锅炉汽包三冲量调节

锅炉汽包水位的三冲量调节

0 引言

锅炉是化工生产中重要的动力设备。汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数,它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。汽包液位过高会造成蒸汽带水影响过热器运行,影响汽水分离效果;水位过低会造成锅炉水循环的破坏,影响省煤器运行,容易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸。这就要求汽包液位在一定范围内,适应各种工况的运行。影响汽包液位的因素除了加热汽化这一正常因素外,还有蒸汽负荷和给水流量的波动。当负荷突然增大,汽包压力突然降低,水就会急剧汽化,出现大量气泡,形成了“虚假液位”。

如果使用简单的锅炉汽包液位的单冲量控制系统(如图1所示),一旦负荷急剧变化,虚假液位的出现,调节器就会误以为液位升高而关小供水阀门。影响了生产甚至造成危险。

为此,图2采取了锅炉汽包液位的双冲量控制,它在单冲量的基础上,再加一个蒸汽冲量,以克服“虚假液位”。其中调节阀为气关阀,液位调节器采用正作用,调节器输出信号在加法器内与蒸汽流量信号相减。双冲量实际上是前馈与反馈调节相结合的调节系统。当负荷突然变化时,蒸汽的流量信号通过加法器,使它的作用与水位信号的作用相反;假液位出现时,液位信号a要关小给水阀,而蒸汽信号b是开大给水阀,这就能克服“虚假液位”的影响。但是如果给水压力本身有波动时,双冲量控制也不能克服给水量波动的影响。

这就要用如图3所示的锅炉汽包液位的三冲量调节系统。即再加一个给水流量的冲量c,使它与液位信号的作用方向一致,这种调节系统由于引进了液位、给水流量及蒸汽流量三个参数,叫做三冲量调节系统。

1 原理

根据三个冲量在调节系统中引入位置不同,三冲量调节系统有多种方案,下面讨论一种常见的三冲量调节系统:蒸汽流量和给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量系统。

图3中所示的三冲量系统,汽包液位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量和给水流量是辅助冲量信号。系统将蒸汽流量和给水流量前馈到汽包液位调节系统中去,一旦蒸汽流量或给水流量发生波动,不是等到影响到液位才进行调节,而是在这两个流量改变之时就能通过加法器立即去改变调节阀开度进行校正,故大大提高了液位这个被调参数的调节精度。

在稳定状态下,液位测量信号等于给定值,液位调节器的输出,蒸汽流量及给水流量等三个信号,通过加法器得到的输出电流为:I0 = K1 I1 -

K2 I2 + K3 I3式中, I1 为液位调节器的输出电流; I2 为蒸汽流量变送器的电流; I3 为给水流量变送器的电流; K1 、K2、K3分别为加法器各通道的衰

减系数。设计K2 I2 = K3 I3此时I0正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号(为了安全调节阀必须用气关阀)。假定在某一时刻,蒸汽负荷突然增加,蒸汽流量变送器的输出电流I2相应增加,加法器的输出电流I0就减少,从而开大给水调节阀。但是与此同时出现了假液位现象,液位调节器输出电流I1将增大。由于进入加法器的两个信号相反,蒸汽流量变送器的输出电流I2会抵消一部分假液位输出电流I1 , 所以,假液位所带来的影响将局部或全部被克服。

待假液位过去,水位开始下降,液位调节器输出电流I1开始减小,此时,它与蒸汽流量信号变化的方向相反,因此加法器的输出电流I0减小,意味着要求增加给水量,以适应新的负荷需要并补充液位的不足。调节过程进行到液面重新稳定在给定值,给水量和蒸发量达到新的平衡为止。当蒸汽负荷不变,给水量本身因压力波动而变化时,加法器的输出相应变化,去调节阀门开度,直至给水量恢复到所需的数值为止。由于引进了蒸汽流量和给水流量两个辅助冲量,起到了“超前信号”的作用,使给水阀一开始就向正确的方向移动,因而大大减小了液位的波动幅度,抵消了虚假液位的影响,并缩短了过渡过程时间。

图4为三冲量液位调节方案图,图5为三冲量液位调节方框图。

2 应用

从上面分析可以看出三冲量调节系统能及时克服负荷(蒸汽量)和给水流量

的干扰作用,调节精度高,适用于汽包容积较小、负荷和给水干扰较大的场合。单冲量适合在汽包容积较大、负荷变化比较小的场合。双冲量调节适合于锅炉容积较小,给水压力波动不大的场合。锅炉汽包液位三冲量调节系统在我们厂得到了应用,实践证明效果良好

锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真

xxxx大学 本科生课程设计论文 题目：锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真学生姓名： 学号： 专业： 班级： 指导教师： 时间：2013年12月8日

内蒙古科技大学课程设计任务书

目录 第一章汽包水位控制的概述.................................................................................................... - 1 - 1.1 锅炉汽包水位的动态特性........................................................................................... - 1 - 1.1.1 给水流量W对汽包水位H的影响 ................................................................. - 1 - 1.1.2汽包水位在蒸汽流量D扰动下的影响 ............................................................ - 2 - 第二章三冲量串级给水控制系统设计.................................................................................... - 4 - 2.1 单冲量水位控制系统的介绍....................................................................................... - 4 - 2.2 双冲量水位控制系统的介绍....................................................................................... - 5 - 2.3 三冲量汽包水位控制原理........................................................................................... - 5 - 2.3.1 三冲量控制方案之一........................................................................................ - 5 - 2.3.2三冲量控制方案之二......................................................................................... - 7 - 2.3.3三冲量控制方案之三......................................................................................... - 8 - 第三章汽包三冲量控制算法的MATLAB仿真设计 ........................................................... - 10 - 3.1 控制系统模型图的绘制............................................................................................. - 10 - 3.1.1 Simulink模块的调用 ....................................................................................... - 10 - 3.1.2 PID子系统的建立以及封装 ........................................................................... - 10 - 3.2 PID控制器的参数整定 .............................................................................................. - 12 - 第四章总结.............................................................................................................................. - 15 - 参考文献.................................................................................................................................... - 16 -

