［摘 要］汽包水位全程控制在鍋爐生產(chǎn)中起到了十分重要的作用，充分反映了鍋爐蒸汽流量與給水量之間的關(guān)系，只有兩者處于平衡狀態(tài)，才能保證鍋爐的安全，避免安全事故發(fā)生。文章以工業(yè)鍋爐作為背景，介紹了汽包水位異常危害，以及汽包水位全程控制優(yōu)勢(shì)，明確了汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用方式以及應(yīng)用注意事項(xiàng)，對(duì)汽包水位全程控制應(yīng)用方案進(jìn)行了研究，目的是通過(guò)汽包水位全程控制，確保工業(yè)鍋爐可安全、穩(wěn)定運(yùn)行，減少安全隱患，充分展現(xiàn)出汽包水位全程控制系統(tǒng)自身優(yōu)勢(shì)。

［關(guān)鍵詞］汽包水位全程控制；工業(yè)鍋爐；安全系數(shù)

［中圖分類號(hào)］TM71 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）04–0030–03

汽包水位屬于工業(yè)鍋爐的重要參數(shù)，可將鍋爐蒸汽負(fù)荷和給水量之間的平衡關(guān)系充分表達(dá)。同時(shí)，如果汽包水位過(guò)高或者過(guò)低會(huì)給工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)一定的影響，原因?yàn)槠惠^低，工業(yè)鍋爐水循環(huán)就會(huì)出現(xiàn)損壞，水冷壁管供水較差，鍋爐管道出現(xiàn)損傷，嚴(yán)重影響工業(yè)鍋爐的正常使用，如果情況較為嚴(yán)重，還會(huì)導(dǎo)致安全事故產(chǎn)生。因此，為保證工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行，必須加大汽包水位全程控制力度，采取切實(shí)有效方式，保證汽包水位處于正常狀態(tài)，減少工業(yè)鍋爐運(yùn)行危險(xiǎn)系數(shù)，提升工業(yè)鍋爐運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，有助于實(shí)現(xiàn)良好經(jīng)濟(jì)效益。

1 汽包水位異常危害

汽包水位全程控制存在的主要目的是確保工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行，避免安全事故產(chǎn)生的可能性。同時(shí)，汽包水位是工業(yè)鍋爐安全運(yùn)行的重要指標(biāo)之一，屬于十分重要的控制對(duì)象，所以必須保證汽包水位處于正常范圍，實(shí)現(xiàn)汽包水位全程控制。汽包水位異常危害主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

（1）如果汽包水位較高，飽和水蒸氣溫度就會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這時(shí)蒸汽作為汽輪機(jī)動(dòng)力，汽輪機(jī)葉片就很容易出現(xiàn)損傷，進(jìn)而影響工業(yè)鍋爐的安全系數(shù)。

（2）如果汽包水位較低，汽包內(nèi)水量就會(huì)下降，負(fù)荷也會(huì)相對(duì)較大，這時(shí)調(diào)節(jié)不及時(shí)，水冷壁就容易出現(xiàn)損壞，嚴(yán)重還會(huì)誘發(fā)安全事故。

（3）確保汽包水位穩(wěn)定性及水位處于正常范圍內(nèi)，就必須對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，并且為確保汽包內(nèi)擁有足夠蒸汽空間，還需要將汽水進(jìn)行分離，確保分離質(zhì)量，主要原因?yàn)槿粽羝臻g較小，汽水分離較差，就會(huì)出現(xiàn)蒸汽帶水，蒸汽品質(zhì)下降，蒸汽內(nèi)部的含鹽量也會(huì)增加，導(dǎo)致工業(yè)鍋爐內(nèi)部管道沉積大量鹽垢，管子熱量就會(huì)增加，給工業(yè)鍋爐造成損壞，嚴(yán)重還會(huì)發(fā)生爆炸。

2 汽包水位全程控制優(yōu)勢(shì)

