锅炉汽包自动调节系统的设计设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流锅炉汽包自动调节系统的设计设计.精品文档.成人高等教育本科毕业设计（论文）题 目：锅炉汽包自动调节系统的设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说

2、明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律

3、后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3

4、、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

5、优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（

6、在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2

7、、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日哈尔滨工业大学成人高等教育毕业论文（设计）评语 年 月 日班号： 姓名： 陈磊 专业： 热动 毕业论文（设计）题目：锅炉汽包自动调节系统的设计评阅人评语： 评阅人（签字） 答辩委员会评语：答辩委员会根据毕业论文（设计）之材料及学生答辩作出以下评语：学生 毕业论文（设计）答辩成绩评定为 根据所提交至材料及毕业论文（设计

8、）答辩之成绩，答辩委员会认为该学生已（未）完成哈尔滨工业大学的教育计划准予毕业（肄业）。对毕业论文（论文）的特殊评语： 答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员（签字）： 阶段检查记录完 成 情 况存 在 情 况签 字哈尔滨工业大学成人高等教育毕业（设计）论文任务书姓 名： 陈磊 类 别： 专升本 班 号： 层 次： 函授 学 号： 专 业： 热能与动力工程 毕业设计（论文）题目：锅炉汽包自动调节系统的设计立题目的意义：锅炉汽包水位自动调节系统，是火电厂最重要的调节系统之一，一方面它的执行机构动作非常频繁，水位对执行机构的动作也很敏感，一不小心就有可能出现极其严重的

9、危险情况；另一方面它对整个机组的运行安全至关重要；汽包水位过高就会造成蒸汽带水，水位过低会造成“干锅”，严重时烧坏设备。在此我们引进了锅炉汽包水位自动调节，使锅炉水位根据设定需求自动调节。技术条件：近年来DCS系统得到了普遍的应用，世界上约有40多家公司生产近百种简单控制系统的商业产品。比较有名的如美国的ABB、Honeywell、Tayler、Foxboro；以及日本的横河北辰、日立、东芝；德国的Siemens等多跨国公司。这些成熟的DCS系统都有可靠的性能，都有对于专门的生产过程发展的DCS系统，可以很方便、任意的组态，里面都包含了几乎所有的控制算法，用户可以根据现场情况实现自己的控制策略

10、。由于这些系统的良好的开放性，用户可以在此基础上作二次开发，把最新的技术应用到自己的系统中来，增强原系统的功能技术要求与工作计划：1. 选题，收集锅炉汽包水位自动调节系统有关技术资料。2. 在初步掌握现有资料的基础上扩大范围进行分类、比较、研究和总结。3. 撰写论文初稿。4. 根据论文格式进行修改。5. 与指导教师交流。6. 综合各方意见，最终修改完善论文。时间安排：12011年2月调查、研究、选题22011年2月收集汽包自动调节系统有关技术资料。32011年23月根据资料进行分类、比较、研究和总结，撰写论文初稿。42011年3月与指导老师交流，按论文格式要求完成论文。52011年5月打印、装

11、订论文。指导教师： 年 月 日教研室主任： 年 月 日摘要在锅炉运行中，水位是一个很重要的参数。若水位过高，则会影响汽水分离的效果，使用气设备发生故障；而水位过低，则会破坏汽水循环，严重时导致锅炉爆炸。同时高性能的锅炉产生的蒸汽流量很大，而汽包的体积相对来说较小，所以锅炉水位控制显得非常重要。锅炉水位自动控制的任务，就是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持汽包内水位在允许的范围内变化，是保证汽轮机和锅炉安全运行的重要条件。本文通过了解了锅炉汽包水位控制的现状和控制策略，其经典 汽包水位控制策略包括单冲量、双冲量和三冲量控制。由于单冲量、双冲量及单级三冲量控制策略比较简单，并且难以适应现代各

