三冲量控制系统详解
三冲量水位控制系统
三冲量水位控制系统三冲量控制系统，以汽包水位为主控制信号，蒸汽流量为前馈控制信号，给水流量为反馈控制信号组成的控制系统。
三冲量水位控制系统如图 3-5。
（a）原理图(b)框图图3-5 三冲量水位控制系统现代工业锅炉都向着大容量高参数的方向发展，一般锅炉容量越大，汽包的容水量就相对越小，允许波动的蓄水量就更少。
如果给水中断，可能在很短的时间内就会发生危险水位；如果仅是给水量和蒸汽量不相适应，也可能在几分钟呢出现缺水和满水事故，这样对汽包水位要求就更高了。
三冲量控制系统，采用蒸汽流量信号对给水流量进行前馈控制，当蒸汽负荷忽然变化时，蒸汽流量信号使给水调节阀一开始就向正确方向移动，即蒸汽流量增加，给水调节阀开大，抵消了“虚假水位”引起的反向动作，因而减小了水位和给水流量的波动幅度。
当由于水压干扰使给水流量改变时，调节器能迅速消除干扰。
如给水流量减少，调节器立即根据给水流量减小的信号，开大给水阀门，使给水流量保持不变。
I/O 分配表和PLC 外部接线图根据系统的 I/O 点数，并考虑富裕量及今后系统的扩展升级和工艺控制等问题，本系统设计采用三菱公司的 FX2N-48MR 型作为主机，FX2N-48MR 型是三菱公司的典型产品，具有功能强大，处理速度快、容量大等优点，属于高性能小型机，系统 I/O 总点数为 16点，输入、输出均为 8 点，配置扩展单元后可增加 I/O 点数。
根据上述关于 PLC 控制系统的基本单元输入和输出信号统计，制定 I/O 分配表，具体对应关系如下表 4-2 所示。
模拟量模块输入地址分配表如表 4-3 所示。
表4-2 PLC I/O 分配表表4-3 模拟量模块输入地址分配表图 4-2 PLC 外部接线。
锅炉汽包三冲量液位控制系统的特点及使用条件解析
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ：Ｂｏｉ ｌ ｅ ｒ ｄｒ ｕｎ ４ ｌ ｅ ｖｅ ｌ ｉ ｓ ａｎ ｉ ｍｐ ｏｒ ｔ ａｎｔ ａ ｎｄ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ａｌ ｃ ｏｍ ｍｏｎ ｌ ｉ ｑｕｉ ｄ ｌ ｅ ｖｅ ｌ ｃ ｏ ｍ ｐｌ ｅｘ ｃ ｏｎ ｔ ｒ ｏｌ
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河 南能 源化 工集 团濮 阳 中原 大化 集团 公司
丁磊 Ｄ ｉ ｎ ｇ Ｌ ｅ ｉ王 永亮 Ｗ ａ ｎ ｇ Ｙｏ ｎ ｇ ｌ ｉ ａ ｎ ｇ
摘 要： 呙 炉汽 包 液位 是重 要 和典 型 的常 见 液位 复 杂控 制 系统 ．本文 以 企业 一 线工 程 师的 角 度给 出 工
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 ，
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锅炉汽包 三冲量液位控制 系统 的特 点及使用条 件 解析
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三冲量控制原理和调节过程
三冲量控制原理和调节过程1. 引言大家好，今天我们聊聊一个听起来有点高大上的话题——三冲量控制原理和调节过程。
哎，别着急，听上去复杂，其实这就像我们日常生活中的调味品，调得好，味道鲜美，调不好，就得捏着鼻子吞下去。
就像咱们喝酒，有时候你得先闻一下，再慢慢品尝，才能知道这酒的好坏。
三冲量控制原理也差不多，咱们一起来看看吧！2. 三冲量控制原理2.1 什么是三冲量？好啦，先说说什么是三冲量。
简单来说，三冲量就是指在控制系统中，影响系统的三种主要力量。
这就像是一个小团体，大家都得齐心协力，才能把事情做好。
你想想，家里做饭的时候，火候、调料和食材缺一不可，才能做出美味的菜肴。
三冲量也是这样，分别是：输入冲量、输出冲量和反馈冲量。
2.2 输入、输出与反馈那么，输入冲量就好比是我们向系统里加的“原料”，比如说电压、温度或者是压力。
这些原料越多，系统的表现也可能越好，但可不能过量哦，不然就像炒菜时油倒多了，油烟四起，最后难以下咽。
