锅炉三冲量
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。
锅炉汽包三冲量
①
下降管
水 水
下联箱
水
水冷壁
上联箱
汽水混合物
导汽管
汽水混合物
①
饱和蒸汽 过热蒸汽
过热器
汽轮机调节级
Industry
锅炉的工作过程及系统
煤、风、烟系统
冷空气 烟气 烟气 烟气
烟囱
空气预热器
（二次风） 原煤
引风机
除尘器
灰渣沟
细微灰粒
排粉风机
（一次风） 烟气 烟气
给煤机
磨煤机
风、粉
燃烧器
炉膛
水平烟道
Industry
三冲量控制的优点
三冲量控制的优点
• 蒸汽流量信号的引入，及时消除了蒸汽流 量波动对汽包液位的影响，有效防止“假 液位”现象引起控制系统的误操作。 • 给水流量信号的引入，能快速克服给水压 力波动对汽包液位的影响。
• 提高了整个控制系统的精度。
Industry
常见故障和处理措施 常见故障和处理措施
• 常见故障一般是出现“虚假液位”，容易烧 干锅炉。此时，仪表人员应该检查汽包液位 的真实性，做好相应处理。 • 如果调节阀线性不好，出现DCS控制室调节 阀的输出信号和现场阀位的开度对不上，仪 表人员应联系好工艺人员，办理作业票，及 时到现场进行校验。
Industry
常见故障和处理措施
• 若给水流量突然波动，FC来不及进行做相 应的变化，及时按干扰量进行控制，应该 检查FC的PID参数是否设置合适。 • 此外在设计、安装调试或大检修时，应该 检查LC，FC调节器的正、反作用是否合适， 有无更改过等，以及检查调节阀的作用方 式是气关或气开，是否满足工艺安全生产 的要求等。
两冲量组态
锅炉三冲量——精选推荐
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。
3.1 汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的范围内变化。
汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接地表示了锅炉负荷和给水的平衡关系。
维持汽包水位是保持汽机和锅炉安全运行的重要条件。
3.2 汽包水位被控对象的扰动有四个来源，包括给水量方面的扰动为内部扰动;其余的如蒸汽负荷的扰动、燃料量的变化及汽包压力的变化等为外部扰动。
锅炉三冲量控制课件
压力控制策略
总结词
压力控制是锅炉三冲量控制中的关键 环节，主要通过调节进气和排气压力 来维持锅炉压力稳定。
详细描述
根据锅炉的进气和排气压力，通过调 节燃烧器、引风机等设备进行压力控 制，确保锅炉压力稳定，防止超压或 欠压情况的发生。
温度控制策略
总结词
温度控制是锅炉三冲量控制中的核心环节，主要通过调节燃料和空气流量来维持锅炉温度稳定。
由于三冲量控制能够提前预测和应对潜在 的异常工况，因此增强了锅炉运行的安全 性。
研究不足与展望
模型精度需进一步提高
考虑多种影响因素
实际应用验证
推广应用价值
尽管本研究取得了一定的成果 ，但在某些工况下，模型的预 测精度仍有待提高。未来研究 可考虑引入更先进的算法和模 型优化技术。
目前的研究主要集中在基本的 控制策略上，未充分考虑环境 、燃料种类等其他影响因素。 未来的研究应将这些因素纳入 考虑范围，以构建更为完善的 控制体系。
可靠性。
03
环保化
随着环保意识的提高，锅炉三冲量控制将更加注重环保性能，采用更加
高效、低污染的燃烧技术和排放处理技术，降低锅炉运行对环境的影响
。
应用前景展望
工业领域
锅炉三冲量控制在工业领域的应用将进一步扩大，尤其在化工、制药、造纸等高耗能行业 中，锅炉三冲量控制将发挥更加重要的作用，提高能源利用效率和生产安全性。
详细描述
根据锅炉的燃烧温度和热水温度，通过调节燃料流量和空气流量进行温度控制，确保锅炉温度稳定，保证热水的 供应和节能减排的需求。
04
CATALOGUE
锅炉三冲量控制应用案例
案例一：某电厂锅炉三冲量控制系统的应用
总结词
成功应用、节能减排
锅炉三冲量
锅炉三冲量锅炉三冲量简介及组态一、实验装置硬件组成实验平台是个过程控制综合实验系统，系统由实验控制对象、实验控制台、和上位监控PC机三部分组成。
对象参数包括了液位、流量、压力、温度等热工参数，并可设置纯滞后环节。
控制设备配置了智能仪表与PLC两种形式，可以实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈-反馈控制，滞后控制、比值控制，解耦控制等多种控制。
