论锅炉汽包液位的三冲量调节(2020新版)
汽包水位三冲量给水调节的工作原理
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。
其中，汽包水位H是主信号，任何扰动引起的水位变化，都会使调节器输信号发生变化，改变给水流量，使水位恢复到给定值；蒸汽流量信号qm.S是前馈信号，其作用是防止由于“虚假水位”而使调节器产生错误的动作，改善蒸汽流量扰动时的调节质量；蒸汽流量和给水流量两个信号配合，可消除系统的静态偏差。
当给水流量变化时，测量孔板前后的差压变化很快并及时反应给水流量的变化，所以给水流量信号qm.w作为介质反馈信号，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。
4、在大、中型火力发电厂锅炉汽包水位的变化速度比较快，“虚假水位”现象较为严重，为了达到生产过程中对汽包水位调节的质量要求，因而广泛采用了三冲量汽包水位调节系统。
5、关于测量信号接入调节器的极性说明：当信号值增大时要求开大调节阀，该信号标以“”号；反之，当信号值减小时要求关小调节阀，该信号标以“－”号。
在给水调节系统中，当蒸汽流量信号增大时，要求开大调节阀，该信号标以“”号；给水流量信号增大时，要求关小调节阀，该信号标以“－”号；当汽包水位升高时，差压减小，水位测量信号减小，要求关小调节阀，则该信号标以“”号。
直流炉没有三冲量啊，没有汽包，在直流状态下给多少水就产生多少汽的，是通过中间点温度来调整锅炉燃水比的！单冲量三冲量切换条件：一般用给水流量来划分，小于200t/h（30%,我们300MW机组就是这样）时为单冲量，大于则为三冲量为啥要到30％负荷时，电泵由单冲量切到三冲量啊？要防止汽包的虚假水位。
在低负荷的时候，单冲量主要是给系统上水，在高负荷时，给水的任务就是维持汽包水位。
论电站锅炉汽包水位的串级三冲量调节
２ 三冲量 串级调节 系统原理
该系统 以汽包水位为主信号 ，任何导致水位变 化的扰动都会使 调节器 动作 ；蒸汽流量是 前馈信
号 ，它的作用是防止 “ 虚假水位”引起 的调节器 的
误动 ，改 善蒸 汽 流量 扰动 时 的调 节质量 ；给水 流量 是介 质反 馈信 号 ，因给水 流量 信 号对 给水 流量 变化 的 响应很 快 ，使 调节 器 能够 在水 位还 没 变化 时就对
维普资讯
２６ ０ 年第４ ０ 期
河 北 煤 炭
７ １
论 电 站锅 炉 汽包 水 位 的 串级 三 冲 量调 节
秦 占强
（ 北 金 牛 能 源 股 份 有 限 公 司 显 德 汪 矿 电 厂 ，河 北 邢 台 河 ０４０ ） ５ １３
摘 要 ：介 绍 了 串级 三冲 量汽 包水 位调 节 系统 的控 制原 理 。并对 该 系统 的整定 方 法进 行 了探 讨 。
在 稳定 状 态下 ，水 位信 号 的测 量值 （ 电流信 号 ）应等 于 内给 定 值 （ ） ，蒸 汽 流 量 （ｒ Ｉ ）和 给 ｅ
水流量 （力 ，）则应达 到一种动态的平衡关 系。即满
足如 下关 系
ｌ Hale Waihona Puke ＋ Ｉ Ｈ— ｌ Ｗ— ｌ ｇ＝０
定 比例带 ，手动操作给水阀门，改变给水流量投入 自动 ，观察给水流量的记录曲线是否能快速达到平 衡 ，经多次实验达到满意为止。
７ ２
河 北 煤 炭
熬汽 Ｄ
２ ６ 第４ ０年 期 ０
３ 三 冲 量 串级 调 节 系统 整 定 方 法
过
省
图 ４ 串级 三 冲 量 水 位 调 节 系 统 方 框 图
锅炉水位三冲量控制及调节
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。
锅炉汽包水位三冲量调节系统是火电厂锅炉核心控制之一。
汽包水位三冲量调节系统的给水调节阀动作频繁，锅炉水位对给水调节阀执行机构的动作比较敏感，稍有不慎就可能出现严重的危险情况，汽包水位三冲量调节系统关系到整个机组的安全运行：若汽包水位过高，会造成蒸汽带水；若汽包水位过低，会造成锅炉“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会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。
为此云润与大家交流运用心得，对级三冲量调节系统进行定性分析，并对一些异常情况的处理办法进行探讨。