接下来是输出冲量，就是你得到的结果，可能是电流、温度变化或者别的什么。
最后，反馈冲量就像是你品尝菜肴后的感受，告诉你要不要再加点盐，还是该降点火。
通过反馈，我们可以调整输入，达到最优的控制效果。
3. 调节过程3.1 调节的重要性说到调节，这可是重中之重！想想，如果你的饭煮过头了，那可真是欲哭无泪。
所以，调节过程就是为了确保我们的输出结果能够跟上我们的需求。
这就像你跟朋友约会，如果你们俩的步伐不一致，那可真是个尴尬。
控制系统也是一样，调节得当，系统运行得就稳稳的，反之则可能出现“失控”的局面。
3.2 调节方法说到调节，常用的方法可多着呢！比如说PID控制，这可是行业里的明星，像极了电影里的大明星，风头无二。
PID分别代表比例（P）、积分（I）和微分（D），就像是菜谱里的调料，三者搭配得当，才能让菜肴出彩。
比例控制就像是你对菜肴的直观判断，积分控制则是对过往经验的累积，而微分控制就好比是你对当前状况的快速反应。
三冲量水位调节原理
三冲量水位调节原理
三冲量水位调节原理是一种常用于水位控制的方法，它通过三个不同的冲量来控制水位的高低。
具体的原理如下：
1. 上冲量：当水位低于设定水位时，系统会给水箱注入一定的上冲量水来提升水位。
上冲量的大小和时长根据实际需求来设置。
2. 下冲量：当水位超过设定水位时，系统会排出一定的下冲量水来降低水位。
下冲量的大小和时长也根据实际需求来设置。
3. 中冲量：当水位接近设定水位时，系统会给水箱注入一定的中冲量水来保持水位的稳定。
中冲量一般较小，可以保持水位在一定范围内波动。
通过不断地调节上冲量、下冲量和中冲量的大小和时长，系统可以根据实际的需要，使水位保持在设定的范围内。
三冲量水位调节原理的优点是控制精度高，可以实现自动化控制，同时也能够适应不同的需求和变化的水位。
缺点是由于需要进行多次冲量，所以系统会消耗较多的能源和水资源，同时也增加了管路的复杂性。
阐述串级三冲量给水自动控制原理
串级三冲量给水自动控制原理1. 引言给水自动控制系统是现代工业生产过程中不可或缺的一部分，用于保证工业生产中给水的安全和稳定。
而串级三冲量给水自动控制原理就是其中的一种常用控制策略。
串级三冲量给水自动控制原理基于给水系统中的三个关键参数进行测量，分别是前冲量、后冲量和补充冲量。
通过控制系统对这三个参数进行动态调节，可以实现对给水流量的精确控制和调节。
本文将详细介绍串级三冲量给水自动控制原理的基本原理，包括系统组成、参数测量、控制策略等内容。
2. 系统组成串级三冲量给水自动控制系统由以下几个部分组成：•水箱：存储给水的容器，用于调节给水流量；•水泵：提供给水的动力，根据控制信号调节流量；•流量计：用于测量水流的流量；•压力传感器：用于测量给水系统的压力；•控制系统：根据测量结果和设定值，对水泵进行控制。
3. 参数测量为了实现对给水流量的精确控制，需要测量三个关键参数：前冲量、后冲量和补充冲量。
3.1 前冲量前冲量是指给水系统在开始给水前的瞬间冲入管道中的水量。
为了测量前冲量，可以在给水系统出口处安装一个流量计，通过测量流量计的输出信号来得到前冲量的数值。
3.2 后冲量后冲量是指给水系统在停止给水后，管道中的水仍然冲入设备中的水量。
为了测量后冲量，可以在水泵停止运行后，利用压力传感器测量给水管道中的压力变化。
根据压力变化的大小，可以推算出后冲量的数值。
3.3 补充冲量补充冲量是指在正常给水过程中，由于管道漏水或其他原因而需要额外补充的水量。
为了测量补充冲量，可以在给水系统入口处安装一个流量计，通过测量流量计的输入信号来得到补充冲量的数值。
4. 控制策略基于测量得到的前冲量、后冲量和补充冲量的数据，可以采用不同的控制策略来实现给水流量的精确控制。
4.1 基于PID控制器的控制策略一种常见的控制策略是基于PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器的控制策略。
PID控制器根据前冲量、后冲量和补充冲量的测量值和设定值之间的误差，进行比例、积分和微分运算，得到控制信号，调节水泵的运行状态。
三冲量控制系统原理之欧阳治创编
锅炉三冲量控制原理及调节过程。
原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。
汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量的波动是引起汽包液位LIA2104变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量FA2101作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。
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。
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。
阐述三冲量控制系统在锅炉汽包液位的应用
阐述三冲量控制系统在锅炉汽包液位的应用在矿业企业原料的开采、加工、成品等一系列生产过程中，锅炉几乎是其中枢神经，故而其技术标准和安全操作就显得至关重要。
但是在锅炉生产的过程中，控制它的汽包液位仍旧是一个技术难题。
1 锅炉汽包液位在锅炉生产中，汽包液位是一项重要的工艺指标。
通常情况下，汽包液位过高，可能造成过节器结垢，汽轮机叶片损坏；而汽包液位过低，会使水汽失衡，严重的会引起爆炸。
同时在实际工艺中，还经常出现蒸汽负荷波动、给水量改变而引起的虚假液位现象。
基于种种原因，我们需要对锅炉汽包液位进行有效控制。
1.1 虚假液位在锅炉的运行中，出现虚假液位现象的主要原因是汽包内部压力的改变。
通常在蒸汽负荷以及锅炉的工况发生改变时，汽包内部的压力也会发生相应的改变。
举例来说，某锅炉的燃烧强度保持不变，蒸汽的负荷却增加。
为了保持水位，大都会将汽包内的一部分蒸汽流量取出。
然而燃料强度却并未增加，这就造成汽包内的压力下降、沸腾加剧，出现大量气泡，这些气泡会抬高锅炉内的水位，待气泡破坏后，水位才能够恢复。
这个短暂的提高水位的现象就是虚假液位现象。
发生这种现象后，如不及时控制，经常会造成给水流量和蒸汽负荷的反向运行，不利于调节器的正常工作。
1.2 锅炉汽包液位的控制要求对锅炉汽包液位控制通常会采用三种方式，即单冲量、双冲量、三冲量。
其中，冲量可以理解为变量。
单冲量控制采用的是单回路调节系统，在调节中，汽包液位是被控变量，而给水流量是调节变量，由于其独有的特性，故而单冲量控制系统适用于蒸汽负荷变化小而停留时间长的锅炉系统。
同时这种控制系统在调节的过程中，仍旧会出现因蒸汽负荷增加产生“假液位”的现象。
双冲量控制系统增加了蒸汽流量前馈信号功能，旨在消除“假液位”现象，比单冲量控制系统更加精确先进，然而在使用的过程中，由于给水流量信号无法反馈，故而影响锅炉汽包液位的正常使用和运行。
针对单冲量和双冲量的缺陷和不足，设计了三冲量控制系统。
三冲量汽包水位控制原理及应用教程
三冲量汽包水位控制原理及应用教程
##一、控制原理
1.水位测量装置：通过传感器或浮子测量设备中的水位，并输出电信号。
2.控制装置：通过与水位测量装置连接，接收水位信号，并与设定的
水位进行比较。
3.比较和控制：控制装置将测量到的水位信号与设定的水位进行比较，并产生一个目标控制信号。
4.进气阀控制：目标控制信号会进一步控制进气阀的开启程度，使进
气阀按需开启或关闭，从而实现水位控制。
##二、应用场景
1.蒸汽发生器控制：通过控制进气阀的开启程度，来维持蒸汽发生器
的水位稳定，防止水位过低或过高对设备的损坏。
2.锅炉水位控制：控制进气阀的开启程度，使锅炉的水位始终在设定
范围内，确保锅炉安全运行。
3.热力设备控制：控制进气阀的开启程度，来维持热力设备的水位稳定，避免设备故障或安全事故。
##三、实施步骤
1.安装水位测量装置：根据设备的具体情况，选择适合的水位传感器
或浮子，并将其连接到控制装置上。
2.设定水位范围：根据设备的要求，确定水位的设定范围。
3.编程控制器：在控制装置上，编写水位控制的程序。
4.测试和调整：启动设备，测试水位控制系统的性能，并根据需要进行调整，以确保水位在设定范围内。
5.定期维护：定期对三冲量汽包水位控制系统进行检查和维护，确保其正常运行。
##四、总结
三冲量汽包水位控制是一种常见的工业控制方法，适用于许多热力设备的水位控制。
通过测量水位、与设定水位比较以及控制进气阀的开启程度，可以实现设备的水位稳定。