锅炉动态特性与调节答案

锅炉动态特性与调节 一、 填空题（每空1分，共20分） 1、按传热方式，过热器大体可分为（对流式过热器），辐射式过热器，（半辐射式过热器）。 2、空气预热器的作用是利用锅炉 ( 尾部烟气的余热 ) 加热燃烧所用的 ( 空气)。 3、表示灰渣熔融特性的三个温度分别叫(变形温度)，(软化温度)，(熔化温度)。 4、安全门是锅炉的重要 (保护设备)，必须在 ( 热态下进行调试才能保证其动作准确可靠)。 5、冷炉上水时，一般水温高于汽包壁温，因而汽包下半部壁温( 高于) 上半部壁温，当点火初期燃烧很弱时汽包下半部壁温很快( 低于) 上半部壁温。 6、当汽包上半部壁温高于下半部壁温时，上半部金属受(轴向压应力)，下半部金属受(轴向拉应力)。 7、锅炉点火初期，加强水冷壁下联箱放水，其目的是促进(水循环)，使受热面受热( 均匀)，以减少汽包壁( 温差)。 8、转动机械轴承温度，滑动轴承不高于(700℃)，滚动轴承不高于(800℃）。 9、影响锅炉受热面积灰的因素主要有：烟气流速，飞灰颗粒度，（管束的结构特性），烟气与管子的流向。 10、虚假水位现象是由于负荷突变，造成压力变化，引起（锅炉水状态发生改变）而引起的。 二、判断题（每题1分，共20分） 1、 金属在一定温度和应力作用下逐渐产生塑性变形的现象就是蠕变。（√） 2、 在正常情况下，送风量过大会使过热蒸汽温度上升，送风量过小会使 第1页（共 5页）

过热蒸汽温度降低。（√） 3、主蒸汽管道保温后，可以防止热传递过程的发生。（×） 4、锅炉是火力发电厂三大主要设备之一。（√） 5、锅炉蒸发设备的主要任务是吸收燃料燃烧放出的热量，将水加热成过 热蒸汽。（×） 6、下降管一般布置在炉外，不受热，并加以保温。（√） 7、为了保证水循环的安全可靠，循环倍率的数值不应太小。（√） 8、蒸汽中的盐分主要来源于锅炉给水。（√） 9、锅炉排污可分为定期排污和连续排污两种。（√） 10、过热器各并排管蒸汽吸热不匀的现象叫做过热器的热偏差。（√） 11、管式空气预热器，管内走空气，管外走烟气。（×） 12、影响锅炉管子外部磨损的主要因素是飞灰速度。（√） 13、尾部受热面的低温腐蚀主要是由于水的腐蚀。（×） 14、煤的成分中氧是杂质。（√） 15、灰熔点低容易引起受热面结渣。（√） 16、给水流量不正常地大于蒸汽流量时，汽包水位上升。（√） 17、对流过热汽的出口蒸汽温度是随着锅炉负荷的增加而降低。（×） 18、锅炉安全阀的总排气能力应等于最大连续蒸发量。（×） 19、给水温度升高，在同样的炉内负荷下，锅炉的蒸发量就会提高，其他 工况不变的情况下，过热汽温会上升。（×） 20、汽压稳定决定于锅炉蒸发量与外界负荷之间是否处于平衡状态。（√） 1. 锅炉负荷对过热汽温有何影响？为什么？ 答：锅炉负荷增加时，燃料增加，烟量增加，烟速增加，烟侧对流放热系数增加，且传热温差增大，导致烟气放热量增大，另外负荷增加引起蒸汽

锅炉三冲量祥解

锅炉三冲量简介及组态 一、实验装置硬件组成 实验平台是个过程控制综合实验系统，系统由实验控制对象、实验控制台、和上位监控PC机三部分组成。对象参数包括了液位、流量、压力、温度等热工参数，并可设置纯滞后环节。控制设备配置了智能仪表与PLC两种形式，可以实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈-反馈控制，滞后控制、比值控制，解耦控制等多种控制。 1. 系统总貌：

2.装置简述： 装置对象主要由水箱、锅炉和盘管三大部分组成。供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计及手动调节阀组成。 3. 仪表显示控制箱： 仪表控制箱左上方标有本套装置的具体型号，面板示意图如图1-3： 图1-3 仪表控制箱面板图 1.2.3.1无纸记录仪： 本无纸记录仪表可以对现场变送器输出的变量电压值和阻值进行实时曲线和历史曲线的记录，当记录间隔为1S时，

可连续记录36H的数据，当记录间隔为4min时可记录360天的数据。它拥有128*64点阵式液晶显示屏、三通道万能输入和RS485通讯功能，是一款功能强大的无纸记录仪表。4.智能调节仪： 本套装置配备两只智能调节仪，可同时控制两个执行器作用于不同的对象系统，每套仪表均带有三种输入规格、一路4～20mA电流信号输出、测量/输出分屏显示、模糊PID算法控制及RS485通讯功能，是工业中最常见的仪表之一。 5.流量积算仪： 与智能仪表不同的是流量积算仪不仅可以采集模拟量信号，而且可以将流量信号进行时间轴上的累积，并可进行相应的流量批量控制实验，这些都是工业现场常用的功能，此外流量积算仪还具有RS485通讯功能。 6.各种传感器、变送器和控制信号接口： 本套对象系统共配置10件检测装置，它们接口按输出信号的不同，分类排列在面板上，以供仪表引用。两套执行器的输入信号，位于检测信号的下面，它们主要由仪表控制输出连接用。另外还有一路开关量控制离心泵自动运转开关，为仪表控制箱流量积算仪最下面位置的两排强电接线柱，由流量积算仪作批量控制时自动控制泵的开启。 7. 检测装置： 1）扩散硅液位变送器：