1、水位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。
各种介绍汽包水位三冲量调节系统的书籍中，都有对传递函数的计算，这些计算对系统设计很重要。
如果用经验调节法对于系统维护，则完全可以抛开理论计算。
在此只对其物理意义进行定性思考和作一番揣测。
1.1 反馈信号反馈信号指给水流量信号，也叫内扰。
水位三冲量调节系统中被调量发生变化的时候，PID 经过运算，去控制执行机构进行合理的动作，执行机构改变给水调节阀的开度，阀门控制介质变化，达到控制给水流量的目的。
论锅炉汽包液位的三冲量调节
这就要用如图所示的锅炉汽包液位的三冲量调节系统。
即再加一个给水流量的冲量 ,使它与液位信号的作用方向一致,这种调节系统由于引进了液位、给水流量及蒸汽流量三个参数,叫做三冲量调节系统。
原理根据三个冲量在调节系统中引入位置不同,三冲量调节系统有多种方案,下面讨论一种常见的三冲量调节系统:蒸汽流量和给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量系统。
图中所示的三冲量系统,汽包液位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量和给水流量是辅助冲量信号。
系统将蒸汽流量和给水流量前馈到汽包液位调节系统中去,一旦蒸汽流量或给水流量发生波动,不是等到影响到液位才进行调节,而是在这两个流量改变之时就能通过加法器立即去改变调节阀开度进行校正,故大大提高了液位这个被调参数的调节精度。
在稳定状态下,液位测量信号等于给定值,液位调节器的输出,蒸汽流量及给水流量等三个信号,通过加法器得到的输出电流为式中, 为液位调节器的输出电流; 为蒸汽流量变送器的电流; 为给水流量变送器的电流; 、、分别为加法器各通道的衰减系数。
设计此时正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号(为了安全调节阀必须用气关阀) 。
假定在某一时刻,蒸汽负荷突然增加,蒸汽流量变送器的输出电流相应增加,加法器的输出电流就减少,从而开大给水调节阀。
但是与此同时出现了假液位现象,液位调节器输出电流将增大。
由于进入加法器的两个信号相反, 蒸汽流量变送器的输出电流会抵消一部分假液位输出电流 , 所以, 假液位所带来的影响将局部或全部被克服。
待假液位过去,水位开始下降,液位调节器输出电流开始减小,此时,它与蒸汽流量信号变化的方向相反,因此加法器的输出电流减小,意味着要求增加给水量,以适应新的负荷需要并补充液位的不足。
调节过程进行到液面重新稳定在给定值,给水量和蒸发量达到新的平衡为止。
当蒸汽负荷不变,给水量本身因压力波动而变化时,加法器的输出相应变化,去调节阀门开度,直至给水量恢复到所需的数值为止。
浅谈锅炉汽包水位的三冲量调节
管 理 对 象
梯 子
管理责任人
登高作业人员
监 管 部 门
作业单位
监 管 人 员
作业单位负责人
编 号
SNMH—梯． 梯梁与踏板的夹角（锐角）最大不超过87°15′；
2． 踏板防滑；
3． 梯子稳定、无歪斜、无扭曲变形；
4． 梯脚有防滑垫；
5． 平台与梯梁连接牢固；
6． 铰链牢固；
7． 梯脚底部坚实，踏板上下间距为30㎝，无缺档。
管
理
措
施
1． 各单位质检员每月对梯子的完好状况进行检查，有故障及时维修，并做好记录；
2． 登高或高空作业前，作业人员必须对登高使用的梯子进行认真检查，发现不完好立即更换。
三冲量汽包水位控制原理及应用教程
锅炉汽包水位是锅炉生产过程的主要工艺指标，同时也是保证锅炉安全运行的主要条件之一。
汽包水位过高，使蒸汽产生带液现象，不仅降低蒸汽的产量和质量，而且还会使过热器结垢，或使汽轮机叶片损坏；当汽包水位过低时，轻则影响水汽平衡，重则烧干锅炉，严重时会导致锅炉爆炸事故的发生。
所以锅炉水位是一个极为重要的被控变量。
在具体工艺生产过程中，常常由于蒸汽负荷的波动和给水流量的变化打破汽包内的平衡状态，对汽包水位造成干扰，最终导致假液位。
所谓“冲量”实际就是变量，多冲量控制中的冲量，是指引入系统的测量信号。
在锅炉控制中，主要冲量是水位。
辅助冲量是蒸汽负荷和给水流量，它们是为了提高控制品质而引入的。
1、三冲量控制的引入目前锅炉汽包水位调节常采用单冲量、双冲量及三冲量等三种调节方案，现分别对它们的基本原理和特性加以讨论。
①单冲量水位调节系统单冲量水位调节系统的原理如图1所示。
