劉艷榮 王俊娜

摘 要：維護(hù)鍋爐正常運(yùn)行涉及到諸多指標(biāo)，其中汽包水位關(guān)系到機(jī)組是否能夠?qū)崿F(xiàn)正常運(yùn)行，由于該指標(biāo)事關(guān)安全性和經(jīng)濟(jì)性而受到重視，如果出現(xiàn)水位過(guò)高或者過(guò)低的情況，必然會(huì)對(duì)正常運(yùn)行造成不利影響，甚至可能導(dǎo)致嚴(yán)重事故的發(fā)生，由此可知汽包水位必然保持在一定的范圍，是鍋爐安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。文章為了使研究更具針對(duì)性和可操作性，開(kāi)篇即明確研究主體是汽包水位控制系統(tǒng)的操作使用的相關(guān)問(wèn)題，對(duì)液位控制的難點(diǎn)入手展開(kāi)研究，經(jīng)過(guò)細(xì)致的分析探討后，對(duì)其特征和應(yīng)用做出歸納和總結(jié)，認(rèn)為對(duì)鍋爐汽包水位精度能夠產(chǎn)生影響力的因素主要有三點(diǎn)：液位測(cè)量、給水閥選擇、給水量蒸汽流量。

關(guān)鍵詞：鍋爐汽包；水位；自動(dòng)控制；沖量

中圖分類(lèi)號(hào)：TK223.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）24-0055-02

本文將以鍋爐汽包水位為研究重點(diǎn)，對(duì)其控制方法進(jìn)行了全面的研究分析，所采用的研究方式以對(duì)比為主，對(duì)不同的控制方案進(jìn)行比較，了解他們的特點(diǎn)和規(guī)律，針對(duì)在汽包水位控制中所出現(xiàn)的“虛假液位”的問(wèn)題，制定出有效的解決方案。在實(shí)踐操作時(shí)，要充分考慮到控制對(duì)象的規(guī)模、靈敏度、控制要求等要素的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行選擇，采用最具科學(xué)性和高效的控制方案，尤其重要的安裝液位連鎖報(bào)警裝置。

1 電站鍋爐汽包水位自動(dòng)控制研究現(xiàn)狀

鍋爐安全正常的運(yùn)轉(zhuǎn)是復(fù)雜的過(guò)程，從輸入變量的層面進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)所涉及的元素具有多樣性的特點(diǎn)，技術(shù)含量較高。具體來(lái)說(shuō)負(fù)荷的蒸汽需求量、給水量、燃料量、減溫水量、送風(fēng)量、引風(fēng)量等要素必須控制在合理的范圍內(nèi)，其中任何一個(gè)要素發(fā)生變化或者出現(xiàn)異常，都會(huì)導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行故障，為了保證鍋爐能夠正常發(fā)揮功效，尤其是從安全角度出發(fā)，這些指標(biāo)變化不能超過(guò)一定的范圍，控制工作必須到位；如果從主要輸出變量的層面研究，對(duì)其產(chǎn)生影響的因素很多，同樣具有較高的復(fù)雜性，具體來(lái)說(shuō)包括鍋筒水位、蒸汽壓力、過(guò)熱蒸汽溫度、爐膛負(fù)壓、過(guò)?？諝獾龋魏我粋€(gè)條件發(fā)生變化，都會(huì)影響到整體運(yùn)行，這些指標(biāo)同樣要控制在合理的范圍之內(nèi)才能保障鍋爐的正常運(yùn)行。

值得注意的燃料量的問(wèn)題，如果該數(shù)量發(fā)生變化，同樣會(huì)對(duì)各元素產(chǎn)生不同的影響力，首先蒸汽壓力受到影響而處于動(dòng)態(tài)變化這中，鍋筒水位必然受其影響而出現(xiàn)變動(dòng)，同時(shí)過(guò)熱蒸汽溫度、過(guò)?？諝庖约盃t膛負(fù)壓都受到影響而發(fā)生變化，進(jìn)而會(huì)影響到鍋爐整體運(yùn)行，從上面的敘述可以確定鍋爐控制的復(fù)雜性，具有多輸入、多輸出的特點(diǎn)，同時(shí)各變量之間的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)。