汽包水位三冲量给水调节的工作原理

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。 直流炉没有三冲量啊，没有汽包，在直流状态下给多少水就产生多少汽的，是通过中间点温度来调整锅炉燃水比的！ 单冲量三冲量切换条件：一般用给水流量来划分，小于200t/h（30%,我们300MW机组就是这样）时为单冲量，大于则为三冲量 为啥要到30％负荷时，电泵由单冲量切到三冲量啊？要防止汽包的虚假水位。在低负荷的时候，单冲量主要是给系统上水，在高负荷时，给水的任务就是维持汽包水位。

锅炉给水调节系统

汽包锅炉给水自动调节系统 第一节给水调节任务与给水调节对象动态特性 一、给水调节的任务 汽包锅炉给水调节的任务是使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在规定的范围内。 汽包水位反映了汽包锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系，是锅炉运行中一个非常重要的监控参数，保持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离器的正常工作，造成出口蒸汽湿度过大（蒸汽带水）而使过热器管壁结垢，容易导致过热器烧坏。同时，汽包出口蒸汽湿度过大（蒸汽带水）也会使过热汽温产生急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性。汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成水冷壁管烧坏而破裂。 二、给水调节对象动态特性 汽包水位是由汽包中的储水量和水面下的气泡容积所决定的，因此凡是引起汽包中储水量变化和水面下的气泡容积变化的各种因素都是给水调节的扰动。 （1）给水流量扰动。这个扰动来自给水调节门的开度变化、省煤器可动喷嘴开关动作、给水压力变化、给水泵转速波动等引起锅炉给水量改变的一切因素。 （2）蒸汽负荷扰动。这个扰动是指汽轮机负荷变化而引起的蒸汽流量的改变，它使水位发生变化。 （3）锅炉炉膛热负荷扰动。这个扰动主要是由锅炉燃烧率的变化改变了蒸发强度而引起的，它影响锅炉的输出蒸汽流量和汽水容积中的气泡体积。 给水调节对象的动态特性是指由上述引起水位变化的扰动与汽包水位间的动态关系。当给水流量扰动时，水位调节对象的动态特性表现为有惯性的无自平衡能力特征，也就是说，当给水流量改变后水位并不会立即变化。给水流量增加，一方面使进入锅炉汽包的给水量增加；另一方面使温度较低的给水进入省煤器、汽包及水循环系统，吸收了原有饱和水中的一部分热量，致使水面下气泡体积减小。 当蒸汽流量扰动时，汽包水位将出现“虚假水位” 现象。原因是在蒸汽负荷突然增加时， 虽然锅炉的给水流量小于蒸发量，但开始阶段的水位不仅不下降，反而迅速上升（反之，当

锅炉汽包给水控制要点

过程控制系统设计与实践 工艺过程及要求 6号课题：锅炉汽包给水控制系统（该题目不要有任何改动） 该课题由第六组4名同学完成。 汽包水位是影响锅炉安全运行的重要因素，水位过高会破坏汽水分离装置的正常工作，水位过低会引起水冷壁破裂。锅炉汽包给水控制的任务是使给水量适应锅炉蒸发量，使汽包中水位保持一定范围内。工艺上要求： 1)正常运行时水位波动范围：±30～50mm。 2)异常情况：±200mm。事故情况：>±350mm。 3)出现事故时能进行报警。 4)保持稳定的给水量。给水量不应该时大时小地剧烈波动，否则对省煤 器和给水管道的安全运行不利。 图1 汽包给水系统工艺流程图

目录 1 引言 (1) 1.1 论文选题背景 (1) 1.2 锅炉汽包给水系统 (1) 1.2.1 工作过程 (1) 1.2.1 控制对象及控制任务 (1) 2 给水控制基本方案 (2) 2.1 单冲量控制系统 (2) 2.2 双冲量控制方案 (3) 2.3 三冲量控制系统 (4) 2.4 几种控制方案的比较 (4) 2.5 最优方案 (5) 3 系统的实现 (6) 3.1 引起“虚假水位”原因分析 (6) 3.2 汽包水位检测元件 (7) 3.2.1 测量的问题 (7) 3.2.2 检测元件的型号选择 (8) 3.2 给水阀的选择 (8)

3.2.1 气开气关的选择 (8) 3.2.2 调节阀的型号选择 (8) 3.3 调节器的选择 (9) 3.3.1 控制规律与正反作用确定 (9) 3.3.2 调节器的型号选择 (10) 3.3 流量检测元件的选择 (10) 3.4 仪器仪表清单 (11) 4 结束语 (12) 参考文献 (13) 附录..................................... 错误！未定义书签。

论锅炉汽包液位的三冲量调节(2020新版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 论锅炉汽包液位的三冲量调节 (2020新版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

论锅炉汽包液位的三冲量调节(2020新版) 介绍了锅炉汽包液位的控制方法,讨论了三冲量调节系统的原理和适用条件及其应用。 0引言 锅炉是化工生产中重要的动力设备。汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数,它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。汽包液位过高会造成蒸汽带水影响过热器运行,影响汽水分离效果;水位过低会造成锅炉水循环的破坏,影响省煤器运行,容易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸。这就要求汽包液位在一定范围内,适应各种工况的运行。影响汽包液位的因素除了加热汽化这一正常因素外,还有蒸汽负荷和给水流量的波动。当负荷突然增大,汽包压力突然降低,水就会急剧汽化,出现大量气泡,形成了“虚假液位”。 如果使用简单的锅炉汽包液位的单冲量控制系统(如图1所示),

