【正文】 汽包壓力降低，說明負(fù)荷蒸汽的消耗量大于鍋爐的蒸發(fā)量，標(biāo)志著燃料量供給不足；汽包壓力升高，說明鍋爐的蒸發(fā)量大于負(fù)荷設(shè)備的蒸汽消耗量，這要影響鍋爐和蒸汽管道的安全，必須減少燃料量和采取降壓措施。 汽包壓力的檢測指示 汽包壓力是鍋爐生產(chǎn)正常運(yùn)行的主要參數(shù)之一。壓力參數(shù)，在鍋爐生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，影響很大。檢測排煙溫度，目的是根據(jù)排煙溫度的高低，合理地布置和裝設(shè)省煤器及空氣預(yù)熱器的設(shè)備，調(diào)節(jié)送風(fēng)和引風(fēng)之間的關(guān)系，使排煙溫 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 度達(dá)到規(guī)定要求。 鍋爐排煙溫度的檢測指示 鍋爐排煙溫度的高低衡量一臺(tái)鍋爐熱效率的一項(xiàng)主要指標(biāo)。檢測空氣預(yù)熱器出口空氣溫度，就能夠隨時(shí)了解空氣預(yù)熱器的預(yù)熱效果和工作情況，根據(jù)預(yù)熱空氣溫度的數(shù)值，可以推斷空氣預(yù)熱器是否有漏風(fēng)、堵塞等故障。同時(shí)，也是為了檢測煙道是否暢通，有無發(fā)生堵塵現(xiàn)象，以便充分利于低溫?zé)煔庥酂?，降低排煙溫度，提高鍋爐的熱效率。對(duì)鍋爐給水溫度（省煤器出口溫度）進(jìn)行檢測指示，是為了更好的了解省煤器的工作情況，防止省煤器管道結(jié)垢，發(fā)生堵塞現(xiàn)象和其他事故。省煤器的作用使利用鍋爐尾部的低溫 煙氣熱量加熱鍋爐給水。蒸汽溫度檢測點(diǎn)一般設(shè)在過熱器的出口處。因?yàn)樾滦偷恼羝仩t，一般金屬強(qiáng)度的安全系數(shù)設(shè)計(jì)得比較小，超溫嚴(yán)重還會(huì)使汽輪機(jī)或其他負(fù)荷設(shè)備膨脹過大，使汽輪機(jī)的軸向推力增大而發(fā)生事故。小型鍋爐，由于對(duì)爐膛溫度檢測要求不高，所以，選一兩個(gè)溫度檢測點(diǎn)即可。由于爐膛中的燃燒分布情況是不均勻的，所以爐膛中各處的溫度高低也有差別，一般情況，爐膛前部溫度最高，其他位置都要低一點(diǎn)。 溫度測量，依據(jù)工業(yè)鍋爐生產(chǎn)過程工藝流程的要求，一般有下列方面： 爐膛溫度的檢測指示 爐膛 溫度的檢測指示 爐膛溫度是工業(yè)鍋爐生產(chǎn)運(yùn)行的重要指標(biāo)。在鍋爐生產(chǎn)中，燃料的燃燒，蒸汽的產(chǎn)生情況都和溫度有關(guān)，它一般約占鍋爐生產(chǎn)過程中全部熱工檢測參數(shù)的 50％左右。 鍋爐生產(chǎn)的測量 溫度的測量 溫度是表示物體冷熱程度的參數(shù)。 工業(yè)鍋爐生產(chǎn)過程熱工檢測的主要內(nèi)容為對(duì)溫度、壓力、流量、液位等熱工參數(shù)的測量。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 5 章 鍋爐熱工檢測方案的選定 工業(yè)鍋爐生產(chǎn)熱工檢測，是自動(dòng)檢查和測量反映鍋爐生產(chǎn)過程進(jìn)行情況的各種物理量、化學(xué)量以及鍋爐設(shè)備工作狀態(tài)的參數(shù)。 三沖量控制方案Ⅱ：其主調(diào)節(jié)器的輸出 值作為副調(diào)節(jié)器的給定值 ，即使出現(xiàn)物料不平衡的現(xiàn)象，只要液位有偏差，調(diào)節(jié)器的積分作用就能消除偏差 ,系統(tǒng)整定更易實(shí)現(xiàn)。 三沖量液位控制系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，適用于大﹑中型中壓鍋爐。 當(dāng)給水壓力經(jīng)常有波動(dòng)，給水調(diào)節(jié)閥前后壓差不易保持正常時(shí)，不宜采用雙沖量控制；另外在大型鍋爐的控制中，鍋爐容量越大，壓力越來越高，汽 包的相對(duì)容 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 水量就越小，允許波動(dòng)的儲(chǔ)水量就更少。而且引入的蒸汽流量的前饋信號(hào)，能改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靜特性，提高調(diào)節(jié)質(zhì)量。