因此，掌握三冲量汽包水位控制的原理和应用，对于提高设备的运行稳定性和安全性具有重要意义。
锅炉给水三冲量控制原理
锅炉给水三冲量控制原理一、给水量控制给水量是指向锅炉补充的水量，通过控制给水量可以控制锅炉内水位的升降。
在锅炉运行过程中，当锅炉内水位过高时，需要减少给水量，避免溢出；当水位过低时，需要增加给水量，保证锅炉正常运行。
给水量的控制可以通过调节给水泵的转速或开关泵的数量来实现。
二、排污量控制排污量是指从锅炉中排出的水量，通过控制排污量可以控制锅炉内水位的降低。
排污的目的是将含有杂质和浓缩物的锅炉水排出，保持锅炉水的清洁和水质的稳定。
排污的控制可以通过调节排污阀的开启程度或排污泵的转速来实现。
三、补水量控制补水量是指从给水系统中补充到锅炉中的水量，通过控制补水量可以补充锅炉内水位的上升。
在锅炉运行过程中，由于蒸汽的消耗和水的排出，锅炉内的水位会逐渐降低，此时需要增加补水量，以维持锅炉内水位的稳定。
补水的控制可以通过调节补水泵的转速或开关泵的数量来实现。
锅炉给水三冲量控制的原理是通过对给水量、排污量和补水量的控制，来调整锅炉内水位的升降，以保证锅炉的正常运行。
在实际应用中，可以根据锅炉的运行情况和要求，设置相应的控制参数，通过自动控制系统实现对给水量、排污量和补水量的精确控制。
锅炉给水三冲量控制的作用主要体现在以下几个方面：1. 保证锅炉的安全运行：通过控制锅炉内水位的升降，可以避免水位过高导致溢出或水位过低导致锅炉干燥，从而确保锅炉的安全运行。
2. 提高锅炉的热效率：锅炉在正常运行时，需要保持一定的水位，以便能够有效地传递热量。
通过控制给水量、排污量和补水量，可以使锅炉内水位保持在合适的范围内，提高锅炉的热效率。
3. 延长锅炉的使用寿命：锅炉在运行过程中，水位的升降会对锅炉内部的构件产生一定的冲击和应力。
通过控制给水量、排污量和补水量，可以使锅炉内水位的变化尽量平缓，减少对锅炉的损伤，从而延长锅炉的使用寿命。
4. 降低能源消耗：通过合理地控制给水量、排污量和补水量，可以减少给水和排污所需的能源消耗，降低锅炉运行成本。
什么是三冲量调节
什么是三冲量调节.txt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。
三、锅炉三冲量控制原理及调节过程。
原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC 与流量控制器FC构成串级控制系统。
汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量的波动是引起汽包液位LIA2104变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量FA2101作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。
演讲稿尊敬的老师们，同学们下午好：我是来自10级经济学（2）班的学习委，我叫张盼盼，很荣幸有这次机会和大家一起交流担任学习委员这一职务的经验。
转眼间大学生活已经过了一年多，在这一年多的时间里，我一直担任着学习委员这一职务。
锅炉三冲量控制(介绍)
K
2
T2 s 1
H H1
锅炉汽包水位的控制 （1）单冲量控制系统
汽包水位的单回路控制， “单冲量”—汽包水位 适用于负荷小的锅炉
蒸汽
气泡
省 煤 器 给水 LC
三个问题：
① 不能克服虚假水位带来的后果
②
③
对蒸汽负荷的变化控制不灵敏
对给水扰动控制滞后
锅炉汽包水位的控制 （2）双冲量控制系统
为了克服虚假水位现象，引入蒸汽流量，“双冲量”
U
IF
GmF
I
I’F
GPD
I0
GC1
IC
∑ I0
GC2
GP2
GPC
L
GmF
Gm
锅炉汽包水位的控制
① 加法器系数C 根据给水流量变化W=蒸汽流量变化 （前馈补偿）
C
Dmax
Wmax
对于I0，正常负荷时 I0与IC抵消
I F CI F
锅炉汽包水位的控制
② 阀、控制器、运算器符号
阀安全角度确定
控制器按串级系统确定（先副后主） 运算器符号： 由于CIF 作为流量控制器的给定，蒸汽流量增加，给水 流量应该提高，C永远为正（与阀的形式无关，与双 冲量不同） I=IC + CIF - I0