由图1可知，这种类型的水位调节系统，是一个典型的单回路调节系统，被调参数是汽包水位，调节参数是锅炉的给水量。
它适用于停留时间较长(亦即蒸发量与汽包的单位面积相比很小)，负荷变化小的小型锅炉(一般为10t/h以下)。
但对于停留时间较短，负荷变化大的系统就不适应了。
图1 单冲量水位调节原理图2 单冲量水位调节系统控制策略从图2可以看出：单冲量水位调节系统控制策略由汽包水位测量差压变送器、PID调节器和调节阀(或变频器)构成。
当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由于汽包内蒸汽压力瞬间下降，水的沸腾加剧，汽泡量迅速增加，汽泡不仅出现于水的表面，而且出现于水面以下，由于汽泡的体积比水的体积大许多倍，结果形成汽包内液位升高的现象。
因为这种升高的液位不代表汽包内储液量的真实情况，所以称为“假液位”。
此时PID调节器会错误地认为测量值升高，从而关小给水调节阀，减小给水量。
等到这种暂时汽化现象一旦平稳下来，由于蒸汽量的增加，给水量反而减少，会使水位严重下降，甚至降到液位危险区，造成事故。
三冲量在锅炉汽包液位控制中的应用
Ｌ Ｔ液位变送器 ，Ｃ液位调节 器， ｒ流量 变送器 ， Ｌ Ｆ Ｙ运 算器 ．
用加 减 器 位 于调 节 器 之前 的方案 ， 方 案 实质 该
经 过 叠加作 用 ， 将使 汽包 液位 基本 维持 不 变 ， 而达 从
到克 服假 液位 的 目的。缩 短 了过 渡 过 程 的时 间 ， 改 善 了调 节 系统 的静 态特性 。这 是一 个前 馈一 反馈 的 调 节 系统 。它 能 在 给水 压 力 比较 平 稳 时 ， 克服 只是 由于 负荷 频繁 变化 的工 况下较 好地 完成 液 位控制 任
及三冲量等 ３ 种调节方案， 现分别对它们的基本原 理 和特性 加 以讨论 。
１ １ 单 冲量水 位调 节 系统 ．
单冲量水位调节系统的原理如图 １ 所示。 由图 １ 知 ， 可 这种类 型 的水位调 节 系统 ， 一个 是 典型的单回路调节系统 ， 被调参数是汽包水位 ， 调节 参数 是 锅炉 的给 水 量 。它适 用 于停 留时 间较 长 （ 亦 即蒸发 量 与 汽包 的单 位 面 积 相 比很 小 ） 负 荷 变 化 ，
水 位
６ １
图 ２ 双 冲 量 水 位 调 节 原 理
Ｌ Ｔ液位变送 器， Ｃ液位调 节器， 流量 变送 器， Ｌ 兀、 Ｙ运算 器 ．
图 ３ 三 冲 量 调 节 系统 简 化 接 法 ｆ 案 １ 方 ）
变 化量 大小 ， 给水 量 也 增 大一 个 数 值 。 当 给水 量 使 突然增 大 时 ， 使 汽包 液 位 下 降 （ 液 位 ） 将 假 。这 样 ，
变 化打 破 汽包 内的平衡 状态 ， 对汽 包液 位造成 干扰 ， 最终 导 致假 液位 。所谓 “ 冲量 ” 际 就是 变 量 ， 冲 实 多 量 控制 中的冲量 ， 是指 引 入 系统 的测 量 信号 。在锅
三冲量控制系统详解
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。
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谢谢大家
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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。
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换热器的前馈控制方案
FF
RF
cp, RF , T1
凝液
蒸汽
HV, RV
工艺 介质
T2
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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, 源自V工艺 介质cp, RF , T1
T2
凝液
前馈控制方案
第四页，共20页。
（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）。
(完整word版)锅炉汽包液位的三冲量调节