一旦负荷急剧变化,虚假液位的出现,调节器就会误以为液位升高而关小供水阀门。影响了生产甚至造成危险。 为此,图2采取了锅炉汽包液位的双冲量控制,它在单冲量的基础上,再加一个蒸汽冲量,以克服“虚假液位”。其中调节阀为气关阀,液位调节器采用正作用,调节器输出信号在加法器内与蒸汽流量信号相减。双冲量实际上是前馈与反馈调节相结合的调节系统。当负荷突然变化时,蒸汽的流量信号通过加法器,使它的作用与水位信号的作用相反;假液位出现时,液位信号a要关小给水阀,而蒸汽信号b 是开大给水阀,这就能克服“虚假液位”的影响。但是如果给水压力本身有波动时,双冲量控制也不能克服给水量波动的影响。 这就要用如图3所示的锅炉汽包液位的三冲量调节系统。即再加一个给水流量的冲量c,使它与液位信号的作用方向一致,这种调节系统由于引进了液位、给水流量及蒸汽流量三个参数,叫做三冲量调节系统。 1原理 根据三个冲量在调节系统中引入位置不同,三冲量调节系统有

锅炉水位三冲量控制及调节

汽包水位三冲量调节系统是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量三个信号作用于调节器上， 即三个被控变量对应一个调节器。 工作原理：汽包水位作为主信号，水位变化，调节器输出发生变化，继而改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量作为前馈信号，防止“虚假水位”使调节器产生错误的动作；给水流量作为反馈信号，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。 锅炉汽包水位三冲量调节系统是火电厂锅炉核心控制之一。汽包水位三冲量调节系统的给水调节阀动作频繁，锅炉水位对给水调节阀执行机构的动作比较敏感，稍有不慎就可能出现严重的危险情况，汽包水位三冲量调节系统关系到整个机组的安全运行：若汽包水位过高，会造成蒸汽带水；若汽包水位过低，会造成锅炉“干锅”，可能严重烧坏锅炉设备。汽包水位三冲量调节系统的重要性由此可见一斑，所以汽包水位的相关保护要完善可靠、汽包水位自动调节系统运行要平稳。 目前，汽包水位三冲量自动调节控制策略已经相当成熟，但在实际锅炉运行中会各种原因导致水位自动调节系统投入困难，甚至自动不能投入。这种现象让人对串级三冲量调节系统的调节能力和控制策略产生疑问。为此云润与大家交流运用心得，对级三冲量调节系统进行定性分析，并对一些异常情况的处理办法进行探讨。 1、水位三冲量调节控制策略 汽包水位三冲量调节系统使用的三个冲量分别是汽包水位、给水流量和蒸汽流量。 汽包水位作为主调（PID调节器）的输入信号，去抑制水位本身的偏差。副调（外给定调节器）使用了一个反馈信号（给水流量）和一个前馈信号（蒸汽流量），以消除扰动和虚假水位。各种介绍汽包水位三冲量调节系统的书籍中，都有对传递函数的计算，这些计算对系统设计很重要。如果用经验调节法对于系统维护，则完全可以抛开理论计算。在此只对其物理意义进行定性思考和作一番揣测。 1.1?反馈信号 反馈信号指给水流量信号，也叫内扰。 水位三冲量调节系统中被调量发生变化的时候，PID 经过运算，去控制执行机构进行合理的动作，执行机构改变给水调节阀的开度，阀门控制介质变化，达到控制给水流量的目的。可是给水调节阀执行机构特性、水位三冲量调节系统的运行状况存在很多差异，这些差异主要有： （1）执行机构线性：执行机构改变开度后，流量随之改变的大小。 （2）执行机构死区：PID 输出每变化多少，执行机构才能动作一次。 （3）执行机构空行程：执行机构在改变动作方向的时候，改变多少开度，给水流量才发生变化（减去死区的值）。 （4）执行机构回差：执行机构进行开、关两个方向的动作的时候，流量变化不相等，这个流量变化绝对值的差叫回差。 （5）执行机构及阀门的特性曲线改变：阀门线性改变，阀门每变化1%，流量变化量与以往不同。 （6）水位三冲量调节系统软故障：偶尔发生的系统故障使得给水流量变化不均匀，或者时有停顿。 （7）系统介质参数发生变化：指因给水压力、蒸汽压力变化导致给水流量变化。