过热蒸汽系统控制
出口温度控制 控制方案 一级过热器、二级过热器、减温器
减温器 减温器
d/dt T2C 减温水 T1C TC
锅炉汽包水位的控制
② 阀、控制器、运算器符号
阀的开闭形式： 安全角度，保护锅炉，气闭，防止烧干 保护蒸汽用户，气开 控制器正反作用： 对象：正，
若气闭阀，LC=正，若气开阀 LC=负 运算器正负号： C2： 取决于控制阀开闭形式 蒸汽量↑ 给水量应该↑： 气闭：I应该↓C2取“-” 气开：I应该↑C2取“+”
前馈、反馈、三冲量控制介绍
一．前馈控制原理前面讨论的所有控制系统，都属于反馈控制系统，无论其系统结构如何，它们的调节回路的基本工作原理都是一样的。
下面要介绍的前馈控制系统则有着截然不同的控制思想。
前馈控制思想及应用由来已久，但主要是由于技术条件的限制，发展较慢。
随着计算机和现代检测技术的飞速发展，前馈控制正受到更多的重视和应用。
在反馈控制系统中，都是把被控变量测量出来，并与给定值相比较；而在前馈控制系统中，不测量被控变量，而是测量干扰变量，也不与被控变量的给定值进行比较。
这是前馈与反馈的主要区别。
为了系统地说明前馈控制思想，同时也为了在比较中进一步加深对反馈控制思想的理解，画出图8-31进行比较分析。
（a）反馈控制（b）前馈控制图8－31 两种加热炉温度控制系统图8-31中的（a）是反馈控制，（b）是前馈控制。
在前馈控制中，测量需要被加热的原油的流量，流量偏大就增加燃料量，原油流量偏小就减少燃料量，以达到稳定原油出口温度的目的。
从动态过程分析，当原油流量增大时，一段时间后，出口温度会下降。
但前馈测量出原油流量的增加量，迅速增加燃料量。
如果燃料增加的量和时机都很好，有可能在炉膛中将干扰克服，几乎不影响原油出口温度。
如果该加热炉只存在原油流量这一个干扰，那么理论上讲，前馈控制可以把原油出口温度控制得很精确，甚至被控变量一点也不波动。
这就是前馈控制思想，也是前馈控制的生命力所在。
二．前馈控制与反馈控制的比较通常认为，前馈控制有如下几个特点：（l）是“开环”控制系统；（2）对所测干扰反应快，控制及时；（3）采用专用调节器；（4）只能克服系统中所能测量的干扰。
下面从几个方面比较前馈控制与反馈控制。
画出图8-31两个控制系统的方块图如图8-32所示。
（a）反馈控制（b）前馈控制图8-32 两种加热炉温度控制系统方块图l．前馈是“开环”，反馈是“闭环”控制系统从图8-32可以看到，表面上，两种控制系统都形成了环路，但反馈控制系统中，在环路上的任一点，沿信号线方向前行，可以回到出发点形成闭合环路，成为“闭环”控制系统。
三冲量控制
三冲量控制回路一、名词解释：所谓三冲量，是指调节器接受的被调节量的信号有三个。
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。
二、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。
三、锅炉三冲量控制原理及调节过程。
原理：三冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统,蒸汽流量作为前馈信号引入系统。
汽包液位LC-1013是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量FI-1040的波动是引起汽包液位LC-1013变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量FC-1041作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量FI-1040信号作为前馈信号引入控制的。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FI-1041减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FI-1040增加时，FC-1041给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位保持稳定；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FI-1041增加，FC-1041给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。