12、种复杂锅炉的控制要求，目前各种锅炉汽包水位控制绝大多数采用三冲量水位控制策略，本文仅对三冲量串级控制策略进行详细分析。并具体分析其动、静特性的基础上从单冲量控制到双冲量控制最后到三冲量控制的设计方案中择优选择了“三冲量”控制，并对在PID的参数整定也进行了必要的分析，解析了各种控制方案设计存在的优缺点，说明了实现应用中需要注意的问题，在此基础上，对水位控制的最新技术也进行了探讨。关键词： 锅炉汽包；动态特性； 水位控制；三冲量控制系统；PIDABSTRACTIn the boiler operation, the water level is a very important paramete

13、r. If the water level is too high, it will affect the separation of the effect of soft drinks, the use of gas equipment failure; while the water level is too low, it will undermine the soft cycle, in severe cases lead to boiler explosion. At the same time high-performance boiler steam flow generated

14、 by large, while the drum volume is relatively small, so the boiler water level control is very important. Boiler water level automatic control task is to control water flow to maintain a balance with the evaporation to maintain the water level inside the drum to the extent permitted change is to en

15、sure safe operation of steam turbines and boilers important condition.In this paper, to understand the boiler drum water level control, status and control strategy, its classic drum water level control strategy, including a single impulse, impulse, and three pairs of impulse control. As a single imp

16、ulse, double-impulse and single-stage three impulse control strategy is relatively simple, and difficult to adapt to the modern complex control requirements of the boiler, the boiler drum water level control of current majority of three-level impulse control strategy, this article only three impulse

17、 cascade control strategy for detailed analysis. And specific analysis of the dynamic and static features based on the volume control from a single impulse to the pairs of impulse control impulse control and finally to three designs selected in the selection of the best three-impulse control, and th

18、e PID parameter tuning also carried out the necessary analysis of , analysis of the various control design advantages and disadvantages exist to illustrate the realization of applications that need attention, in this based on the latest technology for water level control is also discussed.KEY WORDS:

19、 Boiler drum; Dynamic; Water level control; Three impulse controlsys目 录摘要1ABSTRACT31 绪论11.1 自动控制理论的发展11.1.1 “经典控制理论”阶段11.1.2 “现代控制理论”阶段11.1.3 “大系统理论和先进控制理论”阶段21.2 控制系统的发展22 汽包锅炉2 2.1 汽包锅炉简介22.2 影响水位的因素32.3 调节过程43 汽包水位调节对象的特性53.1 水位对象静态特性分析53.2 汽包水位在给水流量作用下的动态特性53.3 汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性74 方案的选择与设计104.1

20、几种调节系统的比较104.2 三冲量水位调节系统的分析114.2.1 三冲量水位调节系统的基本特性114.2.2 蒸汽流量分流系数的选择135 汽包水位调节系统的投运和整定155.1 汽包水位调节系统的投运准备155.1.1 主要对象是关键设备的特性试验155.1.2 水位变送器量程的选择185.1.3 调节系统投运前的检查185.2 汽包水位调节系统的投运195.3 汽包水位调节系统的参数整定196 结论217 结束语22参考文献23第1章 绪 论随着微电子技术的发展、数字技术、微型计算机技术的大量应用对工业控制领域中，越来越多的生产线被改造成全自动化生产线或者对个别关键工艺参数采用自动控制

21、。人们清楚地认识到自动控制技术在工业应用中的重要地位和作用，在水位控制系统中，目前“三冲量控制”方案已成为经典控制方案，用该方案实现锅炉汽包水位控制是过路控制中的重中之重。本文通过了解锅炉汽包水位控制的发展，具体分析其动、静特性的基础上，从单冲量控制到双冲量控制最后到三冲量控制的设计方案中进行对比，择优选择了“三冲量”控制，并说明了部分PID参数的整定。锅炉汽包水位过高会影响汽水分离效果，汽包水位高会使蒸汽带水冲击汽轮机并使过热器管壁和气轮机叶片结垢；汽包水位过低，会影响汽水循环，危及水冷壁受热面的安全、甚至干锅。汽包水位控制系统的任务就是维持锅炉汽包水位在设定值或在一定范围内，并实现全程水位