直流蒸汽锅炉和汽包蒸汽锅炉的特点分析

直流蒸汽锅炉和汽包蒸汽锅炉的特点分析 两者相比较，直流蒸汽锅炉的水处理要求更高，适合直流的就适合汽包蒸汽锅炉，适合汽包蒸汽锅炉的不一定适合直流蒸汽锅炉。（文章来源：河南永兴锅炉集团https://www.wendangku.net/doc/c86510956.html,转载请注明！） 一、直流蒸汽锅炉介绍： 直流锅炉没有汽包，工质一次通过蒸发部分，即循环倍率为1。直流蒸汽锅炉的另一特点是在省煤器、蒸发部分和过热器之间没有固定不变的分界点，水在受热蒸发面中全部转变为蒸汽，沿工质整个行程的流动阻力均由给水泵来克服。如果在直流锅炉的启动回路中加入循环泵，则可以形成复合循环蒸汽锅炉。 即在低负荷或者本生负荷以下运行时，由于经过蒸发面的工质不能全部转变为蒸汽，所以在锅炉的汽水分离器中会有饱和水分离出来，分离出来的水经过循环泵再输送至省煤器的入口，这时流经蒸发部分的工质流量超过流出的蒸汽量，即循环倍率大于1。当锅炉负荷超过本生点以上或在高负荷运行时，由蒸发部分出来的是微过热蒸汽，这时循环泵停运，锅炉按照纯直流方式工作。二、直流蒸汽锅炉的技术特点： （1）取消汽包，能快速启停。与自然循环蒸汽锅炉相比，直流锅炉从冷态启动到满负荷运行，变负荷速度可提高一倍左右。（2）适用于亚临界和超临界以及超超临界压力锅炉。 （3）蒸汽锅炉本体金属消耗量最少，锅炉重量轻。一台300MW 自然循环蒸汽锅炉的金属重量约为5500t～7200t，相同等级的直流蒸汽锅炉的金属重量仅有4500t～5680t，一台直流蒸汽锅炉大约可节省金属2000t。加上省去了汽包的制造工艺，使锅炉制造成本降低。 （4）水冷壁的流动阻力全部要靠给水泵来克服，这部分阻力约占全部阻力的25％～30％。所需的给水泵压头高，既提高了制造成本，又增加了运行耗电量。 （5）直流锅炉启动时约有30％额定流量的工质经过水冷壁并被加热，为了回收启动过程的工质和热量并保证低负荷运行时水冷壁管内有足够的重量流速，直流锅炉需要设置专门的启动系统，而且需要设置过热器的高压旁路系统和再热器的低压旁路系统。加上直流锅炉的参数比较高，需要的金属材料档次相应要提高，其总成本不低于自然循环锅炉。 （6）系统中的汽水分离器在低负荷时起汽水分离作用并维持一定的水位，在高负荷时切换为纯直流运行，汽水分离器起到一个蒸汽联箱的作用。 （7）为了达到较高的重量流速，必须采用小管径水冷壁。这样，不但提高了传热能力而且节省了金属，减轻了炉墙重量，同时减小了锅炉的热惯性。 （8）水冷壁的金属储热量和工质储热量最小，即热惯性最小，使快速启停的能力进一步提高，适用机组调峰的要求。但热惯性小也会带来问题，它使蒸汽锅炉水冷壁对热偏差的敏感性增强。当煤质变化或炉内火焰偏斜时，各管屏的热偏差增大，由此引起各管屏出口工质参数产生较大偏差，进而导致工质流动不稳定或管子超温。 （9）为保证足够的冷却能力和防止低负荷下发生水动力多值性以及脉动，水冷壁管内工质的重量流速在MCR 负荷时提高到2000 ㎏/（㎡*s）以上。加上管径减小的影响，使直流锅炉的流动阻力显著提高。600MW 以上的直流锅炉的流动阻力一般为5.4MPa～6.0MPa。 （10）汽温调节的主要方式是调节燃料量与给水量之比，辅助手段是喷水减温或烟气侧调节。由于没有固定的汽水分界面，随着给

三冲量汽包水位控制原理及应用教程

锅炉汽包水位是锅炉生产过程的主要工艺指标，同时也是保证锅炉安全运行的主要条件之一。汽包水位过高，使蒸汽产生带液现象，不仅降低蒸汽的产量和质量，而且还会使过热器结垢，或使汽轮机叶片损坏；当汽包水位过低时，轻则影响水汽平衡，重则烧干锅炉，严重时会导致锅炉爆炸事故的发生。所以锅炉水位是一个极为重要的被控变量。在具体工艺生产过程中，常常由于蒸汽负荷的波动和给水流量的变化打破汽包内的平衡状态，对汽包水位造成干扰，最终导致假液位。所谓“冲量”实际就是变量，多冲量控制中的冲量，是指引入系统的测量信号。在锅炉控制中，主要冲量是水位。辅助冲量是蒸汽负荷和给水流量，它们是为了提高控制品质而引入的。 1、三冲量控制的引入 目前锅炉汽包水位调节常采用单冲量、双冲量及三冲量等三种调节方案，现分别对它们的基本原理和特性加以讨论。 ①单冲量水位调节系统 单冲量水位调节系统的原理如图1所示。由图1可知，这种类型的水位调节系统，是一个典型的单回路调节系统，被调参数是汽包水位，调节参数是锅炉的给水量。它适用于停留时间较长(亦即蒸发量与汽包的单位面积相比很小)，负荷变化小的小型锅炉(一般为10t/h以下)。但对于停留时间较短，负荷变化大的系统就不适应了。

图1 单冲量水位调节原理图2 单冲量水位调节系统控制策略 从图2可以看出：单冲量水位调节系统控制策略由汽包水位测量差压变送器、PID调节器和调节阀(或变频器)构成。 当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由于汽包内蒸汽压力瞬间下降，水的沸腾加剧，汽泡量迅速增加，汽泡不仅出现于水的表面，而且出现于水面以下，由于汽泡的体积比水的体积大许多倍，结果形成汽包内液位升高的现象。因为这种升高的液位不代表汽包内储液量的真实情况，所以称为“假液位”。此时PID调节器会错误地认为测量值升高，从而关小给水调节阀，减小给水量。等到这种暂时汽化现象一旦平稳下来，由于蒸汽量的增加，给水量反而减少，会使水位严重下降，甚至降到液位危险区，造成事故。 为了克服由于蒸汽负荷量波动造成“假液位”的现象，我们把蒸汽流量的信号引

浅谈锅炉汽包水位的三冲量调节(通用方法)

浅谈锅炉汽包水位的三冲量调节（通用方法） 0 引言 锅炉是化工生产中主要的动力设备。汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数,它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。汽包液位过高会造成蒸汽带水影响过热器运行,影响汽水分离效果;水位过低会造成锅炉水循环的破坏,影响省煤器运行,容易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸。这就要求汽包液位在一定范围内,适应各种工况的运行。影响汽包液位的因素除了加热汽化这一正常因素外,还有蒸汽负荷和给水流量的波动。当负荷突然增大,汽包压力突然降低,水就会急剧汽化,出现大量气泡,形成了“虚假液位”。 如果使用简单的锅炉汽包液位的单冲量控制系统(如图 1 所示) ,一旦负荷急剧变化,虚假液位的出现,调节器就会误以为液位升高而关小供水阀门。影响了生产甚至造成危险。 为此,图 2 采取了锅炉汽包液位的双冲量控制,它在单冲量的基础上,再加一个蒸汽冲量,以克服“虚假液位”。其中调节阀为气关阀,液位调节器采用正作用,调节器输出信号在加法器内与蒸汽流量信号相减。双冲量实际上是前馈与反馈调节相结合的调节系统。当负荷突然变化时,蒸汽的流量信号通过加法器,使它的作用与水位信号的作用相反;假液位出现时,液位信号a 要关小给水阀, 而蒸汽信号b 是开大给水阀,这就能克服“虚假液位”的影响。但是如果给水压力本身有波动时,双冲量控制也不能克服给水量波动的影响。