汽包水位全程控制系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)較多，不僅對(duì)水流量、蒸汽流量等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制，還可提升測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，促使工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行，降低安全事故產(chǎn)生的可能性。同時(shí)，汽包水位全程控制針對(duì)工業(yè)鍋爐運(yùn)行情況，利用平滑濾波處理方式，消除干擾信號(hào)，并針對(duì)負(fù)荷變化情況，自動(dòng)進(jìn)行更換，減少工業(yè)鍋爐運(yùn)行異常情況的產(chǎn)生，提升工業(yè)鍋爐運(yùn)行安全系數(shù)，以此獲取最大工業(yè)生產(chǎn)效益。汽包水位全程控制優(yōu)勢(shì)具體內(nèi)容如下。

（1）蒸汽參數(shù)和負(fù)荷會(huì)隨著工藝鍋爐運(yùn)行時(shí)間產(chǎn)生一定變化，給水位、給水流量、蒸汽流量等方面測(cè)量造成影響，降低測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此必須結(jié)合實(shí)際情況，展開(kāi)溫度和壓力補(bǔ)償。汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運(yùn)用期間，對(duì)于蒸汽流量測(cè)量從溫度、壓力變化引起蒸汽密度變化等方面進(jìn)行補(bǔ)償，并且還可以采用節(jié)流式流量計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)補(bǔ)償作用。另外，汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運(yùn)用期間，不管是單沖量控制還是三沖量控制，都需要結(jié)合實(shí)際情況，進(jìn)行壓力補(bǔ)償，以保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）在汽包水位測(cè)量期間，一般使用平滑濾波方式進(jìn)行處理，這時(shí)對(duì)汽包水位進(jìn)行全程控制，可在一定程度上消除干擾信號(hào)，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，提升汽包水位全程控制效果。同時(shí)，若工業(yè)負(fù)荷產(chǎn)生變化，這時(shí)汽包水位全程控制可單沖量水位、三沖量水位等自動(dòng)進(jìn)行切換，并且這種切換模式屬于雙向，從而提升工業(yè)鍋爐安全系數(shù)。

3 汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用方式、

3.1 單沖量水位控制

單沖量水位控制是汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運(yùn)用中常見(jiàn)的一種方式，單沖量水位控制將汽包水位信號(hào)作為基礎(chǔ)，并將給水量作為控制對(duì)象，從而形成單回路反饋控制模式。同時(shí)，單沖量水位控制在應(yīng)用期間，利用水位測(cè)量信號(hào)與設(shè)定值信號(hào)，適當(dāng)調(diào)節(jié)給水調(diào)節(jié)閥，目的是改變給水流量，實(shí)現(xiàn)汽包水位全程控制存在的目的。同時(shí)，單沖量水位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，反應(yīng)速度較快，負(fù)荷趨向于穩(wěn)定，水位不會(huì)產(chǎn)生明顯變化。但是，單沖量水位控制在應(yīng)用期間，如果僅通過(guò)控制汽包假水位，一旦機(jī)組超出負(fù)荷，那么運(yùn)行速度就會(huì)迅速下降，同時(shí)汽包假水位也會(huì)隨之出現(xiàn)減少的情況，長(zhǎng)時(shí)間就會(huì)出現(xiàn)異常情況，不僅會(huì)影響工業(yè)鍋爐運(yùn)行的安全性，且其穩(wěn)定性也會(huì)受到一定影響。

3.2 雙沖量水位控制

單沖量水位控制盡管在保證工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行方面，有著十分重要的作用，但存在汽包假水位的情況，而通過(guò)利用雙沖量水位控制系統(tǒng)，在原控制回路中，將蒸汽流量參數(shù)引入其中，并將其作為流量控制前饋信號(hào)，蒸汽流量信號(hào)可根據(jù)實(shí)際情況快速做出反應(yīng)。雙沖量水位控制系統(tǒng)在運(yùn)用期間，將物質(zhì)平衡定律作為基礎(chǔ)，目的是保證給水量與蒸汽蒸發(fā)量處于相互協(xié)調(diào)的作用，進(jìn)而避免汽包水位產(chǎn)生變化，提升汽包水位全程控制效果。另外，為保證控制汽包水位設(shè)定值的準(zhǔn)確性，需要對(duì)兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行綜合考慮和協(xié)調(diào)，也就是汽包水位、蒸汽流量，促使工業(yè)鍋爐處于正確運(yùn)行動(dòng)作。但是，如果機(jī)組負(fù)荷呈現(xiàn)急劇下降情況下，這時(shí)汽包假水位就會(huì)暫時(shí)有所減少，對(duì)此雙沖量水位控制系統(tǒng)在運(yùn)用時(shí)，需要保證控制回路響應(yīng)與場(chǎng)景需求之間呈現(xiàn)一致，以此來(lái)降低汽包假水位帶來(lái)的控制偏差，提升雙沖量水位控制系統(tǒng)運(yùn)用效果。