三冲量控制系统原理
锅炉三冲量控制原理及调节过程。
原理：冲量控制系统从结构上来说，是一个带有前馈信号的串级控制系统。
液位控制器LC与流量控制器FC构成串级控制系统。
汽包液位LIA2104是主变量、给水流量是副变量。
副变量的引入使系统对给水压力的波动有较强的克服能力。
蒸汽流量的波动是引起汽包液位LIA2104变化的因素，是干扰作用，蒸汽波动时，通过引入FC，使给水流量FA2101作相应的变化，所以这是按干扰进行控制的，是把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制的。
调节过程：根据串级控制系统选择主、副控制器的正、反作用的原则，水位控制器LC反作用选反作用，流量控制器FC为正作用，调节器为气关阀。
当水位由于扰动而升高时，因LC反作用，它的输出下降，进入加法器后，使FC给定值减小而输出增加，调节阀的开度减小，给水流量FA2101减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量FAQ2102增加时，FC给定值增加而输出减小，调节阀的开度增加，给水流量增加，保持水蒸汽平衡，使水位不；副回路克服给水自身的扰动，要进一步地稳定了水位的自动控制；给水流量FA2101增加，FC输出增加，调节阀的开度减小，给水量减小，从而保持水蒸汽平衡。
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。
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。
串级三冲量控制系统
串级三冲量控制系统对于给水控制通道迟延和惯性较大的锅炉采用串级控制系统将具有较好的控制质量，调试整定也比较方便，因此，在大型汽包锅炉上可采用串级三冲量给水控制系统。
1、系统结构和工作原理串级三冲量给水控制系统如图所示。
串级三冲量给水控制系统：其给水控制的任务由两个调节器来完成，主调节器PI采用比例积分控制规律，以保证水位无静态偏差。
主调节器的输出信号和给水流量、蒸汽流量信号的都作用到副调节器PI2。
一般串级控制系统的副调节器可采用比例调节器，以保证副回路的快速性。
串级系统主、副调节器的任务不同，副调节器的任务是用以消除给水压力波动等因素引起的给水流量的自发性扰动以及蒸汽负荷改变时迅速调节给水流量，以保证给水流量和蒸汽流量的平衡；主调节器的任务是校正水位偏差。
这样，当负荷变化时，水位稳定值是靠主调节器PI1来维持的，并不要求进入副调节器的蒸汽流量信号的作用强度按所谓“静态配比”来进行整定。
恰恰相反，在这里可以根据对象在外扰下“虚假水位”的严重程度来适当加强蒸汽流量信号的作用强度，从而改变负荷扰动下的水位品质。
可见，串级三冲量系统比单级三冲量系统的工作更合理，控制品质要好一些。
2、串级三冲量给水系统的分析和整定下图是串级三冲量给水系统的方框图。
这个系统也是由两个闭合回路的前 馈部分组成的。
系统组成如下：1、由给水流量W 、给水流量变送器γW、给水流量反馈装置αW 、副调节器PI2、执行器K Z 和调节阀K μ组成副回路。
2、由被控对象W 01（S ）水位测量变送器γH 、主调节器PI1和副回路组成主回路。
3、由蒸汽流量信号D ，以及蒸汽流量测量变送器γD 及蒸汽流量前馈控制部分。
（1）副回路的分析和整定根据串级控制系统的分析整定方法，应将副回路处理为具有近似比例特性的快速随动系统，以使副回路具有快速消除内扰及快速跟踪蒸汽流量的能力。
用试探的方法选择副调节器的比例带δ2，以保证内回路不振荡为原则，在试探时，给水流量反馈装置的传递函数αW 可任意设置一个数值，得到满意的δ2值，如果αW 以后有必要改变，则相应地改变δ2值，使αw/δ2保持试探时的值，以保证内回路的稳定性。
三冲量控制系统详解
换热器的反馈控制方案
蒸汽
HV, RV
TC
工艺介质
cp, RF , T1
T2
凝液
假设主要干扰为RF，T1