22、自动控制。汽包水位一般要求维持在设计值50mm范围内。第2章 自动控制理论的发展2.1自动控制的发展2.1.1“经典控制理论”阶段上世纪50年代前发展的控制理论被称为“古典控制理论”。它主要研究的自动控制系统为线性定常系统，其特点为单输入、单输出系统，经典控制理论所采用的方法通常是以传递函数、频率特性、根轨迹法，包括各种稳定性判据和对数频率特性。2.1.2“现代控制理论”阶段60年代以后发展起来的现代控制理论主要研究MIMO系统。系统可以是线性或非线性的，定常或时变的。它采用状态方程代替经典理论中的一个高阶微分方程式来描述系统，并且系统中各个变量均为时间t的函数，因而属于时域分析方法也叫做状态

23、空间法，采用状态方程的好处可以研究系统的内部特性，可以分析系统的本质。主要内容包括：（1）系统运动状态的描述和能控性、能观性分析；（2）李亚谱诺夫稳定性理论和李亚谱诺夫函数，系统识别和卡尔曼滤波理论；（3）非线性系统控制；（4）系统最优控制及自适应控制2.1.3“大系统理论和先进控制理论”阶段 前两个阶段的控制理论的发展与应用，主要讨论存在数学模型的自动控制系统，但是对于那些不具有数学模型或很难找到数学模型的被控对象，应用经典控制理论的方法等无法解决。但是，由于计算机技术的快速发展和价格的下降，使计算机的应用领域越来越宽，先进控制日益发展和应用起来了。先进控制主要包括自适应控制、预测控制、智能

24、控制、鲁棒控制等。人工智能学科的发展促进了自动控制理论向着智能控制方向发展，70年代末开始的智能控制理论和大系统理论的研究与应用，是现代控制论在深度上和广度上的开拓，因此在控制工程界受到极大的关注，主要包括：专家系统、神经网络和模糊控制、学习控制等。先进控制离不开前两个阶段的控制理论，只是把自动控制理论推向一个更深化的崭新阶段。2.2 控制系统的发展近年来DCS系统得到了普遍的应用，世界上约有40多家公司生产近百种简单控制系统的商业产品。比较有名的如美国的ABB、Honeywell、Tayler、Foxboro；以及日本的横河北辰、日立、东芝；德国的Siemens等多跨国公司。这些成熟的DCS

25、系统都有可靠的性能，都有对于专门的生产过程发展的DCS系统，可以很方便、任意的组态，里面都包含了几乎所有的控制算法，用户可以根据现场情况实现自己的控制策略。由于这些系统的良好的开放性，用户可以在此基础上作二次开发，把最新的技术应用到自己的系统中来，增强原系统的功能。2.3 本章小结本章主要介绍了自动控制系统的发展，前期为“经典控制理论”阶段和后期的“现代控制理论”阶段以及大系统和先进理论控制阶段，及DCS系统在当今社会的应用第3章 汽包锅炉简介3.1汽包的分类及工作原理汽包锅炉有自然循环方式和强制循环方式两种，汽包锅炉自动控制的任务与直流锅炉几乎一样，也是主要包括四个方面：（1）保证系统安全运

26、行；（2）保持燃烧的经济性；（3）保持炉膛负压在一定范围内；（4）运行中保证气轮机所需的蒸汽量，过热蒸汽压力和蒸汽温度的恒定。无论上一自然循环还是强制循环锅炉，其给水控制的任务都是为了保证锅炉负荷和给水的平衡关系。但是，汽包锅炉由于有了汽包的存在，使锅炉的运行方式、锅炉的结构、工作原理与直流锅炉不同，这就使实现控制的方式，采用被调量都有所区别。汽包锅炉的工作原理：汽包锅炉的蒸发系统有汽包、下降管、分配水管、下联箱、上升管、上联箱、上升管、上联箱、汽水引出管、汽水分离器组成，这种与直流锅炉结构的不同的最大优点是：这个蒸发系统是闭合的，在所有时候都有工质在这个闭合的蒸发管道系统中不断循环。锅炉的蒸