1. 系统总貌：2.装置简述：装置对象主要由水箱、锅炉和盘管三大部分组成。
供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计及手动调节阀组成。
3. 仪表显示控制箱：仪表控制箱左上方标有本套装置的具体型号，面板示意图如图1-3：图1-3 仪表控制箱面板图1.2.3.1无纸记录仪：本无纸记录仪表可以对现场变送器输出的变量电压值和阻值进行实时曲线和历史曲线的记录，当记录间隔为1S时，可连续记录36H的数据，当记录间隔为4min时可记录360天的数据。
它拥有128*64点阵式液晶显示屏、三通道万能输入和RS485通讯功能，是一款功能强大的无纸记录仪表。
4.智能调节仪：本套装置配备两只智能调节仪，可同时控制两个执行器作用于不同的对象系统，每套仪表均带有三种输入规格、一路4～20mA电流信号输出、测量/输出分屏显示、模糊PID 算法控制及RS485通讯功能，是工业中最常见的仪表之一。
5.流量积算仪：与智能仪表不同的是流量积算仪不仅可以采集模拟量信号，而且可以将流量信号进行时间轴上的累积，并可进行相应的流量批量控制实验，这些都是工业现场常用的功能，此外流量积算仪还具有RS485通讯功能。
6.各种传感器、变送器和控制信号接口：本套对象系统共配置10件检测装置，它们接口按输出信号的不同，分类排列在面板上，以供仪表引用。
两套执行器的输入信号，位于检测信号的下面，它们主要由仪表控制输出连接用。
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。
锅炉三冲量——精选推荐
锅炉三冲量设计一：锅炉工艺流程简介1：一般工业锅炉主要部分组成（1）汽包：上下锅筒和三组沸水管组成，谁在管内受外部烟气加热发生自然流动，并逐渐汽化，长生饱和蒸汽积聚在上锅筒。
（2）炉膛：是燃料部分燃烧并释放并释放热量的设备。
（3）过热器：是将锅炉所产生的饱和蒸汽继续加热为合格的蒸汽的换热器件。
（4）省煤器：利用烟气预加热锅炉的给水，以降低烟气的温度的换热器件。
（5）空气预加热器：利用省煤器的烟气预热加热燃料燃烧时所需的空气的器件。
2锅炉工作原理说明给水经过水泵、给水控制阀、省煤器进入锅炉汽包。
空气和燃料按照一定的比例炉膛，产生的热量传给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，然后在经过过热器，形成满足一定质量指标的过热蒸汽输出，经负载设备控制阀供给给负荷设备。
同时燃烧过程中产生的烟气，经过过热器将饱和蒸汽加热成过热蒸汽后，再经省煤器预热锅炉给水和空气，最后排出。
下图为锅炉的输入域输出汽包水位控制的主要任务是，使锅炉给水量始终跟着蒸发量，是汽包水位在锅炉允许的范围内。
汽包及蒸发管存储着蒸汽和水，储存的多少，是以被控量水位表征的通常情况下汽包的给水量流出量。
流出量是蒸汽量。
当给水量等于蒸汽量时汽包水位恒定不变，引起水位变化的主要扰动是蒸汽流量和给水流量的变化。
当蒸汽流量突然增大时，汽包压力急剧下降饱和蒸汽喝水快速蒸发，使得饱和水中产生大量的汽包致使水位上升，而给水为增加，出现“虚假液位”现象，此时的水位并不能代表锅炉中真实的水位情况，因此必须严格控制在合理的范围内。
采用方式：单冲量、双冲量、三冲量。
常采用PID控制算法。
通过发现单冲量，双冲量控制系统结构简单，价格低廉，当系统可靠性不高控制效果差，不能避免“虚假液位”。
三冲量控制系统控制效果好，可靠性高，能避免“虚假液位”。
三冲量锅炉汽包水位控制1 单冲量水位单冲量水位控制是以汽包水位测量信号为唯一的控制信号，即水位测量信号经测量变送器到水位调节器。
调节器给句汽包水位测量至与给定值的偏差去控制给水调节阀，改变给水量以保持汽包水位在允许范围内。
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。
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。
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。
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。