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控制方案比较
蒸汽
HV, RV
TC
工艺介质
cp, RF , T1
T2
凝液
反馈控制方案
FF
RF
蒸汽
HV, RV
工艺 介质
cp, RF , T1
T2
凝液
前馈控制方案
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谢谢大家
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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。
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锅炉汽包水位的控制
汽包水位的单回路控制， “单冲量”—汽包水位
蒸汽
适用于负荷小的锅炉
汽包
三个问题： ① 不能克服虚假水位带来的后果
后者是对主被控变量有显著影响的干扰量，是完全不受控制作用 约束的独立变量，引入前馈的目的是为了补偿原料油流量对炉出 口温度的影响。
功能上：
前馈控制器与串级控制的副控制器担负不同的功能。
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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。
分析比较
T2C
T1C
燃料
原油
Gff
Σ
T1C
串级控制系统
燃料 原油
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前馈-反馈控制系统
分析比较
结构上： 串级控制：内外两个反馈回路组成
工业锅炉汽包水位三冲量控制系统
一、设计要求1、系统内各环节给定参数（1）、锅炉工作压力：2 Mpa；蒸发量：20 T / h；正常负荷：10 T / h；最大负荷波动：240 ㎏/ min；最大水位波动±30mm；水位允许稳态偏差±10mm。
动态特性考虑为一阶，时间常数5 s ，静态放大倍数8 。
（2）、给水泵形式：多级离心泵给水压力3 Mpa；排量25 T / h；恒速运转、由调节阀调节流量。
（3）、仪表各环节为电动Ⅲ型仪表，输入、输出量程4～20mA，变送器输入量程自选（要求全部仪表输入工作点在50﹪左右，以保证其线性），若调节器选数字式则必须配相应的转换环节。
水位检测变送器可采用差压式；流量变送器可采用孔板或涡介式；调节阀为电动式（流量特性自选）。
各变送器、执行器均为放大环节，放大倍数由所选量程而定。
2、根据工业锅炉生产过程对水位的要求，设计相应的控制系统方案，选择合适量程的仪表，最终提供系统工艺流程图、结构方框图、系统方块图，根据给定参数及要求选定合适的调节规律，给出调节器参数（比例带δ，积分时间Ti ，微分时间Td ）的整定范围，最终得到一个10﹕1～4﹕1的衰减过程。
控制器可由微处理器组成，硬件自己搭建，若有可能在计算机上进行模拟仿真！绘出相应的过程曲线。
二、控制系统设计1.给水调节对象的动态特性锅炉的给水系统，汽包液位的动态特性似乎与单容水槽一样，但是实际情况却要复杂的多。
其中最突出的一点就是水循环系统中充满了夹带着大量的蒸汽气泡的水，而蒸汽气泡的总体积是随着气泡压力和炉膛热负荷的变化而改变的。
如果有某种原因使蒸汽泡的总体积改变了，即使水循环系统中的总水量没有变化，汽包水位也会随之发生改变。
汽包液位过高会造成蒸汽带水，影响汽水分离效果；水位过低容易使水全部被汽化烧坏锅炉。
影响汽包液位的因素，除了加热汽化外，还有蒸汽负荷和给水流量的波动，当负荷突然增大、汽包压力突然降低时，水就会被急剧汽化，出现大量气泡，形成“虚假液位”。
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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。
锅炉汽包水位的控制
汽包水位的单回路控制， “单冲量”—汽包水位
单纯前馈控制的存在问题：