27、发受热面是有比较明显的分界线的。无论是自然循环还是强制循环汽包锅炉只是工质的循环方式不同，并不改变汽包锅炉的工作原理。当锅炉压力工作在9.8MPa18.6MPa范围内时，汽水密度差可以自行推动工质流动，因此可以采用自然循环；当锅炉工作压力16MPa时，一般可以采用强制循环。1给水母管2给水调节阀3省煤器 4汽包5下降管6上升管 7 过热器 8蒸汽母管图3-1 自然循环示意图3.2 影响水位的因素影响汽包水位的因素有：流出汽包的蒸汽流量、放水或排污量、进入汽包的给水流量以及汽包的压力等。 从质量平衡角度看，当流出汽包的蒸汽流量、排污、放水量和进入汽包的给水量不平衡时，汽包水位将发生变化。 汽包压

28、力的变化可能会导致“虚假”水位现象。例如：当汽包压力Pd下降时，汽包中的饱和水就会大量汽化，产生大量汽泡，使得水位升高，往往是由于汽轮机用汽量D增加导致Pd下降，水位上升，而从质量平衡角度看，流出汽包的质量增加，应使水位下降，所以这种水位上升现象是一种“虚假”水位现象。同样由于用汽量D减少，Pd升高，将导致水位暂时下降（也是虚假水位现象）。 上述几种主要因素中，蒸汽量取决于外界负荷的要求，汽压的变化则是燃料量、蒸汽量等综合影响的结果，而只有给水量是一个可控制的量，可以用作汽包水位调节的手段。3.3调节过程汽包水位成为给水控制的唯一标志，因此汽包水位：（1）反映了锅炉负荷与给水的平衡关系；（2）

29、汽包水位影响蒸发面的改变，影响锅炉的安全运行。因此在汽包锅炉中，给水控制比直流锅炉的给水控制简单，其对象可以看成是带有可测扰动的两输入输出系统，其指标是单一的，也即把水位维持在一个范围内即可。3.4本章小结 本章介绍了汽包的分类自然循环和强制循环两种，在水位控制系统中，目前“三冲量控制”方案已成为经典控制方案，用该方案实现锅炉汽包水位控制是过路控制中的重中之重。汽包的组成部分跟工作原理等等，用图解的方法让大家更加全面的了解自动控制系统在锅炉汽包水位调节中的使用。第4章 汽包水位调节对象的特性4.1 水位对象静态特性分析 对于一台固定容量的汽包锅炉，当设计完成后，其汽包、蒸发管道容量是固定的。汽

30、包及蒸发管道系统中贮藏着蒸汽、水，贮藏量的多少，是以汽包水位H表征的，其大小受到汽包的流入量（给水量），流出量（蒸发量）之间平衡关系的影响，同时还受到在给水循环、管道中汽水混合物内汽水容积变化的影响。系统输入输出之间的静态关系式为：H=f (W,D) (4-1)其中：H汽包水位； W给水流量； D蒸汽流量； 系统在稳态时，给水量和蒸发量之间保持平衡，汽水容积也保持不变，水位H保持稳定H=0。 4.2 汽包水位在给水流量作用下的动态特性给水量是锅炉的输入量，如果蒸汽负荷不变，那么给水流量变化时，汽包水位的运动方程式可以表示为： (4-2)经拉氏变换后可得： (4-3)可以得到汽包水位在给水流量作

31、用下的传递函数为： (4-4)对于中压锅炉，上式中Tw的数值很小，常常可以忽略不计，因此可以进一步改写为： (4-5)式中： 反应速度即给水流量改变单位流量时水位的变化速度。从上式可知，汽包水位在给水流量作用下的动态特性由一个积分环节和一个一阶滞后环节组成，的数值可通过实验测试求得，数值的大小同锅炉的结构有关。有些锅炉当给水增加时，在较长的一段时间里，汽包水位并不增加，有一较长的起始惯性段，对于这种锅炉，用上式来表示它的动态特性，误差较大，这时可选用下面近似计算公式： (4-6)式中：给水量扰动下的纯滞后时间，对于非沸腾式省煤器的锅炉， =30100秒；对沸腾式省煤器的锅炉， =100200秒