《过程控制》课程设计报告题目: 锅炉汽包液位的三冲量调节姓名: 学号:姓名: 学号:姓名: 学号:2010年12月10日《过程控制》课程设计任务书指导教师签字：系（教研室）主任签字：2010年12 月4 日1 问题重述锅炉汽包液位是锅炉运行中一个重要的监控参数，反映了锅炉负荷与给水的平衡关系，要求汽包液位控制在一定范围内。
锅炉汽水系统结构如图1 所示。
图1锅炉汽水系统1—给水泵；2—给水母管；3—调节阀；4—省煤器5—锅炉汽包；6—下降管；7—上升管；8—蒸汽母管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”。
单冲量控制系统的负荷一旦急剧变化就会出现虚假液位，因液位升高，调节器就会关小供水阀门而造成事故。
双冲量控制系统，是在单冲量控制系统的基础上加上一个蒸汽冲量，以克服虚假液位。
三冲量调节系统，它是在双冲量控制系统上再加上一个给水流量的冲量。
由蒸汽流量、给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量控制系统，如下图所示。
三冲量控制系统框图D W H a a a 、、分别为蒸汽流量变送器、给水流量变送器、差压变送器的转换系数。
已知某供汽量为120t/h 的锅炉，给水流量与水位的传递函数1()G S ，蒸汽流量与水位的传递函数2()G S 分别为：1()0.0529()()(8.51)H S G S ==W S S S + (1)22() 2.6130.0747()()(6.71)H S G S D S S S ==-+ (2)D W H a a a 、、分别为：0.0667，0.0667及0.0333。
调节阀采用线性阀，增益为15。
试用PID 、模糊PID 控制等方法实现对锅炉液位的控制。
要求：1、超调小、调节时间短，对扰动的抑制效果好；2、给出控制策略和选定参数，并详细说明参数整定过程；3、给出MATLAB 下的仿真曲线。
小议锅炉汽包液位三冲量调节系统的设计分析
小议锅炉汽包液位三冲量调节系统的设计分析摘要:在锅炉的生产运行中,汽包液位的控制是一重要环节,其控制质量的优劣程度将在很大程度上影响到锅炉生产的安全以及经济效益。
本文对锅炉汽包液位控制进行全面分析,探讨三冲量调节系统的设计方法及应用。
关键词:锅炉汽包液位三冲量调节系统设计应用锅炉是化工生产中的重要动力设备。
在锅炉的生产运行中,汽包液位是一个非常重要的监控参数,它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系,也是保证锅炉安全的重要条件。
汽包液位过高,影响水、汽分离效果,产生蒸汽带液现象,降低蒸汽的产量和质量,也会造成过热蒸汽结垢甚至使气轮机叶片损坏;如果液位过低,会破坏水循环,影响汽、水平衡,烧坏锅炉导致爆炸。
因此,必须将汽包液位控制在一个正常的范围之内,对汽包液位进行自动调节十分必要。
1 锅炉汽包液位三冲量调节系统的设计1.1 调节方案的选择分析汽包液位是很重要的参数,锅炉蒸汽量的增加、产汽压力的提高以及外界对汽包液位的干扰性增强,使得汽包液位调节系统也由简单发展到复杂,即由单冲量、双冲量发展到三冲量的调节。
单冲量调节,它仅是以汽包水位作为系统输入量来进行的调节,适应于汽包容积较大且负荷变化比较小的场合。
单冲量控制系统的负荷如果急剧变化,就会出现“虚假液位”,调节器就会关小供水阀门,从而造成事故。
双冲量控制,它是在单冲量的基础上加一个蒸汽冲量,以克服“虚假液位” 的形成,适合于锅炉容积不大、给水压力波动较小的场合。
双冲量调节系统实际上是前馈和反馈调节结合在一起的调节系统。
负荷突然变化时,蒸汽的流量信号通过加法器,结果使它的作用与水位信号的作用相反;出现假液位时,液位信号要关小给水阀,而蒸汽信号则是开大给水阀,加法器输出是液位信号—蒸汽信号,以此来抵消虚假液位的影响。
但如果给水压力本身出现波动情况,双冲量控制系统也不能够很好地克服给水量波动对汽包液位的影响。
因此,发展三冲量调节系统,在双冲量控制系统的基础上再加一个给水流量的冲量,使它与液位信号的作用方向保持一致。
汽包锅炉三冲量水位控制系统的设计