（1）单纯前馈不存在被控变量的反馈，补偿效果没有检验 的手段，前馈作用并没有最后消除偏差时，系统无法得知 这一信息而作进一步的校正。 （2）由于工业对象存在多个干扰，势必要设置多个前馈控 制通道，因而增加了投资费用和维护工作量。 （3）前馈控制模型的精度也受到多种因素的限制，对象特 性要受到负荷和工况等因素的影响而产生漂移，导致GPD（s ）和GPC（s）的变化。 一个固定的前馈模型难以获得良好的控制品质。为了解决 上述局限性，将前馈与反馈相结合，构成前馈—反馈控制 系统（FFC-FBC）。
前馈-反馈控制
+ 前馈控制器
∑
+ u(t)
反馈控制器
ysp
过程 y(t) D(t)
前馈反馈控制方案
当F变化时，前馈控制器改变加热蒸气Fs以补偿F对 被控变量θ1的影响，同时反馈对其它干扰如物料入 口温度等按PID规律进行校正，这样两个校正作用 相叠加，使θ1尽快回到给定值。
前馈-反馈控制系统优点：
1）由于增加了反馈回路，大大简化了原有前馈控 制系统，只需对主要的干扰进行前馈补偿，其它干 扰可由反馈控制予以校正； 2）反馈回路的存在，降低了前馈控制模型的精度 要求，为工程上实现比较简单的通用模型创造了条 件； 3）负荷变化时，模型特性也要变化，可由反馈控 制加以补偿，因此具有一定自适应能力。
凝液
T2
反馈控制方案
前馈控制方案
前馈控制的思想
D1
前馈控制器
Dn
D1，„„，Dn为 可测扰动；u，y
y
分别为被控对象 的操作变量与受 控变量。
u
对象
前馈思想：在扰动还未影响输出以前，直接改变操作 变量，以使输出不受或少受外部扰动的影响。
前馈控制特点：
1、前馈控制按干扰作用的大小进行控制， 比反馈控制要及时。 2、前馈控制属于开环控制。 3、前馈控制器是视对象特性而定的“专用 ”控制器。 4、一种前馈控制只能控制一种干扰。
串级控制系统
原油
Gff
Σ
T 1C
燃料 原油
前馈-反馈控制系统
分析比较
结构上： 串级控制：内外两个反馈回路组成 前馈-反馈控制：一个反馈和一个开环的补偿回路叠加而 成 变量上：（串级控制的副参数与前馈-反馈控制的前馈输入量 是两个截然不同的变量） 前者是串级控制系统中反映主被控变量的中间变量，控制 作用对他产生明显的调节效果； 后者是对主被控变量有显著影响的干扰量，是完全不受控 制作用约束的独立变量，引入前馈的目的是为了补偿原料 油流量对炉出口温度的影响。 功能上： 前馈控制器与串级控制的副控制器担负不同的功能。
三冲量控制系统
本系统不但能通过串级副回路及时克服 给水流量的干扰，而且还能实现对蒸汽 负荷的前馈控制，在稳定工况下，给水 量Q将等于蒸汽量D的变化，从而维持了 水位H的不变。 给水流量信号的设立，一个很重要的作 用就是消除内扰。引入蒸汽流量信号是 为了为了克服外扰和“虚假水位”。
谢谢大家
三Hale Waihona Puke 量控制原理简介汽包三冲量简介
汽包水位三冲量调节系统是制氢装置核心控制之一。 汽包水位三冲量调节系统关系到整个造气单元的安全运 行：若汽包水位过高，会造成蒸汽带水；若汽包水位过 低，会造成汽包“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。
蒸汽 汽包
适用于负荷小的锅炉
三个问题：
① 不能克服虚假水位带来的后果 LC
② 对蒸汽负荷的变化控制不灵敏
③ 对给水扰动控制滞后 给水
锅炉汽包水位的控制
为了克服虚假水位，引入蒸汽流量，“双冲量”
蒸 汽 FT LC
∑
给水
前馈（蒸汽流量）—反馈（汽包水位）控制系统
静态前馈
锅炉汽包水位的控制
在双冲量基础上，进一步克服给水干扰，引入给水流量信号
前馈-串级控制
结论
引入前馈控制的可能应用场合：
常规反馈控制系统难以满足要求； 干扰可测。 主要干扰可测； 调节阀与被测干扰之间没有因果关系； 干扰通道的响应速度比控制通道慢，至少应接近； 干扰通道与控制通道的动态特性变化不大。
应用前馈控制的前提条件：
分析比较
T 2C T 1C 燃料
换热器的前馈控制方案
蒸汽 FF
HV, RV
工艺 介质
RF
cp, RF , T1
凝液
T2
换热器的反馈控制方案
蒸汽
HV, RV
TC
工艺介质
cp, RF , T1
凝液
T2
假设主要干扰为RF，T1
控制方案比较
蒸汽
蒸汽
TC
HV, RV
FF
HV, RV
工艺 介质
RF
工艺介质
cp, RF , T1
凝液
T2
cp, RF , T1