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。
!锅炉控制系统中三冲量的应用及仪表选型!要点
锅炉控制系统中三冲量的应用及仪表选型摘要本文着重从工艺简介、锅炉生产使用中常见问题、三冲量控制的概念及具体含义、引入三冲量的主要原因、三冲量控制原理、系统控制方框图、三冲量控制的构成与控制关系、调节阀的选择与调节器正反作用的确定、三冲量控制的调节过程、三冲量控制在DCS系统中的应用、DCS系统PID参数设置与调节规律、PID参数在DCS上的设置、仪表的选型、常见故障问题和处理措施等方面对三冲量在锅炉中应用进行阐述。
关键词：冲量、前馈、反馈、干扰、调节。
目录第1章绪论 (3)1.1 锅炉汽包工艺流程图 (3)1.2 锅炉生产使用中常见问题 (3)1.3 三冲量控制的概念及具体含义 (4)1.4引入三冲量的主要原因 (4)第2章三冲量控制系统构成与作用形式选择 (6)2.1 三冲量控制系统构成 (6)2.1.1三冲量控制原理 (6)2.1.2 系统控制方框图 (6)2.1.3方框图点描述 (7)2.1.4三冲量控制的构成与控制关系 (7)2.2 调节阀的选择与调节器正反作用的确定 (8)2.2.1 调节阀的选择 (8)2.2.2 副调节器的选择 (8)2.2.3 主调节器的选择 (8)2.3 三冲量控制的调节过程 (9)第3章三冲量控制在DCS系统中的应用 (11)3.1 三冲量控制DCS系统控制图 (11)3.1.1DCS功能块描述 (11)3.1.2 DCS系统控制描述 (12)3.2 DCS系统PID参数设置与调节规律 (14)3.2.1 PID的含义 (14)3.2.2 PID参数的调节规律 (14)3.2.3 常用的调节方法：临界比例法 (15)3.2.4 PID参数在DCS上的设置 (16)第4章仪表的选型 (17)4.1 双室平衡容器的工作原理 (17)4.2 差压的计算 (18)4.3 电动浮筒与调校 (19)4.3.1 电动浮筒 (19)4.3.2 电动浮筒“零位”及“量程”调整 (20)4.3.3电动浮筒的优点 (20)第5章常见故障问题和处理措施 (21)5.1 常见故障问题 (21)5.1.1 蒸汽负荷扰动对水位的影响 (21)5.1.2 炉膛热负荷的扰动对水位的影响 (21)5.2 处理措施 (22)第6章结论 (23)参考文献 (24)致谢 (25)第1章绪论1.1 锅炉汽包工艺流程图1.2 锅炉生产使用中常见问题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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
锅炉三冲量简介及组态一、实验装置硬件组成实验平台是个过程控制综合实验系统，系统由实验控制对象、实验控制台、和上位监控PC机三部分组成。
对象参数包括了液位、流量、压力、温度等热工参数，并可设置纯滞后环节。
控制设备配置了智能仪表与PLC两种形式，可以实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈-反馈控制，滞后控制、比值控制，解耦控制等多种控制。
1. 系统总貌：2.装置简述：装置对象主要由水箱、锅炉和盘管三大部分组成。
供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、涡轮流量计及手动调节阀组成。
3. 仪表显示控制箱：仪表控制箱左上方标有本套装置的具体型号，面板示意图如图1-3：图1-3 仪表控制箱面板图1.2.3.1无纸记录仪：本无纸记录仪表可以对现场变送器输出的变量电压值和阻值进行实时曲线和历史曲线的记录，当记录间隔为1S时，可连续记录36H的数据，当记录间隔为4min时可记录360天的数据。
它拥有128*64点阵式液晶显示屏、三通道万能输入和RS485通讯功能，是一款功能强大的无纸记录仪表。
4.智能调节仪：本套装置配备两只智能调节仪，可同时控制两个执行器作用于不同的对象系统，每套仪表均带有三种输入规格、一路4～20mA电流信号输出、测量/输出分屏显示、模糊PID 算法控制及RS485通讯功能，是工业中最常见的仪表之一。
5.流量积算仪：与智能仪表不同的是流量积算仪不仅可以采集模拟量信号，而且可以将流量信号进行时间轴上的累积，并可进行相应的流量批量控制实验，这些都是工业现场常用的功能，此外流量积算仪还具有RS485通讯功能。