论文题目：20t/h汽包锅炉三冲量水位控制系统的设计年级：11级电气(4)班院系：机电工程与自动化学院学生姓名：李嘉程指导教师：袁秀英2014 年6月摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章锅炉基本知识 (3)第一节锅炉的概念和构成 (3)第二节工业燃煤蒸汽锅炉的主要结构 (3)第三节工业锅炉的自动调节任务 (7)第二章水位特性分析 (9)第一节给水流量W扰动下水位的动态特性 (9)第二节蒸汽流量D扰动下水位的动态特性 (9)第三节燃料量B扰动下水位的动态特性 (10)第三章控制方案选择 (11)第一节位式控制方案 (11)第二节单冲量调节方案 (11)第三节双冲量调节方案 (12)第四节三冲量调节方案 (13)第五节本系统方案 (14)第四章系统设备选型 (16)第一节控制器的选型 (16)第二节汽包水位检测仪表的选型 (21)第三节蒸气流量检测仪表的选型 (22)第四节给水流量检测仪表的选型 (22)第五节变频器的选型 (23)第五章系统电路设计 (24)第一节电源分配线路 (24)第二节水泵主电路的连接 (25)第三节 IC695PSD040的连接 (26)第四节变送器与AI模块的连接 (26)第五节 AO模块与变频器的连接 (28)第六章系统程序设计 (29)第一节硬件配置 (29)第二节 l/O分配 (30)第三节程序结构 (30)结束语 (35)参考文献 (36)专业相关的英文资料与翻译 (37)摘要汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。
PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极大地提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。
本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。
根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。
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。
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”。
锅炉汽包的三冲量工作原理
锅炉汽包的三冲量工作原理
锅炉汽包的三冲量工作原理是指利用物理原理对锅炉汽包中的水进行定期的排放和补充，以保持水位稳定。
三冲量的工作原理如下：
1. 第一冲：当锅炉刚启动或停机后，水位较高，需要排放一定量的水，保持水位在正常范围内。
第一冲又称“自排”，是自动进行的，水泵停止工作，排污阀打开，将锅炉内部的杂质和空气排出。
2. 第二冲：在锅炉运行期间，由于蒸汽不断排出，水位会逐渐下降，此时需要进行第二冲。
第二冲是手工操作，打开补水阀，让新水从水箱或给水泵注入锅炉，补充水位。
3. 第三冲：在锅炉运行一段时间后，锅炉内的水质会逐渐变差，此时需要进行第三冲。
第三冲是手工操作，将锅炉底部的污水排出，清洗锅炉内的杂质和沉淀物，保持水质清洁。
以上就是锅炉汽包的三冲量工作原理，通过定期排放和补充水，可以保持锅炉的水位稳定，确保锅炉安全运行。
锅炉汽包水位三冲量控制
三冲量控制在高压汽包中的应用汽包水位是汽包运行的主要指标，水位过高会影响汽包的汽水分离，增加蒸汽携带的水份，汽水品质恶化，导致透平进水，损坏叶片。
水位过低，则由于汽包内的水量较少而负荷却很大，水的汽化速度又快，因而汽包内的水量变化速度很快，破坏汽包与水冷壁间的水循环，如不及时控制就会使汽包内的水全部汽化。
导致汽包破坏或爆炸。
因此，汽包水位的控制是保证汽包安全运行的最重要条件之一。
2汽包水位的动态特性分析2．1蒸汽负荷(蒸汽流量)对水位的影响在传热过程不变的情况下，当出口蒸汽用量突然增加，瞬间必然导致汽包压力下降，汽包内水的沸腾加剧，水中气泡迅速增加，使得汽化量突然增多，将整个水位抬高，形成假上升液位现象。
当蒸汽流量突然增加时，由于假水位现象，在开始阶段水位不仅不会下降，反而先上升，然后下降（反之，当出口蒸汽流量突然减少时，则水位先下降，然后上升）。
蒸汽流量突然增加时，实际水位的变化Ｈ，是不考虑水面下气泡容积变化时的水位变化Ｈ1，与只考虑水面下气泡容积变化所引起水位变化H2的叠加，即H＝Ｈ1+H22．2给水流量对水位的影响当给水流量突然增大时，由于在这个时间内烟道气传给汽包的热量不变，给水温度又有比汽包内的饱和水温度低，致使汽包中气泡含量减少，导致水位虚假下降，因此实际水位响应曲线如图1（b）中H线所示，并非H1线。
即当突然加大给水量后，汽包水位一开始不立即增加，而要呈现出一段起始惯性段。