这就要用如图3 所示的锅炉汽包液位的三冲量调节系统。即再加一个给水流量的冲量c ,使它与液位信号的作用方向一致,这种调节系统由于引进了液位、给水流量及蒸汽流量三个参数,叫做三冲量调节系统。 1 原理 根据三个冲量在调节系统中引入位置不同,三冲量调节系统有多种方案,下面讨论一种常见的三冲量调节系统:蒸汽流量和给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量系统。 图 3 中所示的三冲量系统,汽包液位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量和给水流量是辅助冲量信号。系统将蒸汽流量和给水流量前馈到汽包液位调节系统中去,一旦蒸汽流量或给水流量发生波动,不是等到影响到液位才进行调节,而是在这两个流量改变之时就能通过加法器立即去改变调节阀开度进行校正,故大大提高了液位这个被调参数的调节精度。 在稳定状态下,液位测量信号等于给定值,液位调节器的输出,蒸汽流量及给水流量等三个信号,通过加法器得到的输出电流为:I0 = K1 I1 - K2 I2 + K3 I3式中, I1 为液位调节器的输出电流; I2 为蒸汽流量变送器的电流; I3 为给水流量变送器的电流; K1 、K2 、K3 分别为加法器各通道的衰减系数。设计K2 I2 = K3 I3此时I0 正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号(为了安全调节阀必须用气关阀) 。假定在某一时刻,蒸汽负荷突然增加,蒸汽流量变送器的输出电流I2 相应增加,加法器的输出电流I0 就减少,从而开大给水调节阀。但是与此同时出现了假液位现象,液位调节器输出电流I1 将增大。由于进入加法器的两个信号相反, 蒸汽流

锅炉汽包水位调整总结

300MW机组锅炉汽包水位调整技术的探讨 【摘要】阐述了300MW机组锅炉汽包水位的变化机理和锅炉汽包水位调整技术，对锅炉运 行过程中汽包水位的一些关键问题从不同角度进行了探讨，为运行人员提供了科学的操作依据、实践经验和技术支持。【关键词】锅炉水位调整 1、前言锅炉的汽包水位由于调整不当，将造成两种水位事故。一种是汽包满水事故，指锅炉 汽包水位严重高于汽包正常运行水位的上限值，使锅炉蒸汽严重带水，蒸汽温度急剧下降，发生水冲击，损坏管道和汽轮机组。另一种是汽包缺水事故，指锅炉水位低于能够维持锅炉正常水循环的水位，蒸汽温度急剧上升，水冷壁管得不到充分的冷却而发生过热爆管。这种事故的发生轻者造成机组非计划停运，严重时可造成汽轮机和锅炉设备的严重损坏。在机组正常启停和运行中通过科学的判断分析和正确的高水平的调整汽包水位，才能很好的防止恶性事故的发生和间接地降低发电厂的生产成本。 2、汽包水位的变化机理 2.1 锅炉启动过程中的汽包水位变化投入炉底部加热后，辅汽在炉 水中凝结成为炉水，使汽包水位缓慢上升。锅炉点火初期，由于冷风带走的热量和燃油燃烧释放的热量相等，汽包水位无大的变化。当1.8t／h的油枪增投至两支及以上时，由于热量平衡的 破坏，使炉内温度上升，炉水吸热开始产生汽泡，汽水混合物的体积膨胀，汽包水位开始缓慢上升产生暂时的虚假水位，随炉水吸热量的增加，当水冷壁内水循环流速加快后，大量汽水混合物进入汽包后汽水分离，饱和蒸汽进入过热器，使汽包水位开始明显下降。随着汽包压力的升高，这种蒸发速度会降低，但在实践中观察该现象不太明显。当到达冲转参数（主蒸汽压力4.2Mpa，主蒸汽温度320℃）关闭35％旁路的过程中，蒸发量下降，单位工质吸收的热量增加，微观分析，分子运动速度加快，对汽包、水冷壁、过热器的撞击次数增多，宏观观察，汽包压力又进一步升高，送一方面使汽水混合物比容减小，另一方面饱和温度升高，很多已生成的蒸汽凝结为水，水中气泡数量减小汽水混合物的体积缩小，促使汽包水位迅速下降，造成暂时的虚假水位，这时在给水量未变的情况下由于锅炉耗水量下降汽包水位会迅速回升。在挂闸冲转后水位的变化相反。机组并网后负荷50Mw给水主副阀切换时，由于给水管路直径的变大使给水流量加大汽包水位上升很快。其它阶段只要给水量随负荷的上升及时增加汽包水位的变化不太明显。2.2 引风机、送风机、一次风机、磨煤机跳闸后汽包水位的变化锅炉的上述四大转机任意跳闸1台，相当于炉内燃烧减弱，水冷壁吸热量减少，炉水体积缩小，汽泡减少，使水位暂时下降。从实际事故中观察，跳1台引风机后的10s内，给水自动以2t／s的速度增加，其水位下降速率仍然高达6.2mm／s。同时气压也要下降，饱和温度相应降低，炉水中汽泡数量又将增加，水位又会上升，还由于负荷的下降，给水量不变，如果人工不干预，水位最终会上升。这就是平时所说的先低后高。2.3高加事故解列后汽包水位的变化高加事故解列，就是汽轮机的一二三段抽汽量 突然快速为零的过程。对于锅炉来说，发生了2个工况的变化，一个是蒸汽流量减少压力升高，另一个是给水温度降低100℃引起的炉水温度降低，水位将先低后高。2.4 突然掉大焦和一次风压突升后汽包水位的变化这种情况相当于燃烧加强的结果，水冷壁吸热量增加，炉水体积膨胀，汽泡增多，使水位暂时上升：同时气压也要升高，饱和温度相应升高，炉水中汽泡数量又将减少，水位又会下降；随后蒸发量增加，但给水未增加时，水位又进一步下降，即水位先高后低。从实际生产中观察，上升不明显，但下降较快，事故发生10s后，虽然给水以1t／s的速度增加，水位仍以1.7mm／s的速度下降。2.5 锅炉安全门动作和负荷突变后汽包水位的变化当锅炉安全门动作或负荷突增时，汽包压力将迅速下降，送时一方面汽水比容增大，另一方面使饱和温度降低，促使生成更多的蒸汽，汽水混合物体积膨胀，形成虚假高水位。但是由于负荷增大，炉水消耗增加，炉水中的汤泡逐渐逸出水面后，水位开始迅速下降，即先高后低。当安全门回座或负荷突降时，水位变化过程相反。3 锅炉启动过程中汽包水位的调整（1）经过高加水侧锅炉冷态启动上水正常后，投入底部加热之前给电子水位计测量筒进行灌水，使电子水位能正确显示，防止在启动过程中水位误差过大造成汽包水位无法投入和MFT误动事故。（2）锅炉底部