1.1 鍋爐液位控制的難點(diǎn)

液位控制技術(shù)的復(fù)雜程度較高，具體操作時(shí)，要對(duì)進(jìn)水和出水閥門(mén)實(shí)行控制，采用合現(xiàn)的開(kāi)度，以此來(lái)完成控制活動(dòng)。

1.2 鍋爐汽包水位自動(dòng)控制的現(xiàn)狀

從實(shí)際操作上看，如果負(fù)荷出現(xiàn)劇變則會(huì)引發(fā)一系列變化，蒸氣流量信號(hào)通過(guò)加法器，從其作用上看與水位信號(hào)的作用呈現(xiàn)出相反的性質(zhì)；在這種設(shè)置下，如果出現(xiàn)虛假液位的情況則會(huì)做出反應(yīng)，信號(hào)會(huì)做出關(guān)小給水閥的操作，而蒸汽信號(hào)則會(huì)做出開(kāi)大給水閥的操作，從其所起到的作用看，可以有效的抵消虛假液位，但是這咱控制系統(tǒng)并非無(wú)懈可擊，如果遇到給水壓力自身并不穩(wěn)定，處于波動(dòng)之中，雙沖量控制系統(tǒng)必然會(huì)對(duì)到影響而失去作用，而三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)則更具優(yōu)勢(shì)，在雙沖量控制為基礎(chǔ)，按照實(shí)際情況設(shè)置給水量的沖量，由于三個(gè)沖量設(shè)置于不同的位置之上，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中所起的作用各異，會(huì)衍生出各種不同的方案。

2 幾種鍋爐汽包水位的控制方案

2.1 單沖量控制系統(tǒng)

單沖量控制系統(tǒng)：這種系統(tǒng)是最基礎(chǔ)的控制方法，采用汽包液位走近控制給水調(diào)節(jié)閥的方法。這種系統(tǒng)在鍋爐控制中屬于最常見(jiàn)的方式，其優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和投資較小，適用于小型低壓鍋爐使用。

小型鍋爐蒸汽與大型相比較而言，其優(yōu)勢(shì)在于負(fù)荷波動(dòng)較小，一般處于穩(wěn)定狀態(tài)，如果從汽包的容積考量，一般都比較大，而從用戶的角度看，對(duì)蒸氣的要求較低或者沒(méi)有要求，為了使這種控制系統(tǒng)的安全性得到更大的保障，報(bào)警聯(lián)鎖裝置是最佳選擇。

2.2 雙沖量控制系統(tǒng)

汽包水位控制是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其中影響力最大的和最常見(jiàn)的是擾動(dòng)負(fù)荷變化，一旦出現(xiàn)這種問(wèn)題，首先要做的是引入蒸汽流量，這種方式直接有效，在處理虛假液化問(wèn)題上比較占優(yōu)勢(shì)，需要注意的是在操作時(shí)給水調(diào)節(jié)閥動(dòng)作必須做到及時(shí)快速，形成雙沖量控制系統(tǒng)。

與單沖量控制系統(tǒng)相比雖然性能有所提高，但是并非盡善盡美，主要存在兩個(gè)缺陷要引起注意，通過(guò)對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行研究，從其工作特點(diǎn)看，未必是完全線性的，正是由于這種不確定性存在，使靜態(tài)補(bǔ)償?shù)碾y度隨之提高，操作起來(lái)比較復(fù)雜；對(duì)于給水系統(tǒng)的擾動(dòng)，不能夠采取直接補(bǔ)償?shù)姆绞?，為了解除這一問(wèn)題，可以采取引入給水量信號(hào)，由此而構(gòu)建三沖量控制系統(tǒng)，如圖1所示。

2.3 三沖量控制系統(tǒng)

三沖量控制方案I―前饋（蒸汽流量）加反饋（液位，給水流量）控制系統(tǒng)。

對(duì)于一般鍋爐的液位問(wèn)題，在處理時(shí)可以采取這種方式，具有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其是從使用設(shè)備上看，不必太多設(shè)備設(shè)施，整定方案相對(duì)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)行比較容易達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

三沖量控制方案Ⅱ―蒸汽流量前饋給水流量串級(jí)控制系統(tǒng)。這種方案與方案I相比安全性能更高，從裝置看是加法器的位置發(fā)生變化，我們?cè)诜桨窱中采取的方案是安置在調(diào)節(jié)器前，而在本方案中則改變?yōu)榘仓迷谡{(diào)節(jié)器后，這種方法的優(yōu)勢(shì)在于如果遇到物料不平衡.

