锅炉汽包水位的测量与控制

       （三冲量调节器DY22GLFI166P的应用）            

汽包水位是锅炉正常运行中最主要的监视参数之一。水位过高，蒸汽空间缩小将会引起蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，以致在过热器管内产生盐垢沉积，使管子过热，金属强度降低而发生爆破；满水时蒸汽大量带水，将会引起管道和汽机内产生严重的水冲击,造成设备的损坏。水位过低，将会引起水循环的破坏，使水冷壁管超温过热；严重缺水时，还可能造成更严重的设备损坏事故。因此加强对水位的监视和调整至关重要。

1                影响汽包水位变化的诸多因素

锅炉在运行中，水位是经常变化的。引起水位发生变化的原因主要是锅炉的外扰和内扰。当出现外扰和内扰时，将使蒸发设备的物质平衡关系(即蒸发量与给水量之间的平衡关系)发生破坏，或者工质状态发生变化(当锅炉压力变化时，水和蒸汽的比容发生变化)，从而造成汽包水位发生变化。汽包水位变化的剧烈程度，不仅与扰动量的大小有关，而且还与扰动速度有关。

汽包水位的变化与锅炉负荷(蒸发量)的变化有密切关系，因为蒸汽是从给水进入锅炉以后逐渐受热汽化而产生的。当负荷变化时，蒸发受热面中水消耗量发生变化，必然引起汽包水位的变化。当负荷增加时，如果给水量不变或增加不及时，则蒸发设备中的水量逐渐被消耗，其最终结果将使水位下降；反之，水位上升。所以水位变化的幅度反映了锅炉蒸发量与给水量之间平衡关系相称程度，如给水量大于蒸发量，则水位上升；给水量小于蒸发量，则水位下降，只有给水量等于蒸发量(排污及阀门泄漏除外)即蒸发设备中保持物质平衡时，水位才能保持稳定。

当外界负荷突然增加，将引起锅炉汽压骤降，汽包水位瞬间升高(虚假水位)，这时为了恢复汽压而过分加强燃烧，则会引起蒸汽带水，恶化蒸汽品质；反之，如果外界负荷突减，则引起锅炉汽压骤升，汽包水位骤减，如此时大大减弱燃烧，则促使水位更低，若安全门动作又会使水位升高。所以，当负荷骤变时，必须严密监视水位，预防水位事故的发生。

影响水位的因素还有：燃烧工况变化的影响、给水压力的变化的影响、锅炉汽水管泄漏或排污阀不严密的影响、炉水品质对水位变化的影响等诸多因素导致汽包水位的变化。

 2   汽包水位的控制方案—简介三冲量控制系统

     汽包水位的控制是自动调节给水流量跟踪锅炉的蒸发量，使汽包液位保持在工艺允许的范围内。所以，此系统调节也会产生较大的水位波动。

a.       引入给水流量信号:：

1）可参考选用DYLU系列涡街流量计（根据管径、压力等参数确定）+ 带变送输出的流量积算仪（DY21J26P）+ 隔离配电器（DYRFP-1100D）。

2）标准孔板（DYLGB）+ 差压变送器（DY3051DP）+ 带变送输出的流量积算仪（DY21J26P）+ 隔离配电器（DYRFP-1100D）

3）内锥流量计（DYNZ）+ 差压变送器（DY3051DP）+ 带变送输出的流量积算仪（DY21J26P）+ 隔离配电器（DYRFP-1100D）

4）电磁流量计（DYLD）+ 带变送输出的流量积算仪（DY21J26P）+ 隔离配电器（DYRFP-1100D）

变送输出的流量积算仪（DY21J26P或DY21J20P），流量积算仪显示瞬时流量值和累计流量值，并输出4~20mA信号给三冲量调节器。

当现场给水流量不需要显示时，流量积算仪可省略，直接用隔离配电器输出给三冲量调节器即可。

脉冲输出的流量计需将脉冲信号转换为4~20mA信号给三冲量调节器。 

b.       引入蒸汽流量信号:：

①蒸汽流量测量：

1）LU系列涡街流量计（根据管径、压力等参数确定）进行流量测量。

2）标准孔板（DYLGB）+ 差压变送器（DY3051DP）+ 带变送输出的流量积算仪（DY21J26P）+ 隔离配电器（DYRFP-1100D） 

3）内锥流量计（DYNZ）+ 差压变送器（DY3051DP）+ 带变送输出的流量积算仪（DY21J26P）+ 隔离配电器（DYRFP-1100D） 

注：脉冲输出的流量计需将脉冲信号转换为4~20mA信号给三冲量调节器

②蒸汽压力测量：

DYP系列压力变送器+压力显示变送仪表（压力不须显示时可省略）+隔离配电器（DYRFP-1100D）

③蒸汽温度测量：

热电阻（WZP）或温度变送器+温度变送仪表

④补偿式流量积算仪

再选用带变送输出、带温度压力补偿的流量积算仪（DY21L20260P或DY21L26260P）。

补偿式流量积算仪显示瞬时流量值和累计流量值，并输出4~20mA信号给三冲量调节器。

c.       汽包水位测量显示

1 差压变送器（DY3051DP）+ 双室平衡容器等附件 输出4~20mA信号给三冲量调节器。

      3   三冲量控制系统的实现

三冲量控制系统，将引入的汽包液位、蒸汽流量、和给水流量三个信号经过一定的运算后，共同控制一只控制阀（给水阀）。这是前馈与串级控制组成的复合控制系统。当蒸汽流量变化时，引入蒸汽流量信号及时克服蒸汽流量波动对汽包液位的影响，并有效克服由于锅炉汽包“假水位”引起的调节器误动作；引入给水流量信号是将给水流量作为副变量，利用串级系统中副回路克服干扰的快速性来及时克服给水压力变化对汽包液位的影响，即控制系统中的给水流量控制回路可迅速改变进水量完成粗调，然后再由汽包水位调节器完成水位的细调。

蒸汽流量变送器和给水流量变送器取得的信号乘以相应的比例系数，通过比例系数可以调节蒸汽流量或给水流量信号对调节系统的影响力度。通过差压变送器取得的水位信号作为主调节信号H。如果水位设定值为G，那么在平衡条件下应有D×KDW ×KW ＋H－G ＝0的关系式存在。其中，KD为蒸汽流量系数，KW 为给水流量系数。当稳态时，调节器的输出符合对应，给水阀停在某一位置上。若有一个或多个信号发生变化，平衡状态被破坏，调节器的输出必定发生变化。当水位升高了，则调节器的输出信号就减小，使给水阀关小。反之，当水位降低时，调节器的输出值增大，使给水阀开大。同时采用水位视频仪实时监控，真实反映水位变化情况；采用微机式无纸记录仪记录水位变化曲线，以便存档。三冲量给水调节系统自动调节，使汽包液位水位保持稳定，且给水阀动作平稳。

    经过实践证明，三冲量给水调节系统能够自动调节给水流量跟踪锅炉的蒸发量，可使汽包液位水位保持稳定，且给水阀动作平稳，能及时地反映汽包的工作状态，同时保证了锅炉的安全工作，因而得到了广泛的好评。