用传递函数来描述时，它相当于一个积分环节和一个纯滞后环节的串联，可表示为3传统控制方案及其缺陷汽包水位的控制手段就是控制给水,传统的单冲量(汽包水位)控制系统和双冲量（汽包水位和蒸汽流量）控制系统其本身都有不可克服的缺陷。
就单冲量控制系统而言，当蒸汽负荷突然增大，由于假水位现象，控制器不但不能开大给水阀增加给水量，而是关小控制阀，减少给水量，等到假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而减少，将使水位严重下降，波动很厉害，甚至会使汽包水位将到危险程度，以至发生事故。
汽包水位三冲量调节原理
汽包水位三冲量调节原理一、引言汽包水位三冲量调节是一种常见的控制原理，广泛应用于工业生产中。
本文将从原理、工作过程和优缺点等方面介绍汽包水位三冲量调节的基本知识。
二、原理汽包水位三冲量调节是一种通过控制给水量、蒸汽量和排污量来调节汽包水位的方法。
其基本原理是根据汽包水位的变化，通过调节三个冲量的大小，以达到维持汽包水位稳定的目的。
三、工作过程汽包水位三冲量调节的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 水位检测：通过水位计等设备对汽包水位进行实时监测，获取水位信号。
2. 控制策略：根据水位信号，控制系统根据预设的控制策略计算出相应的冲量调节量。
3. 冲量调节：根据控制策略计算出的调节量，分别调节给水量、蒸汽量和排污量，以实现对汽包水位的调节。
4. 反馈控制：根据调节后的水位变化，不断进行反馈控制，使得汽包水位保持在设定范围内。
四、优缺点汽包水位三冲量调节具有以下优点：1. 稳定性好：通过控制三个冲量的大小，可以实现对汽包水位的精确调节，保持水位稳定。
2. 响应速度快：冲量调节可以快速响应水位的变化，实现及时的控制。
3. 精度高：通过精确的冲量调节，可以实现对水位的精细控制，满足生产过程对水位的要求。
4. 调节范围广：汽包水位三冲量调节可以适应不同工况下的水位调节需求，具有较大的调节范围。
然而，汽包水位三冲量调节也存在一些缺点：1. 复杂性高：汽包水位三冲量调节需要涉及多个参数的控制和调节，系统较为复杂。
2. 对设备要求高：汽包水位三冲量调节需要依靠精密的控制设备和传感器，对设备的要求较高。
3. 能耗较大：在冲量调节过程中，需要大量的能源供给，对能耗有一定影响。
五、应用领域汽包水位三冲量调节广泛应用于电力、化工、制药等行业的锅炉系统中。
通过精确的水位调节，可以保证锅炉系统的正常运行和生产过程的安全稳定。
六、总结汽包水位三冲量调节是一种常见的控制原理，通过控制给水量、蒸汽量和排污量的大小来调节汽包水位。
它具有稳定性好、响应速度快、精度高和调节范围广等优点，但也存在复杂性高、对设备要求高和能耗较大等缺点。
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“+”
锅炉汽包液位三冲量自动调节控制
锅炉汽包液位三冲量自动调节控制一、概述：现代化工业生产中，工业锅炉是一个重要设备，其运行是为了得到一定质量的蒸汽。
自动化锅炉的基本要求是：按质按量的供应合格的蒸汽，满足生产的需要；安全可靠耐用，延长锅炉的使用寿命；降低操作人员的劳动强度。
锅炉的运行参数包括蒸汽压力、流量、温度等。
锅炉汽包液位是锅炉生产中重要的工艺指标。
汽包液位是影响蒸汽质量的一个关键参数，保持锅炉汽包液位稳定在规定范围内，对于保障锅炉安全运行及蒸汽质量的稳定具有关键的作用。
如果锅炉汽包液位过高，由于汽包容积小，造成汽包上部空间过小，影响汽水分离，容易出现蒸汽带液现象，损坏其它设备。
如过锅炉汽包液位过低，水的汽化速度加快，影响汽水平衡，如不及时调节进水会造成干锅，造成事故。
汽包水位的主要扰动是蒸汽流量的变化。
当蒸汽用量突然减小时，蒸汽压力会急剧上升，沸腾暂时停止，形成水位暂时下降的“假水位”现象。
当蒸汽用量突然增大时，汽包内蒸汽压力突然下降，水的沸腾加剧，气泡量迅速增加，也会使汽包内形成水位升高的“假水位”现象。
如单按简单的水位调节，调节器将依据这一“虚假水位”减少补水量造成事故，所以单量调节无法满足需要，因此老山锅炉房采用了三冲量调节系统控制，以保障锅炉的安全运行。
二、三冲量水位控制方案：（一）根据生产工艺的要求锅炉控制系统增加下列检测项目：1、锅炉汽包水位进行三冲量给水自动控制，提高锅炉的安全。
