摘要：鍋爐汽包水位自動調節的任務是使給水量跟蹤鍋爐的蒸發量，并維持汽包中的水位在工藝允許的范圍內。維持汽包水位在給定范圍內是保證鍋爐和汽輪機安全運行的必要條件，也是鍋爐正常運行的主要指標之一，水位過高，會影響汽包內汽水分離效果，使汽包出口的飽和蒸汽帶水增多，蒸汽帶水會使汽輪機產生水沖擊，引起軸封破損、葉片斷裂等事故。同時會使飽和蒸汽中含鹽量增高，降低過熱蒸汽品質，增加在過熱器管壁和汽輪機葉片的結垢。水位過低，則可能破壞自然循環鍋爐汽水循環系統中某些薄弱環節，以致局部水冷管壁被燒壞，嚴重時會造成爆炸事故。這些后果都是十分嚴重的，隨著鍋爐容量的增加，水位變化速度愈來愈快，人工操作愈來愈繁重，因此對汽包水位控制系統的調節愈顯迫切。

　　關鍵詞：鍋爐汽包水位、三沖量控制系統、雙沖量控制系統、單沖量控制系統

　　Abstract: the boiler drum water level to automatically adjust the task is to make water tracking the evaporation capacity of boiler, and maintain the drum water level in the process allows range. Maintain the drum water level in a given range is to ensure the safe operation of the boiler and steam turbine necessary conditions, but also the major indexes of the normal operation of boilers, one of high water level, can affect the drum separation in effect, make the export of saturated steam drum with more water, steam and water will make steam turbines produce water impact, cause the shaft seal damage, such as impeller fracture accident. At the same time can make saturated steam in increased salinity, reduce the superheated steam quality, increase in superheater tube wall and the steam turbine blade scaling. Low water, it may destroy the natural cycle boiler steaming-water circulation system of some of the weak link, so that local water-cooled wall be burnt out, will cause serious explosion accidents. The consequences are serious, along with the increase of boiler capacity, water level changes are increasingly fast, artificial operation more and hard, and so on the drum water level control system and greater regulation of urgent.

　　Keywords: boiler drum water level, impulse control system, three double impulse control system, single impulse control system

　　汽包水位的特點

　　汽包鍋爐給水自動調節的主要任務是維持汽包水位在允許范圍內變化。影響水位變化的主要因素有鍋爐的蒸發量、給水流量和燃燒率等。當蒸汽流量突然增大時，由于汽包水位對象是無自平衡能力的，這時水位應按積分規律下降。

　　1)水位很不平穩。由于各蒸發受熱面受熱工況的波動，進入汽包的汽水混合物中的汽水比例不斷變化，汽包內部各點壓力也處于不斷波動狀態。因此水面很不平穩，總是上下波動，這種快速波動，在水位計中不容易反映出來。

　　2)汽水界面不明顯。盡管汽包內裝有各種汽水分離裝置，但汽包水中還是有不少氣泡，蒸汽中也含有不少水滴。特別是在汽水界面附近，由于汽水混合物引入時產生的沖擊以及水中氣泡上升積聚到界面破裂時濺起的水滴，使得汽包內實際汽水界面模糊不清。嚴格地說，汽包水位只是沿汽包垂直方向上蒸汽濕度變化率最大部位對應的高度。

　　但是當鍋爐蒸發量突然增加時，汽包水面下的汽泡容積也迅速增大，即鍋爐的蒸發強度增加，從而使水位升高。因蒸發強度的增加是有一定限度的，故汽泡容積增大而引起的水位變化是慣性環節的特性。實際水位變化的趨勢是兩種特性的迭加。由此可以看出，當鍋爐蒸汽負荷變化時，汽包水位的變化具有特殊的形式：在負荷突然增加時，雖然鍋爐的給水流量小于蒸發量，但開始階段的水位不僅不下降，反而迅速上升（反之，當負荷突然減小時，水位反而先下降），這種現象就是“虛假水位”現象。另外，給水流量和燃燒率擾動由于水面下汽泡的原因，也能產生虛假水位，因此給水控制系統不能單單以汽包水位為被調量，為了減少或抵消虛假水位現象，就必須采用三沖量調節系統。

　　所謂三沖量，就是指汽包水位、蒸汽流量和給水流量。蒸汽流量和給水流量是引起水位變化的原因，蒸汽流量作為水位調節的前饋信號，當蒸汽流量改變時，調節器立即動作，相應地改變給水流量，而當給水流量自發地變化時，調節器也立即動作，使給水流量恢復到原來數值，這樣就有效控制了虛假水位的影響。給水控制是串級調節系統，主調節器接受水位信號，對水位起校正作用，是細調；其輸出作為副調節器的給定值，副調節器的被調量是給水流量，目的是快速消除來自水側的擾動

　　三沖量控制系統

　　原理框圖如圖1所示，這個系統有三個回路，即Ⅰ為副回路，Ⅱ為主回路，Ⅲ為前饋回路，副回路的作用主要為快速消除內擾，主回路用于校正水位偏差，而前饋通道則用于補償外擾，主要用于克服“虛假水位”現象。

　　圖一

　　雙沖量控制系統

　　在汽包水位控制中最主要的干擾是蒸汽負荷的變化，如果根據蒸汽流量的變化來校正虛假水位的誤動作，就能使調節閥動作準確及時，減少水位的波動，改善控制質量

　　單沖量控制系統

　　在單沖量控制系統中對于內擾給水量的變化，系統調節能夠消除內擾的影響，但調節不及時，遲延時間長。而對于克服外擾，由于“虛假水位”的存在，使系統調節超調量大，調門大幅變化，對系統的安全性不利。但是在起停機組過程中或在低負荷時（主汽流量D〈40%），由于蒸汽參數低，負荷變化小，“虛假水位”現象不太嚴重，對于維持水位恒定的要求又不高，所以允許采用單沖量給水控制系統。在低負荷時，若采用各種自動校正措施，則會使系統結構復雜，整定困難，同時仍然存在誤差。

　　結語

　　汽包水位控制系統的組態設計以串級三沖量控制理論和單沖量控制理論為基礎，采用了三個比例積分調節器（串級三沖量系統的主副調節器、單沖量系統的調節器），通過PI 參數的修正以及控制系統的無擾切換和可靠的跟蹤技術，實現了低負荷時采用單沖量控制系統，高負荷時采用三沖量控制系統，并在特殊情況或按操作人員的要求切手動的各方面要求。