锅炉三冲量

锅炉三冲量简介及组态一、实验装置硬件组成 实验平台是个过程控制综合实验系统，系统由实验控制对象、实验控制台、和上位监控PC机三部分组成。对象参数包括了液位、流量、压力、温度等热工参数，并可设置纯滞后环节。控制设备配置了智能仪表与PLC两种形式，可以实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈-反馈控制，滞后控制、比值控制，解耦控制等多种控制。 1. 系统总貌：

2.装置简述： 装置对象主要由水箱、锅炉和盘管三大部分组成。供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计及手动调节阀组成。 3. 仪表显示控制箱： 仪表控制箱左上方标有本套装置的具体型号，面板示意图如图1-3： 图1-3 仪表控制箱面板图 1.2.3.1无纸记录仪： 本无纸记录仪表可以对现场变送器输出的变量电压值和

阻值进行实时曲线和历史曲线的记录，当记录间隔为1S时，可连续记录36H的数据，当记录间隔为4min时可记录360天的数据。它拥有128*64点阵式液晶显示屏、三通道万能输入和RS485通讯功能，是一款功能强大的无纸记录仪表。4.智能调节仪： 本套装置配备两只智能调节仪，可同时控制两个执行器作用于不同的对象系统，每套仪表均带有三种输入规格、一路4～20mA电流信号输出、测量/输出分屏显示、模糊PID 算法控制及RS485通讯功能，是工业中最常见的仪表之一。 5.流量积算仪： 与智能仪表不同的是流量积算仪不仅可以采集模拟量信号，而且可以将流量信号进行时间轴上的累积，并可进行相应的流量批量控制实验，这些都是工业现场常用的功能，此外流量积算仪还具有RS485通讯功能。 6.各种传感器、变送器和控制信号接口： 本套对象系统共配置10件检测装置，它们接口按输出信号的不同，分类排列在面板上，以供仪表引用。两套执行器的输入信号，位于检测信号的下面，它们主要由仪表控制输出连接用。另外还有一路开关量控制离心泵自动运转开关，为仪表控制箱流量积算仪最下面位置的两排强电接线柱，由

高压汽包锅炉及内部结构分析

高压汽包锅炉的内部结构分析 I. I. Belyakov 1 . 高压汽包锅炉内部结构分析表明了单级蒸发系统是最有利的。这 种设计确保了在相等的连续排污量是引入锅水的碱式磷酸盐的最 少消耗量和最小的含盐量。 关键词：内部结构，汽包锅炉，蒸发级，磷酸盐，排污。 汽包锅炉不同于直流锅炉，它需要通过组织内部结构以确保蒸发量，以及把过程中的内部沉积和蒸发受热面的金属腐蚀产物限制在最小值。这样的设计是必要的，因为在汽包锅炉中，蒸发受热面和过热器之间存在固定的分界面；由于化合物在传热介质水相和蒸汽相的溶解度不同(蒸汽相中化合物溶解度低于水相)，化合物富集于锅水中。 依据成分平衡，其中不包括携带到蒸汽中的盐份，锅水中化合物的平均浓度由 fw bw C p p C +=1 )1( 确定，其中fw C 和bw C 分别代表给水的给水和锅水的杂质浓度，代表排污率，即，排污量)(bl D 与蒸发量)(st D 之比。 从表达式)1(中可知，汽包排污水中可溶性杂质浓度，当排污率%1=p 时，它近似等于给水的100倍。因此，为了防止蒸发受热面管子的金属被腐蚀，锅水中应该添加特殊的试剂以使管子的内表面水垢沉积变的最小。 为了保证锅水中可溶性杂质的浓度为恒值，一部分应该连续从汽包中排出，腐蚀 1 Central Boiler and Turbine Institute (NPO TsKTI), Russia.

