汽包水位三冲量给水调节系统
汽包水位三冲量给水调节系统
1、所谓冲量，是指调节器接受的被调量的信号;
2、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;
3、在汽包水位三冲量给水调节系统中，调节器接受汽包水位、蒸汽流量和给
水流量三个信号，如图所示。其中，汽包水位H是主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值;蒸汽流量信号qm.S是前馈信号，其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量;蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差。当给水流量变化时，测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信号qm.w作为介质反馈信号，使调节器在水位还未变化时就可根据前馈信号消除内扰，使调节过程稳定，起到稳定给水流量的作用。
4、在大、中型火力发电厂锅炉汽包水位的变化速度比较快，“虚假水位”现
象较为严重，为了达到生产过程中对汽包水位调节的质量要求，因而广泛采用了三冲量汽包水位调节系统。
5、关于测量信号接入调节器的极性说明:当信号值增大时要求开大调节阀，该信号标以“+”号;反之，当信号值减小时要求关小调节阀，该信号标以“,”号。在给水调节系统中，当蒸汽流量信号增大时，要求开大调节阀，该信号标以“+”号;给水流量信号增大时，要求关小调节阀，该信号标以“,”号;当汽包水位升高时，差压减小，水位测量信号减小，要求关小调节阀，则该信号标以“+”号。3.1 汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的范围内变化。汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接地表示了锅炉负荷和给水的平衡关系。维
持汽包水位是保持汽机和锅炉安全运行的重要条件。 3.2 汽包水位被控对象的扰动有四个来源，包括给水量方面的扰动为内部扰动;其余的如蒸汽负荷的扰动、燃料量的变化及汽包压力的变化等为外部扰动。其中尤以给水扰动、汽机负荷扰动和锅炉热负荷扰动较为严重。
3.3 下面就给水三冲量调节系统的组态图进行简要说明:
在给水调节过程中可分为单冲量和三冲量两种方式，下面主要以三冲量调节进行简要的分析。
由于蒸汽流量和燃料量的变化是经常产生的外部扰动，并且是产生"虚假水位"的根源，所以在给水控制系统里常常引入蒸汽流量、燃料量信号作为前馈信号，以改善外部扰动时的控制品质。如上图所示，三冲量的调节回路中主要包含有主调节器TPI及付调节器TPI，付调节器一般用比例规律的。主调节器接受水位信号作为主控信号去控制副调节器。副调节器除接受主调节器信号外，还接受给水量反馈信号和蒸汽流量信号，组成一个三冲量的串级控制系统，其中副调节器的作用主要是通过内回路进行蒸汽流量和给水流量的比值调节，并快速消除来自给水侧的扰动。而主调节器主要是通过副调节器对水位进行校正，使水位保持在给定值。
当负荷变化而出现"虚假水位"时，由于采用了蒸汽流量信号，就有一个使给水量与负荷同方向变化的信号，从而减少了由于"虚假水位"现象而使给水量向与负荷相反方向变化的趋
势，从而改变蒸汽负荷扰动下的水位控制质量。
四、运行中的调节
汽包水位监视和调节是燃烧调节的一个重要指标。尤其在开、停机及事故处理中监视和调节汽包水位是保证锅炉正常运行的重要因素。
4.1 首先应了解虚假水位，比如燃烧率增加，锅炉汽水混合物中汽泡容积增加，使水位上升，此时蒸发量也随之增加，加上汽压上升，部分汽泡又凝结成水，
水位将会下降，即水位先上升后下降，造成虚假水位。这时水位调节不仅要考虑汽包水位信号，还应考虑三冲量信号即汽包水位、蒸汽流量、给水流量。
正常运行中的给水泵根据三冲量信号进行自动调节，说明就已经考虑到了虚假水位的因素。
4.2 汽包水位变化是由于给水流量和蒸汽流量不平衡造成的，即进、出汽包的流量偏差造成的，影响汽包水位变化的因素有汽压、燃烧率大幅度变化，排污，安全门动作，高/低旁动作，锅炉受热面泄漏等。
4.3 机组启动及正常运行时的调节
4.3.1 启动初期，由于蒸气流量很小，甚至几乎为零。此时应根据汽包水位变化调节给水流量。启动过程炉水温度逐渐上升，炉水逐渐膨胀，汽包水位也逐渐上升，因此点火前汽包应保持低水位运行。投、退重油枪，开高低旁时应注意虚假水位。随着负荷增加，汽泵投入运行，汽泵根据三冲量信号调节，由于这一阶段操作频繁，工况相对不稳定，水位波动比较大，加上负荷低，给水流量偏低，一般将汽泵切手动调节，但要根据蒸汽流量=(给水流量+过热减温水流量)，即以三冲量信号控制水位。五段抽汽投入时，汽泵可能因蒸汽压力上升，出力增大，汽包水位上升，应注意。正常运行时，小机辅汽退出时两台小机调节油压各上升约3Kpa。因此小机辅汽退出时应缓慢进行，否则将会引起汽包水位波动。 4.3.2 高负荷及正常运行时，两台汽泵根据三冲量指令"自动"调节汽包水位，需要切"手动"控制时，应根据蒸汽流量=(给水流量+80T/H)这一原则。