2、设置过热器出口蒸汽温度高报警。
3、设置汽包水位高低报警。
4、设置蒸汽出口压力高报警。
备注：控制系统采用常规仪表实现，调节器选用新型数字智能调节器。
（二）选用仪表检测设备名称、规格、型号清单：三、锅炉汽包液位三冲量调节系统组成及工艺分析：（一）锅炉三冲量调节系统原理图及系统框图三冲量调节系统原理图三冲量调节系统方框图（二）锅炉汽包水位调节过程：锅炉水位控制系统如图所示，调节对象是锅炉的汽包，被调量是汽包水位，而引起汽包水位变化的干扰量是蒸汽负荷的变化，蒸汽负荷的急剧变化，将导致“虚假水位”出现。
汽包水位三冲量调节原理
汽包水位三冲量调节原理
汽包水位三冲量调节原理是指通过调节汽包内的水位，控制汽包内水的流入和流出，从而实现对锅炉汽水系统的水平补给和水位控制的一种方法。
在锅炉运行时，汽包内的水位会受到很多因素的影响，如锅炉负荷变化、水质变化、鼓风机调节不当等，这些因素都会导致汽包水位波动过大，从而影响锅炉的稳定运行。
因此，汽包水位三冲量调节就显得尤为重要。
汽包水位三冲量调节是通过调节锅炉供水量，控制汽包内水位的方法，将汽包分为三个水位区间，分别是高水位、正常水位和低水位。
当汽包水位过高时，会通过泄水阀将多余的水排出，从而使水位降至正常水位；当汽包水位过低时，会通过给水泵进行补水，使水位回升至正常水位。
这种三冲量调节方法可以有效控制汽包水位，保证锅炉的稳定运行。
汽包水位三冲量调节的核心是调节供水量，实现水平补给和水位控制。
在实际操作中，需要根据锅炉的负荷变化和水质变化来调节供水量，从而保证汽包水位保持在正常水位范围内。
同时，还需要监测汽包水位的变化，及时调整供水量，避免水位波动过大。
总之，汽包水位三冲量调节是一种有效的锅炉水位控制方法，通过调节供水量，控制汽包内水的流入和流出，实现对锅炉汽水系统的水平补给和水位控制，保证锅炉的稳定运行。
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锅炉汽包水位的三冲量控制设计
锅炉汽包水位的三冲量控制设计二重计量技术所郭静摘要热力车间的锅炉测控系统中，蒸汽流量计量系统和汽包水位测控系统是两大核心系统。
如何确保蒸汽流量计量准确可靠在于过热蒸汽密度补偿的准确性。
而确保汽包水位测控系统正常运行则是整个锅炉控制系统的重中之重。
关键词三冲量PID控制反馈控制前馈控制1、引言热力公司锅炉的汽包水位调节现场存在两种控制方式。
其一：水位测量、蒸汽流量、给水流量、三冲量控制仪表，从而实现汽包水位的三冲量调节；其二，测量的三个参数进入DCS系统，三冲量算法由软件编程来实现。
随着企业的发展，软件实现三冲量将成为必然趋势，所以准确的实现三冲量的算法很重要。
2、仪表三冲量与软件三冲量实现的分析2.1仪表三冲量分析热力车间锅炉汽包水位控制原理：差压变送器测量左汽包水位的水位计感受到的汽包液位的高度通过压力，输出4~20mA电流信号，通过DCS系统的模拟量输入模块进入到系统，组态软件trace mode 将测量到的水位信号、给水流量信号、蒸汽流量信号经过三冲量算法输出一个0~100%的信号，经模拟量输出信号来控制给水调节阀门的开度，从而精确控制汽包水位。
测量系统由水位测量、蒸汽温度、给水流量、三冲量控制仪表构成，原理是“【主PID（反馈）】–前馈–【副PID（反馈）】”控制，属于标准的三冲量控制。
其中主PID是水位测量数据，前馈调节因素为蒸汽流量测量数据，副PID是给水流量测量数据。
PID环节就是反馈控制，故存在比例、积分、微分控制；前馈环节包含静态前馈控制和动态前馈控制，经过分析，在锅炉控制中，此前馈控制属于静态前馈控制（原理不在叙述），静态前馈控制仅相当于一个比例控制，在锅炉控制中属于干扰因素，符号为负号（原理不在叙述），即负号比例控制。
蒸汽流量的突然增大和减小，所带来的干扰将会由前馈控制消除到最小。
所以三冲量控制的作用为了消除影响水位调节输出的外部干扰所带来的直接影响，即蒸汽流量的突变带来的影响。
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论锅炉汽包液位的三冲量调节
(2020新版)
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make mistakes
论锅炉汽包液位的三冲量调节(2020新版)
介绍了锅炉汽包液位的控制方法,讨论了三冲量调节系统的原理和适用条件及其应用。