3.3 三沖量水位控制

三沖量水位控制也是常用的一種方式，主要因?yàn)楣I(yè)鍋爐在運(yùn)行期間，汽包水位很容易受到蒸汽流量的影響，并且與水流量之間有著緊密聯(lián)系，所以三沖量水位控制在工業(yè)鍋爐運(yùn)行期間，為提升控制系統(tǒng)的抗干擾能力，以及反應(yīng)速度等，需要將水流量參量引入系統(tǒng)中，利用該參數(shù)組件副回路，實(shí)現(xiàn)控制效果。另外，三沖量水位控制系統(tǒng)在運(yùn)用期間，需要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)主回路負(fù)責(zé)細(xì)調(diào)，并且加強(qiáng)兩個(gè)回路之間的配合，這樣可有效提升三沖量水位控制效率，提高工業(yè)鍋爐運(yùn)行質(zhì)量。

4 汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐中的應(yīng)用注意事項(xiàng)

汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運(yùn)用期間，不僅需要注重對(duì)給水流量和蒸汽流量的調(diào)控，還需要注意以下幾點(diǎn)內(nèi)容，只有這樣才能保證汽包水位全程控制效果。

（1）從安全角度來(lái)說(shuō)，需要結(jié)合實(shí)際情況，以及相關(guān)要求和規(guī)范，正確選用給水閥的氣開(kāi)以及氣閉等形式，以提升工業(yè)鍋爐運(yùn)行的安全系數(shù)。

（2）工業(yè)鍋爐水位變送器如果選用差壓式的話，需要保證儀表值和水位高低呈現(xiàn)一致?tīng)顟B(tài)，以減少異常情況的產(chǎn)生。同時(shí)，如果工業(yè)鍋爐在運(yùn)行期間，出現(xiàn)異常情況，這時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)給水流量進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，確保汽包水位全程控制的使用效果。

（3）在工業(yè)鍋爐運(yùn)行期間，需要將蒸汽流量反饋補(bǔ)償引入其中，并對(duì)反饋放大系數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，一定不能過(guò)大，以滿足工業(yè)鍋爐汽包水位控制需求。另外，必須保證各個(gè)水位計(jì)指示位置的準(zhǔn)確性，例如，就地水位計(jì)、電接點(diǎn)水位計(jì)、平衡容器、智能水位等，這樣才能保證汽包水位全程控制效果，滿足工業(yè)鍋爐正常、穩(wěn)定運(yùn)行需求。

5 汽包水位全程控制應(yīng)用方案

為驗(yàn)證汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐的運(yùn)行效果，利用汽包水位全程控制應(yīng)用方案進(jìn)行驗(yàn)證，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)內(nèi)容。

（1）普通汽包水位控制方案中采用單沖量和三沖量方式相互結(jié)合的形式，在工業(yè)鍋爐低負(fù)荷運(yùn)行的情況下，利用單沖量進(jìn)行控制，在工業(yè)鍋爐負(fù)荷相對(duì)較高時(shí)，采用三沖量方式。而文章提出的汽包水位全程控制方式，注重在控制邏輯時(shí)按照傳統(tǒng)方式進(jìn)行切換，從蒸汽流量和給水流量參數(shù)提升控制效果，并利用給水泵變頻對(duì)泵出口母管壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保給水調(diào)節(jié)閥壓力更加穩(wěn)定，減少異常情況的產(chǎn)生。另外，給水經(jīng)過(guò)給水泵后，可利用給水閥進(jìn)入到熱換系統(tǒng)內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)熱交換，并且生成過(guò)熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部，以有效提升工業(yè)鍋爐運(yùn)行效率。