4.4 故障时的水位调节
一般情况下，小机调速油压<1.lkg时将不出水，油压>1.4kg时将带满负荷，手动调节时应控制在这一范围内，当然各台汽泵特性不同应以其静态曲线为准。水位波动比较大时，用"增"、"减"键将跟不上，建议用改变油压设定值来调节油压。下面就几种常见的现象进行分析:
4.4.1 降负荷至175MW以下运行时，由于给水流量低，出现外界扰动比如投、退给煤机，锅炉定排等情况引起汽包水位波动，两台汽泵抢水，造成两台汽泵再循环门频繁动作，可分为以下两种处理方法:
4.4.1.1 当一台汽泵再循环门关，流量250T/H左右时，将其切"手动"，让另一台汽泵"自动"调节。
汇报值长，要求多带上2OMW负荷，待水位稳定后，调节两台汽泵平衡后投"自动"运行。 4.4.1.2 启动电泵，保持2OOT/H流量，将再循环门已开启的汽泵切"手动"降低转速至1800r/m暖机状态，另一台汽泵根据三冲量信号自动调节。汇报值长，要求多带2OMW, 待水位稳定将电泵负荷移至汽泵后停电泵，两台汽泵平衡后投"自动"运行。
4.4.2 高负荷运行时，由于切换磨煤机或煤质量突变或安全门动作等原因引起水位波动，立即启动电泵，保持1OOT/H流量，将汽泵切为"手动"方式，根据蒸汽流量=(给水流量+80T/H)进行调节，根据需要增加电泵流量，待水位稳定后，将汽泵投"自动"，逐渐减少电泵负荷至l00T/H后停卜电泵运行。
4.4.3 由于运行的给煤机跳闸、炉膛大量掉渣等原因引起水位波动时，水位自动调节将不正常，立即切"手动"方式控制;根据蒸汽流量=(给水流量+80T/H)原则进行手动调节，必要时
可启动电泵加以辅助调节。
4.4.4 当出现下列情况时汽动给水泵转速控制将由"自动"切为"手动"，?L:同一侧水位变送器之差?17%?F:蒸汽流量与(给水流量+减温水量)之差?2OOT/H小机转速,6200rpm此时，OT出现相应的软报警，?L?17%时还会发出"双重变送器异常"和"汽包水位异常"硬报警，立即根据蒸汽流量=(给水流量×lOOT/H)原则进行手动调节，查明原因通知检修处理。小机转速>6200rpm时，立即启动电泵加以辅助调节，并汇报值长，要求少带2OMW负荷。迅速查明原因并进行相应处理。
4.4.5 需要将小机切手动调节就是因为汽包水位波动大，小机转速与调速油压出现大幅度波动。需要记住给水流量与负荷、小机转速、调速油压的对应关系。在某一负荷点因汽包水位波动大需要将小机切手动调节时，只需用"设定"方法将小机调速油压设定为某一对应值，小机转速将逐渐稳定在某一范围内，小机流量也逐渐稳定在正常值。若此时汽包水位存在偏差，只需微调即可。水位至零时再将小机调速油压投“自动”。
4.4.6 启动电泵开大出口大、小阀时，当电泵电流达250A时应暂停，此时流量将继续上升，电泵电流将达300A。之后再循环门关闭，电泵电流、流量下降，可根据实际需要调节出口大、小阀。
4.4.7 当小机切手动后，若小机转速小于370Orpm，则"启动完成"灯灭，小机无法投自动。只有小机出口压力大于给水母管压力的0.833倍后，小机才允许投"自动"。锅炉正常运行中，汽包液位的控制是一个重要的参数。液位过高会影响汽水分离的效果，产生蒸汽带液现象，液位过低会破坏水循环，严重的会烧坏锅炉。当蒸汽负荷突然增大时，锅炉会出现暂时的压力下降，水的沸腾加剧。导致液位上升，这样就产生了虚假液位。这时本应把给水加大，但是如果采用简单的单参数调节系统，就会根据这个假液位而错误地把锅炉给水调节阀关小，减少给水量，等到汽水达到新的动态平衡时，液位就下降了许多，远离给定值，甚至使锅炉发生危险。如果负荷减少，它的变化过程和结果与上述相反，从而使汽包液位发生较大的波动。其他如燃料量变化或蒸发量变化也都可引起虚假液位。影响锅炉液位的主要因素是锅炉的汽水平衡。为了克服负荷变化所引起水位的大幅度波动，消除假液位的影响，提前消除蒸汽对液位的干扰，所以除了液位主调节回路以外，还引入蒸汽流量(作前馈信号)和给水流量(作串级副回路为测量信号)两个辅助参数，构成了锅炉的三冲量调节系统。一般三冲量调节是针对汽包调节的。三个冲量分别是汽包液位，给水流量和蒸汽流量。从结构上来说，实际上是一个带前馈信号的串级控制系
统。液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。汽包液位是主变量，给水流量是副变量。副变量的引入使系统对给水压力(流量)的波动有较强的克服能力。蒸汽流量的信号作为前馈信号引入。因为蒸汽流动的波动是引起汽包液位变化的一个因素，是干扰作用，蒸汽流动波动时，通过测量引入FC，使给水流量作相应的变化，所以这是按干扰量进行控制的，是前馈作用。