6.各种传感器、变送器和控制信号接口：本套对象系统共配置10件检测装置，它们接口按输出信号的不同，分类排列在面板上，以供仪表引用。
两套执行器的输入信号，位于检测信号的下面，它们主要由仪表控制输出连接用。
另外还有一路开关量控制离心泵自动运转开关，为仪表控制箱流量积算仪最下面位置的两排强电接线柱，由流量积算仪作批量控制时自动控制泵的开启。
7. 检测装置：1）扩散硅液位变送器：传感器为扩散硅压阻材料，用于测量由水箱液位高度而产生的压力，为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度0.5级，是常见普通型传感器、变送器一体式结构的压力检测装置。
2）电容式液位变送器：传感器为电容式检测机构，用于测量由水箱液位高度而产生的压力，为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度0.25级，是高精度型传感器、变送器一体式结构的压力检测装置。
3）差压液位变送器：传感器为扩散硅压阻材料，用于测量由水箱液位高度而产生的压力，它的一端通有大气，是一种表压检测机构的传感器，为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度0.5级，是常见普通型传感器、变送器一体式结构的压力检测装置。
4）涡轮流量计：传感器为涡轮结构，是一种速度式检测仪表，本套装置中用于检测水流量大小，在小流量时拥有很高的精度，变送器为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度1.0级，是高精度型传感器、变送器一体式结构的流量检测装置。
5）电磁流量计：传感器为电磁法兰结构，利用法拉第电磁感应原理对导电介质水进行测量，变送器为交流220V供电、4～20mA变送输出、精度0.5级，是高精度型传感器、变送器一体式结构的流量检测装置。
6）孔板流量计：采用标准孔板环式，孔径比及相关详细参数见节流装置技术资料。
孔板两侧所产生的压力差由差压变送器进行测量。
7）电容式差压变送器：传感器为电容式检测机构，用于检测由于孔板节流而产生的压力差，为直流24V供电、4～20mA变送输出、标准两线制接线、精度0.5级，。
8) PT100铂电阻温度传感器：本套装置中共有两只PT100铂电阻温度传感器，一只安装在孔板节流装置的下游管道中，用以检测流过节流装置的介质水的温度；另一只安装在复合加热水箱的顶盖上，用以检测加热系统介质水的温度。
9)Cu50铜电阻温度传感器：铜电阻温度传感器也安装在复合加热水箱的顶盖上，与安装在同样位置的PT100温度传感器进行对比实验用。
8. 执行器：1) 电动调节阀：采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。
它具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便等优点，电源为单相220V，控制信号为DC4～20mA，使用和校正非常方便。
二、几种锅炉汽包水位的控制方案1. 单冲量控制系统单冲量控制系统(冲量一词指的是变量,单冲量即汽包液位) 是采用汽包液位直接控制给水调节阀(如图4 所示) ,它是汽包液位自动控制中最简单最基本的一种形式,是典型的单回路定值控制系统。
特点：该系统结构简单投资少容易实现,用于小型低压锅炉。
因为这种锅炉的蒸汽负荷比较稳定,汽包的相对容积大,用户对蒸汽的要求往往不十分严格,该控制系统若再配上一些报警联锁装置,也可以满足生产要求。
图4 单冲量控制系统方框图在停留时间较短,负荷变化较大时,就不能采用单冲量液位控制系统。
这是因为:(1) 负荷变化时产生的“虚假液位”将使调节器反向错位动作,负荷增大时反而关小给水调节阀,当闪急化平息下来时,会使水位严重下降,产生剧烈波动,调节的动态品质很差。
(2)负荷变化时,从负荷变化到水位下降再到调节阀动作,滞后时间太长,如果水位过程时间常数很小,偏差必然很显著。
(3) 给水系统扰动时,例如给水泵压力变化,进水量立即变化,而到水位产生偏差时才使调节阀动作,同样不够及时。
2. 双冲量控制系统在汽包的水位控制中,最主要的扰动是负荷的变化,那么引入蒸汽流量来校正,不仅可以补偿“虚假液位”所引起的误动作,而且使给水调节阀的动作及时,这就构成了双冲量控制系统。
