安裝形式，第一選擇應該為垂直儀表頭面安裝，這樣起到了節省空間的效果。

結語

通過上述的關于鍋爐內汽包水位的分析及控制系統的介紹，我們會得出結論，在鍋爐內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節控制上，通過研究三沖量形式的汽包水位自動調節控制的特點及缺點，我們能更好的改進和完善現有的三沖量形式的汽包水位自動調節控制，讓它在鍋爐的制作及使用中發揮水位控制的更大作用。

參考文獻

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