32、； 水位的反应时间，它也与锅炉结构有关，对于本设计中锅炉，Ta=30100秒。计算上式在阶跃输入下的响应，可知：当突然加大给水量后（假定蒸汽量不变），给水量大于蒸发量，但汽包水位一开始并不立即增加，而呈现出一段起始惯性段，这是因为温度较低的更多的给水进入水循环系统，它从原有饱和汽水中吸取一部分热量，汽包和汽水管路中由于热量的“损失”汽泡体积减少。进入省煤器的给水，首先必须填补由于热量的“损失”汽泡体积减少所让出的空间，这时，虽然给水量增加，但水位基本不变。当水面下汽泡容积变化过程逐渐平静时，汽包水位才由于贮水量的增加而爱渐上升。当水面下汽泡容积不再变化、完全稳定下来时，水位变化就随着贮水量的增

33、加而直线上升。对于采用沸腾式省煤器的锅炉，给水作用下的惯性段要比上述情况严重得多，甚至还可能出现“假水位”现象，在这种情况下，水位变化的特性应该采用如下传递函数： (4-7)式中：图4-1 采用沸腾式省煤器给水作用下的水位飞升曲线上图是给水作用下汽包水位的反应曲线。h1是只考虑物料不平衡，即给水量大于蒸发量而产生的上升曲线，其特性表现为积分环节，不自衡能力；h2是由于给水量增加，蒸发面以下汽泡容积的变化引起的。h是由h1(t)和h2(t)迭加而成的，它的特性实际上是两个环节的并联。在有“假水位”的情况下，需要用上式来表示其动态特性。对于不同的锅炉设备，究竟采用何种形式的传递函数来表示它的动态特

34、性，还要根据具体条件来定，原则是：表达特性最符合实际情况，传递函数式尽可能地简单。4.3汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性，可以用下式表示（假定给水量不变）： (4-8)拉氏变换后可得： (4-9)则： (4-10)上式可通知两个动态环节的并联来等效，即： (4-11)式中：对大部分调节对象而言，平衡受到破坏的主要影响因素是系统中物料或能量的不平衡。锅炉汽包水位除上述对象具有的特性以外，还有它特有的性质。当负荷设备的用汽量突然增加（假定供热量及时跟上），单从物料不平衡考虑，汽包中蒸发量大于给水量，汽包水位应如图中h1所示，相当于上式中 这一项，是直线下降的。图

35、4-2 蒸汽流量扰动时的水位飞升曲线实际水位 h在扰动的初始瞬间水位不但没有下降而且上长，这是由于锅炉汽包蒸发面下的水中有蒸汽存在， 是由于蒸发过程的连续性，在蒸汽向汽分界面移动的过程中，会有一部分蒸汽在某一段时间内处于水中，在一定负荷和一定压力下，蒸汽发生量与蒸发面以下蒸汽含量之间有一个确定的对应关系，蒸发面以下的蒸汽容积可以用下式表示： (4-12)式中：Vs蒸发面以下的蒸汽容积； k比例系数，随负荷不同而异； W1汽化强度； 饱和蒸汽重度； 汽泡在水中平均停留时间。当蒸汽流量D阶跃增加时，汽包中压力减小，汽水循环管路中水的汽化强度W1增加，蒸发面以下蒸汽容积Vs增加。从图中可以看出，当蒸

36、汽量变化时，汽包水位的变化具有特殊的形式，负荷阶跃增大时，汽水混合物中蒸汽的容积迅速增加，此时虽然蒸发量大于给水量，但水位不但不会下降，反而迅速上长。这种特殊现象称为“虚假水位”。当汽水混合物中汽泡容积与负荷相适应达到稳定后，水位才反映出物料的不平衡，开始下降。当负荷阶跃改变时，水面下汽泡容积变化引起的水位变化是很快的。由于“假水位”而出现的水位最大偏差很难依靠调节来克服，如果要求水位波动不能太大，只有限制负荷D的变化速度或限制负荷一次变化量。“虚假水位”变化的幅度与锅炉的汽压与蒸汽量有关，对一般的中高压锅炉，如负荷阶跃变化10%时，“虚假水位”现象可使水位变化达3040毫米，从以上动态特性分