从本质上看,双冲量控制系统是一个前馈(蒸汽流量FTS) 加单回路反馈控制系统构成的复合控制系统。
图5 双冲量控制系统方框图双冲量控制系统有两个缺点:(1) 调节阀的工作特性不一定完全是线性,这样要做到静态补偿就比较困难;(2) 对于给水系统的扰动不能直接补偿。
为此将引入给水流量信号,构成三冲量控制系统。
3. 三冲量控制系统1）三冲量控制方案Ⅰ———前馈(蒸汽流量) 加反馈(液位,给水流量) 控制系统该系统可看作三冲量的综合信号作为被控变量的单回路控制系统,投运和整定与单回路控制系统一样,但是如果系统参数设置不能确保物料平衡,则负荷变化时,水位将有余差。
图6 三冲量控制方案Ⅰ方框图2)三冲量控制方案Ⅱ———蒸汽流量前馈给水流量串级控制系统方案Ⅱ与方案Ⅰ相类似,仅是加法器位置从调节器前移至调节器后。
该方案不管λS 与λW 如何设置,当负荷变化时,液位可以保持无差,以改善负荷扰动下的调节品质。
图7 三冲量控制方案Ⅱ方框图4.几种控制方案的比较1)单冲量液位控制是汽包液位自动控制中最简单最基本的一种形式,是典型的单回路定值控制系统,但它不能克服“虚假液位”的影响,而且没有给水流量信号的反馈,所以液位波动较大。
2)双冲量液位控制系统是在单冲量控制的基础上,引进蒸汽流量作为前馈信号。
该控制系统的特点是:引入的蒸汽流量前馈信号可以消除“虚假液位”对调节品质的不良影响,而且引入的蒸汽流量的前馈信号,能改善调节系统的静特性,提高调节质量。
双冲量液位控制系统适用于小型低压而且给水压力较稳定的锅炉。
3)三冲量液位控制系统抗干扰能力强,适用于大中型中压锅炉。
三、MCGS组态软件MCGS是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。
MCGS 5.1为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
1 概述什么是MCGS组态软件MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平台的、用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。
MCGS为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。
MCGS具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点。
组态（Configuration）为模块化任意组合。
通用组态软件主要特点有：（1）延续性和可扩充性。
当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用）。
通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程。
MCGS组态软件的系统构成1）MCGS组态软件的整体结构MCGS 软件系统：包括组态环境和运行环境组态环境：相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构造自己的应用系统；生成用户应用系统的工作环境运行环境：则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。
用户应用系统的的运行环境。
MCGS组态软件的系统构成四、MCGS组态软件五大组成部分2 MCGS组态软件的工作方式1）MCGS的组态与动画效果：MCGS提供图库，并为每一种基本图形元素定义了不同的动画属性，如：一个长方形的动画属性有可见度，大小变化，水平移动等，每一种动画属性都会产生一定的动画效果所谓动画属性，实际上是反映图形大小、颜色、位置、可见度、闪烁性等状态的特征参数。
我们在组态环境中生成的画面都是静止的，图形的每一种动画属性中都有一个“表达式”设定栏，在该栏中设定一个与图形状态相联系的数据变量，连接到实时数据库中，以此建立相应的对应关系，MCGS称之为动画连接。
2）如何对工程运行流程实施有效控制：MCGS开辟了专用的“运行策略”窗口，建立用户运行策略。
MCGS提供了丰富的功能构件，供用户选用，通过构件配置和属性设置两项组态操作，生成各种功能模块（称为“用户策略”），使系统能够按照设定的顺序和条件，操作实时数据库，实现对动画窗口的任意切换，控制系统的运行流程和设备的工作状态。
所有的操作均采用面向对象的直观方式，避免了烦琐的编程工作。