0引言
锅炉是化工生产中重要的动力设备。
汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数,它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。
汽包液位过高会造成蒸汽带水影响过热器运行,影响汽水分离效果;水位过低会造成锅炉水循环的破坏,影响省煤器运行,容易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸。
这就要求汽包液位在一定范围内,适应各种工况的运行。
影响汽包液位的因素除了加热汽化这一正常因素外,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,水就会急剧汽化,出现大量气泡,形成了“虚假液位”。
如果使用简单的锅炉汽包液位的单冲量控制系统(如图1所示),
一旦负荷急剧变化,虚假液位的出现,调节器就会误以为液位升高而关小供水阀门。
影响了生产甚至造成危险。
为此,图2采取了锅炉汽包液位的双冲量控制,它在单冲量的基础上,再加一个蒸汽冲量,以克服“虚假液位”。
其中调节阀为气关阀,液位调节器采用正作用,调节器输出信号在加法器内与蒸汽流量信号相减。
双冲量实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,而蒸汽信号b 是开大给水阀,这就能克服“虚假液位”的影响。
但是如果给水压力本身有波动时,双冲量控制也不能克服给水量波动的影响。
这就要用如图3所示的锅炉汽包液位的三冲量调节系统。
即再加一个给水流量的冲量c,使它与液位信号的作用方向一致,这种调节系统由于引进了液位、给水流量及蒸汽流量三个参数,叫做三冲量调节系统。
1原理
根据三个冲量在调节系统中引入位置不同,三冲量调节系统有
多种方案,下面讨论一种常见的三冲量调节系统:蒸汽流量和给水流量前馈与汽包液位反馈所组成的三冲量系统。
图3中所示的三冲量系统,汽包液位是被控变量,是主冲量信号,蒸汽流量和给水流量是辅助冲量信号。
系统将蒸汽流量和给水流量前馈到汽包液位调节系统中去,一旦蒸汽流量或给水流量发生波动,不是等到影响到液位才进行调节,而是在这两个流量改变之时就能通过加法器立即去改变调节阀开度进行校正,故大大提高了液位这个被调参数的调节精度。
在稳定状态下,液位测量信号等于给定值,液位调节器的输出,蒸汽流量及给水流量等三个信号,通过加法器得到的输出电流为:I0=K1I1-K2I2+K3I3式中,I1为液位调节器的输出电流;I2为蒸汽流量变送器的电流;I3为给水流量变送器的电流;K1、K2、K3分别为加法器各通道的衰减系数。
设计K2I2=K3I3此时I0正是调节阀处于正常开度时所需要的电流信号(为了安全调节阀必须用气关阀)。
假定在某一时刻,蒸汽负荷突然增加,蒸汽流量变送器的输出电流I2相应增加,加法器的输出电流I0就减少,从而开大给水调节阀。
但是与
此同时出现了假液位现象,液位调节器输出电流I1将增大。
由于进入加法器的两个信号相反,蒸汽流量变送器的输出电流I2会抵消一部分假液位输出电流I1,所以,假液位所带来的影响将局部或全部被克服。
待假液位过去,水位开始下降,液位调节器输出电流I1开始减小,此时,它与蒸汽流量信号变化的方向相反,因此加法器的输出电流I0减小,意味着要求增加给水量,以适应新的负荷需要并补充液位的不足。
调节过程进行到液面重新稳定在给定值,给水量和蒸发量达到新的平衡为止。
当蒸汽负荷不变,给水量本身因压力波动而变化时,加法器的输出相应变化,去调节阀门开度,直至给水量恢复到所需的数值为止。
由于引进了蒸汽流量和给水流量两个辅助冲量,起到了“超前信号”的作用,使给水阀一开始就向正确的方向移动,因而大大减小了液位的波动幅度,抵消了虚假液位的影响,并缩短了过渡过程时间。
图4为三冲量液位调节方案图,图5为三冲量液位调节方框图。
2应用
从上面分析可以看出三冲量调节系统能及时克服负荷(蒸汽量)和给水流量的干扰作用,调节精度高,适用于汽包容积较小、负荷和给水干扰较大的场合。
单冲量适合在汽包容积较大、负荷变化比较小的场合。
双冲量调节适合于锅炉容积较小,给水压力波动不大的场合。
锅炉汽包液位三冲量调节系统在我们厂得到了应用,实践证明效果良好。
云博创意设计
MzYunBo Creative Design Co., Ltd.。