（2）汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運(yùn)行期間，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，利用給水調(diào)節(jié)閥對(duì)水位進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，合理調(diào)節(jié)給水泵工頻運(yùn)行模式，確保工業(yè)鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí)，在高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，需要考慮水泵切換變頻模式特點(diǎn)，并對(duì)汽包水位進(jìn)行調(diào)節(jié)，減少工業(yè)鍋爐運(yùn)行故障的發(fā)生。另外，汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐運(yùn)行期間，可根據(jù)工業(yè)鍋爐運(yùn)行情況，確保給水管壓力的穩(wěn)定性，避免壓力變化較為頻繁。給水管壓力變化較為頻繁，會(huì)增加汽包假水位現(xiàn)象，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定性也會(huì)有所下降。

（3）汽包水位全程控制在運(yùn)用期間，通過(guò)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)高壓給水泵頻率適當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提升高壓給水泵壓力的穩(wěn)定性。通常汽包水位全程控制在運(yùn)用期間，需要對(duì)水位和壓力進(jìn)行控制與協(xié)調(diào)，使水位完全處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，并且需要在壓力控制條件下，對(duì)工業(yè)鍋爐進(jìn)行有效控制，以消除汽包假水位帶來(lái)的危害，提升工業(yè)鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（4）汽包水位全程控制在具體運(yùn)用期間，還需要確保檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確性。檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確性是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，所以必須保證檢測(cè)信號(hào)準(zhǔn)確性，汽包水位全程控制檢測(cè)信號(hào)主要包括：汽包水位、蒸汽流量、給水流量等。同時(shí)，工業(yè)鍋爐在全負(fù)荷運(yùn)行期間，由于運(yùn)行工況相對(duì)較為復(fù)雜，這時(shí)蒸汽參數(shù)變化較為頻繁，所以汽包水位、蒸汽流量、給水流量等信號(hào)準(zhǔn)確性就會(huì)受到影響。對(duì)此，為了確保檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確性，需要根據(jù)實(shí)際情況，配置汽包水位、蒸汽流量、給水流量等溫度以及要求補(bǔ)償檢測(cè)裝置，用于準(zhǔn)確測(cè)量檢測(cè)信號(hào)，避免出現(xiàn)產(chǎn)生較大偏差。

（5）根據(jù)工業(yè)運(yùn)行，合理選擇汽包水位全程控制方式，低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，若高壓主蒸汽流量超過(guò)25%，且蒸汽流量和給水流量測(cè)量信號(hào)存在較大偏差的話，可利用單沖量控制；若高壓主蒸汽流量超過(guò)30%，可采用三沖量控制，也就是基于給水量反饋控制回路，將高壓主蒸汽流量反饋信號(hào)融合，形成反饋復(fù)合控制系統(tǒng)，并通過(guò)利用該回路對(duì)給水量和汽包水位等進(jìn)行控制，提升工業(yè)鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性和精準(zhǔn)性。

6 結(jié)束語(yǔ)

汽包水位全程控制在工業(yè)鍋爐中，主要是對(duì)汽包水位進(jìn)行嚴(yán)格控制，在確保工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，有效保證工業(yè)鍋爐的受熱面，減少安全事故的產(chǎn)生?？傊I(yè)鍋爐在運(yùn)行期間，通過(guò)利用汽包水位全程控制方式，可最大程度保證工業(yè)鍋爐的使用性能，提升生產(chǎn)效益，實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 周雪陽(yáng). 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究[D]. 吉林：吉林化工學(xué)院，2023.

[2] 孟亞男，周雪陽(yáng)，姬慶寬，等. 模糊PID 在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2022，12（12）：117-118.

[3] 孫海翠，溫榮斌，孫漾，等. 協(xié)調(diào)式汽包水位控制方案[J].儀器儀表用戶，2022，29（10）：104-107.

[4] 王宇翔，麻榮福，王磊，等. 鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)與連鎖保護(hù)設(shè)計(jì)[J]. 潔凈煤技術(shù)，2018，24（S1）：98-101.

[5] 于永安.600MW 汽包鍋爐給水全程控制系統(tǒng)控制策略淺析[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2017（23）：206，192.

[6] 宋莉莉，王超，孫萬(wàn)麟. 工業(yè)鍋爐汽包水位的控制研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2017，30（2）：73-74.

[7] 高生宇. 工業(yè)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的優(yōu)化研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2016.

[8] 榮盤(pán)祥，高生宇，王子旭，等. 工業(yè)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的優(yōu)化[J]. 哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，20（6）：78-82.