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铁岭蒸汽锅炉汽包水位的自动控制
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液位计作为锅炉的三大附件之一,可见控制锅炉的液位尤其重要。本文主要对电厂的蒸汽锅炉液位控制进行论述,通过调节 PID 参数来实现锅炉水位的平稳。不论出现哪种情况,只要实...

   液位计作为锅炉的三大附件之一,可见控制锅炉的液位尤其重要。本文主要对电厂的蒸汽锅炉液位控制进行论述,通过调节 PID 参数来实现锅炉水位的平稳。不论出现哪种情况,只要实际液位高度与正常液位之随着现代化工业的飞速发展,对能源利用率的要 间出现了偏差,调节器均应立即进行控制,去开大或关求越来越高,作为将一次能源转化为二次能源的重要 小给水阀门,使液位恢复到给定值设备之一的锅炉,其控制和管理随之要求越来越高。由 过热器于电站锅炉锅筒属于在高温高压运行的密闭性容器,受其温度、压力的影响,汽包水位的测量经常出现假值,不能真实地反映水位的实际变化情况。汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,按照锅炉操作规程上讲,正常情况下锅炉的水位必须投自动,出现事故或者其他紧急事故时可切断到手动位置上,但是蒸汽负荷突然增加或减少时会造成自动不稳。这就会对我们操作人员和专业工程师提出更高的要求。为有效利用转换废热,降低消耗,减低劳动强度,有利于整体工艺稳定,要求汽包液位自动控制,正常生产时波动应小于±5%[1]当蒸汽的耗气量与锅炉进水量相等时液位保持正常值。当锅炉的给水量不变,而蒸汽负荷突然增加或减少时,液位就会下降或者上升;或者当蒸汽负荷不变,

a) 锅炉负荷变化对水位的影响。汽包水位是否稳定,首先取决锅炉负荷及蒸发量的变动量及其变化速度。因为负荷变化不仅影响蒸发设备中水的消耗量,而且还会造成压力变化,引起锅炉水状态的变化。当负荷变化缓慢,锅炉的燃烧调整和给水调整配合较好时,水位变化是不明显的。但当负荷突然变化时,水位会迅速波动;
b) 炉内燃烧工况对水位的影响燃烧工况的改变对水位的影响也很大。在机组负荷不变的情况下,强化燃烧时,水位将暂时升高,然后又下降;燃烧减弱时,水位将暂时降低,然后又升高。这是由于燃烧工况的改变使炉内放热量改变,因而引起工质状态发生变化的缘故; c)给水压力变化对水位的影响。给水压力变化时,将引起给水量变化,破坏给水量与蒸发量的物质平衡,引起汽包水位的波动。如给水压力增加时,给水量增加,水位上升;给水压力降低时,给水量减少,水位下降。
此外,仪表信号不准确、锅炉的定期排污等都会引起锅炉液位的变化。
3 几种锅炉汽包水位的控制方案
PID 调节蒸汽出口阀可以很好的控制汽包压力。开车正常后波动范围不大,可以不考虑。转化负荷波动、出预热器锅炉给水温度变化、锅炉负荷波动、排污量变化这几个因素对汽包液位的影响必须考虑。
汽包水位主要有 3 种控制方案。
3.1 单冲量控制系统
单冲量控制系统(冲量一词指的是变量,单冲量即汽包液位)是采用汽包液位直接控制给水调节阀。该系统结构简单,投资少,容易实现,用于小型低压锅炉。因为这种锅炉的蒸汽负荷比较稳定, 汽包的相对容积大, 用户对蒸汽的要求往往不十分严格,该控制系统若再配上一些报警联锁装置,也可以满足生产要求。在停留时间较短,负荷变化较大时,就不能采用单冲量液位控制系统。
3.2 双冲量控制系统
在汽包的水位控制中,最主要的扰动是负荷的变化,那么引入蒸汽流量来校正,不仅可以补偿“虚假液位” 所引起的误动作,而且使给水调节阀的动作及时,这就构成了双冲量控制系统。从本质上看,双冲量控制系统是一个前馈(蒸汽流量)加单回路反馈控制系统构成的复合控制系统。当蒸汽流量加大时,给水流量亦要相应增加, 此时选用气开阀,加法器的输出应增加,即应该取正号[3]。
双冲量控制系统有 2 个缺点:a) 调节阀的工作特性不一定完全是线性,这样要做到静态补偿就比较困难;b) 对于给水系统的扰动不能直接补偿。
为此将引人给水流量信号,构成三冲量控制系统。
3.3 三冲量控制系统三冲量指的是:汽包水位、蒸汽流量、给水流量。量程范围可以随机设定。汽包水位三冲量给水调节系统由汽包水位测量筒及变送器、蒸汽流量测量装置及变送器、给水流量测量装置及变送器、调节器、执行器等组成;
4 控制方案的确定
35 t 的锅炉最终选用三冲量控制系统,调节器选用三冲量调节仪。系统中配上一些报警联锁装置。在这里主要说明 2 点内容:
4.1 调节器控制参数主要有 3 个
a) 比例带 P:输出变化量与偏差成正比例(比例系数越大,反应速度越快,稳定性变差。比例系数越小,反应速度越慢,稳定性变好);
b) 积分时间 T:用积分时间表示积分作用,用以修正(上升或下降)偏差。Ti 越大系统的稳态误差消除的越快,但 Ti 也不能过大,否则在响应过程的初期会产生积分饱和现象。若 Ti 过小,系统的稳态误差将难以消除,影响系统的调节精度





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