三沖量控制方案Ⅲ，如果以功能性為衡量標(biāo)準(zhǔn)，這種控制方案應(yīng)是最優(yōu)的，在實(shí)踐活動(dòng)中，如果遇到負(fù)荷發(fā)生變化的情況，在控制方案的作用下，給水流量將會(huì)根據(jù)情況而進(jìn)行調(diào)整，所需時(shí)間較少，可以更好的解決“虛假液位”的問(wèn)題，這種系統(tǒng)在大容量高壓鍋爐中被廣泛采用，對(duì)于水位控制嚴(yán)格的情況適用性更高。

3 工程中需要注意的問(wèn)題

3.1 關(guān)于汽包液位測(cè)量的問(wèn)題

汽包液位容易產(chǎn)生波動(dòng)，而且波動(dòng)的幅度較大，正常情況下會(huì)選用平衡容器來(lái)進(jìn)行測(cè)量，從原理進(jìn)行分析，在平衡容器中，連通管中的液位與汽包液位是相同的，如果上端蒸汽出現(xiàn)冷凝的情況，將會(huì)在托盤(pán)之上形成水柱，這時(shí)分為兩種情況，一是水柱的高度低于托盤(pán)，二是高度超過(guò)托盤(pán)，遇到第二種情況時(shí)，將會(huì)從自溢口流出，流出后現(xiàn)通過(guò)平衡閥后，重新流回汽包之中，熱量和水量處于交換狀態(tài)，此時(shí)汽包內(nèi)部的液體與平衡容器的液體比重相同，而且將會(huì)保持恒定。

3.2 給水閥的選擇問(wèn)題

如何選擇卻不簡(jiǎn)單，首先要考慮的就是安全性，在經(jīng)過(guò)全面考慮和多方的對(duì)比，主伙帶保位的裝置（F.L）給水閥的安全性和實(shí)用性更高，如有意外事故發(fā)生，該閥則會(huì)立刻做出反應(yīng)，停留在原來(lái)的位置，不會(huì)發(fā)生變化。

給水調(diào)節(jié)閥有多種型號(hào)，在選擇時(shí)必須要謹(jǐn)慎，要充分考慮到汽蝕的問(wèn)題，如果僅是輕度汽蝕的情況下，閥心和閥座采用司鈦萊合金堆焊可以滿足需求，但是如果重試汽蝕，多級(jí)高壓調(diào)節(jié)閥則是首選，可以緩解汽蝕的問(wèn)題，同時(shí)還可以避免由于汽蝕而產(chǎn)生的噪音振動(dòng)所產(chǎn)生的侵蝕和不利影響。

3.3 給水流量蒸汽流量

在對(duì)給水流量蒸汽流量的一次元件進(jìn)行選擇時(shí)，如果節(jié)流裝置效果好，差壓變送器輸出信號(hào)在經(jīng)過(guò)開(kāi)方器之后，由加法器負(fù)責(zé)對(duì)信號(hào)進(jìn)行疊加處理，經(jīng)過(guò)這種操作后，非線性對(duì)系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)產(chǎn)生的影響會(huì)相應(yīng)縮小。

4 結(jié) 語(yǔ)

從上面的論術(shù)可以確定，鍋爐運(yùn)過(guò)程中最關(guān)鍵的指標(biāo)是汽包水位，這是不可缺少的被控變量，其作用是維持水位在合理的范圍之中，只有在此條件下，鍋爐才能正常運(yùn)行，安全性才會(huì)得以保障。但是如果在運(yùn)行中水位過(guò)高，不但影響到鍋爐的正常運(yùn)行，更為嚴(yán)重的是安全性降低，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性變差，因此，本文對(duì)鍋爐汽包水位的自動(dòng)控制應(yīng)用研究顯得尤為重要。

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