37、析中可以得到如下结论：1）汽包水位调节对象在给水量作用下，具有纯迟延和惯性，无自衡能力。具体特性可用三种形式来描述，究竟采用何种形式，可根据锅炉结构和汽化强度来定。2）汽包水位调对象在蒸汽流量扰动下，非但没有自平衡能力，而且存在着“假水位”现象，“假水位”的变化速度很快，变化幅度与蒸发量扰动大小成正比，也与压力变化速度成正比，在设计调节系统时必须考虑。4.4 本章小结本章用公式和曲线的方式介绍了汽包水位在变化过程中的调节，汽包水位的动态特性，在给水流量变化和蒸汽流量的变化关系。当给水进入水循环系统，它从原有饱和汽水中吸取一部分热量，汽包和汽水管路中由于热量的“损失”汽泡体积减少。进入省煤器的给

38、水，首先必须填补由于热量的“损失”汽泡体积减少所让出的空间，这时，虽然给水量增加，但水位基本不变。当水面下汽泡容积变化过程逐渐平静时，汽包水位才由于贮水量的增加而爱渐上升。当水面下汽泡容积不再变化、完全稳定下来时，水位变化就随着贮水量的增加而直线上升。当蒸汽流量增加时，汽包中压力减小，汽水循环管路中水的汽化强度增加，蒸发面以下蒸汽容积增加。第5章 方案的选择5.1几种调节系统的比较汽包水位调节系统常见的有单冲量水位调节系统，双冲量水位调节系统，三冲量水位调节系统。单冲量水位调节系统是汽包水位自动调节中最简单，最基本的一种形式。水位测量信号经变送送到水位调节器，水位调节器根据水位测量值与给定值的

39、偏差去控制给水阀门，改变给水量来保持汽包水位在允许的操作范围内。单冲量汽包水位调节存在着一些缺点，当负荷变化较大时，采用单冲量水位控制系统就不能适用。这是由于：负荷变化时产生的“虚假水位“将使调节器反向错误动作，负荷增大时反向关小给水调节阀，一到闪急汽化平息下来，将使水位严重下降，波动厉害，动态品质很差。负荷变化时，控制作用缓慢。即使”虚假水位“现象不严重，从负荷变化到水位下降要有一个过程，再有水位变化到阀动作已滞后一段时间。如果水位过程时间常数很小，偏差必然相当显著。给水系统出现扰动时，动作缓慢。假定给水泵的压力发生变化，进水流量立即变化，然而到水位发生偏差而使调节阀动作，同样不够及时；在单

40、冲量水位调节的基础上，引进蒸汽流量作为前馈信号，构成双冲量水位自动调节系统。这种调节系统的特点是：（1）引入蒸汽流量前馈信号可以消除“虚假水位”现象而使给水量与蒸汽量相反方向变化的误动作，使调节阀一开始就向正确的方向移动。因而大减小了给水量和水位的波动，缩短了过渡进程的时间。（2）引入了蒸汽流量前馈信号，能够改善调节系统的静特性，提高调节质量。双冲量调节存在的问题是：调节作用不能及时反映给水侧的扰动，当给水量扰动时，调节系统等于单冲量调节。因此，如果给水母管压力经常有波动，给水调节阀前后压差不易保持正常时，不宜采用双冲量调节。 图5-1 双冲量控制系统近代锅炉都向大容量高参数的方向发展，一般讲

41、锅炉容量越大，汽包的容水量相对就越小，允许波动的蓄水量就更少。如果给水中断，可能在1030秒内就会发生危险水位：如仅是给水量与蒸发量不相适应，在一分钟至几分钟内也将发生缺水或满水事故。这样对水位控制要求就更高了。锅炉给水量在运行中经常会有自发性的变化，当几台锅炉并列运行时，还可能发生几台锅炉的水位调节互相干扰现象。当某一台锅炉负荷和给水量改变时，引起给水母管压力波动，而使其它锅炉的给水量受到扰动。在双冲量水位调节中，对于给水量这种自发变化不能及时反映出来，要经过一定的迟延时间之后，给水量的扰动才能通过汽包水位的变化而被发觉，此后在克服扰动时，几台锅炉的水位调节又互相影响，使得调节过程非常复杂。针对上述情况，为了反水位控制平稳，在双冲量水位调节基础上引入了给水流量信号，由水位H，蒸汽流量D和给水流量W组成了三冲量汽包水位调节系统图5-2 三冲量汽包水位自动调节系统在这个系统里，汽包水