产物和不可溶矿泥的形式从下联箱中周期性的排出。 由于可以从锅水中排出一部分杂质，所以在相同蒸发量时，汽包锅炉的给水品质可以比直流锅炉的给水品质低。 图1介绍了最广泛使用的高压汽包锅炉内在结构。 为了提高蒸汽分离效率，它才用了分级蒸发原理，并带有在顶端布置立式旋风分离器的除盐装置。在分离器内部一个直接定位于汽包上的清洁空间，用于汽水混合物的分离，所有的蒸汽是通过特殊的清洗装置用给水清洗的。 目前，我们不能在假定它们能够产生足够所需的蒸汽前提下来考虑设备和分离装置的最佳布置，而是要从能够提供可靠的蒸发受热表面的观点出发来分析内部结构。 数量上相当于锅炉消耗量(蒸发量的一半)的给水是由起泡穿层式清洗装置提供并送入汽包水空间的。 磷酸盐或是碱式磷酸盐通过特殊方式引入汽包是为了粘合硬盐，并使锅水PH 值接近到适合于保护蒸发受热面管子金属的值，使蒸发受热面不被腐蚀。磷酸盐被引入到锅水是因为这将导致生成243)(PO Ca 或26410)()(OH PO Ca ])()(3[224OH Ca PO Ca ?。这些化合物在水中是难溶的。磷酸盐会在受热面上形成传导率低的沉淀和氢氧根促成积垢。由于后者化合物主要形成-OH 形式的离子，因此引入锅水的磷酸盐要比引入给水的多[1]。 这种磷酸盐引入法需要在汽包长度方向上均匀的支架带有小直径排污孔的特殊管子。有许多空堵塞的例子，在汽包长度方向上变形很严重。 在省煤气之后直接往给水中加磷酸盐是比较简单的。这种方法在化学工业汽包压力为MPa 0.10的废热锅炉中已经成功使用很多年了[2]。 因为碱式磷酸盐加入高压汽包锅炉可以改善锅水品质，所以将它引入给水或锅炉其他部分已经没有实际意义了。 盐是通过连排管子排出锅炉的。这种排污方式使得平分管路和化学工业排污过程自动程度简单化成为了可能。然而，这种工程溶液要求在连接管路中有严格的对称性分布。如果违反这个条件，盐的分布可能会因为在锅炉侧排污的不均匀流动而被扰动 (盐移)。 连排水是从立式旋风分离器里低于设计水位mm 300~200的最后蒸发段中带出来的[3]。 为了从锅炉中排出铁的磷酸盐沉淀，是要通过短时间)60~30(s 打开安装在循环系统下联箱的阀门。定排的效率是取决于联箱中的水在它后一半长度上最大流速时的

论锅炉汽包液位的三冲量调节(新版)

论锅炉汽包液位的三冲量调节 (新版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0843

论锅炉汽包液位的三冲量调节(新版) 介绍了锅炉汽包液位的控制方法,讨论了三冲量调节系统的原理和适用条件及其应用。 0引言 锅炉是化工生产中重要的动力设备。汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数,它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。汽包液位过高会造成蒸汽带水影响过热器运行,影响汽水分离效果;水位过低会造成锅炉水循环的破坏,影响省煤器运行,容易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸。这就要求汽包液位在一定范围内,适应各种工况的运行。影响汽包液位的因素除了加热汽化这一正常因素外,还有蒸汽负荷和给水流量的波动。当负荷突然增大,汽包压力突然降低,水就会急剧汽化,出现大量气泡,形成了“虚假液位”。 如果使用简单的锅炉汽包液位的单冲量控制系统(如图1所示),

一旦负荷急剧变化,虚假液位的出现,调节器就会误以为液位升高而关小供水阀门。影响了生产甚至造成危险。 为此,图2采取了锅炉汽包液位的双冲量控制,它在单冲量的基础上,再加一个蒸汽冲量,以克服“虚假液位”。其中调节阀为气关阀,液位调节器采用正作用,调节器输出信号在加法器内与蒸汽流量信号相减。双冲量实际上是前馈与反馈调节相结合的调节系统。当负荷突然变化时,蒸汽的流量信号通过加法器,使它的作用与水位信号的作用相反;假液位出现时,液位信号a要关小给水阀,而蒸汽信号b 是开大给水阀,这就能克服“虚假液位”的影响。但是如果给水压力本身有波动时,双冲量控制也不能克服给水量波动的影响。 这就要用如图3所示的锅炉汽包液位的三冲量调节系统。即再加一个给水流量的冲量c,使它与液位信号的作用方向一致,这种调节系统由于引进了液位、给水流量及蒸汽流量三个参数,叫做三冲量调节系统。 1原理 根据三个冲量在调节系统中引入位置不同,三冲量调节系统有

直流锅炉汽温的调节特性

直流锅炉汽温的调节特点 一：直流锅炉汽温静态特性 在直流炉中，汽温的调节是和汽包炉有很大的区别的，首先我们先来看看直流炉汽温的静态特性： 由于直流锅炉各级受热面串联连接，水的加热与汽化、蒸汽的过热三个阶段的分解点在受热面中的位置不固定而随工况变化。因此，直流锅炉汽温的静态特性不同与汽包锅炉。对有再热器的直流锅炉，建立热平衡式： G(h gr—h gs)=BQ ar,netηgl 式中 G ——给水流量，等于蒸汽流量，kg/s; h gr——主蒸汽焓，kj/kg; h gs——给水焓，kj/kg; B ——锅炉燃料量，kg/s; Q ar,net——燃料收到基低位发热量，kj/kg； ηgl ——锅炉热效率，% 对上面公式分析如下： 1)假设新工况的燃料发热量、锅炉热效率、给水焓都和原工况相同，而负荷不同。则有以下几种情况：B'/G'=B/G,即新工况的燃料量和给水量比例和原工况相等（也就是说燃水比保持不变），则h′gr =h gr。因此，在上述假定条件下，主蒸汽温度保持不变。所以，直流锅炉负荷变化时，在锅炉燃料发热量、锅炉热效率、给水焓不变的条件下，保持适当的燃水比，主汽温度可保持稳定。这也是直流锅炉运行特性与汽包锅炉的运行特性不同之一。 2)如果新工况的燃料发热量变大,则h′gr >h gr，主蒸汽温度增高；假如新工况锅炉热效率下降,则h′gr