該控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：引入的蒸汽流量前饋信號(hào)可以消除“虛假 液位”對(duì)調(diào)節(jié)品質(zhì)的不良影響，當(dāng)蒸汽流量變化時(shí)，就有一個(gè)給水量與蒸汽量向同方向變化的信號(hào)，可以減小或抵消由于“虛假液位”引起的給水量與蒸汽量反方向變化的誤動(dòng)作，使調(diào)節(jié)閥從一開始就向正確的方向移動(dòng)。 幾種控制 系統(tǒng) 的比較 單沖量液位控制是汽包液位自動(dòng)控制中最簡單﹑最基本的一種形式，是典型的單回路定值控制系統(tǒng)，但它不能克服“虛假液位”的影響，而且沒有給水流量信號(hào)的反饋，所以液位波動(dòng)較大。故主調(diào)節(jié)器應(yīng)選用“反作用”方式。根據(jù)工藝指標(biāo)，主調(diào)節(jié)器給出設(shè)定值，當(dāng)變送器測量的汽包水位高于設(shè)定值時(shí)，主調(diào)節(jié)器根據(jù) PID參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，應(yīng)減少輸出使輸入副調(diào)節(jié)器的給定信號(hào)減小，由于給水流量暫時(shí)未變，副調(diào)節(jié)器輸出增大，調(diào)節(jié)閥隨之減小開度，因此 ，給水流量減小，水位降低，接近設(shè)定值。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 圖 三沖量給水串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖 Ho—— 給定值 ； H—— 水位輸出信號(hào)； fD—— 蒸汽擾動(dòng)信號(hào)； fw—— 給水?dāng)_動(dòng)信號(hào)； 根據(jù)工藝安全性要求，為確保汽包在故障出現(xiàn)時(shí)不至于干鍋，給水調(diào)節(jié)閥應(yīng)采用反作用執(zhí)機(jī)器，當(dāng)輸入信號(hào)增加時(shí)，閥門開度減小。理論上講，由于主調(diào)節(jié)器是 PI*調(diào)節(jié)器，所以汽包水位 H 可實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)。但是，系統(tǒng)的靜態(tài)特性主要決定于主調(diào)節(jié)器，就不一定要求 aD和 aw非相等不可， aD可以根據(jù)“虛假水位”的具體情況來選定。主信號(hào)汽包水位 H接入主調(diào)節(jié)器 PI*，副調(diào)節(jié)器輸入主調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)以及前饋信號(hào)蒸汽流量 D與反饋信號(hào)給水流量 W。這樣就要求： 式中 Ww(S) —— 給水流量擾動(dòng)下汽包水位的傳遞函數(shù)； WD(S) —— 蒸 汽流量擾動(dòng)下汽包水位的傳遞函數(shù)； aD、 aw —— 蒸汽流量和給水流量的分流系數(shù)。 關(guān)于蒸汽流量分流系數(shù) aD的選擇問題：蒸汽流量信號(hào)不在控制系統(tǒng)閉合回路之內(nèi)，因此它的大小不影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 三沖量給水單級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是：控制系統(tǒng)所用的設(shè)備少，結(jié)構(gòu)簡單，給水流 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 量調(diào)節(jié)動(dòng)作平穩(wěn)，整定方法易于掌握，一般情況下能滿足鍋爐生產(chǎn)控制的要求。蒸汽流量 D及其蒸汽分流器均在閉合回路之外，它的引入可以改善控制質(zhì)量，但不影響閉合回路工作的穩(wěn)定性。這樣，汽包水位就很少受到影響。如給水流量減少，調(diào)節(jié)立即根據(jù)給水流量減少的信號(hào)，開大給水閥門，使給水量保持不變。 圖 三沖量水位單回路控制系統(tǒng)原理圖 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 三沖量汽包給水控制系統(tǒng)，采用蒸汽流量信號(hào)對(duì)給水流量進(jìn)行前饋控制，當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然發(fā)生變化，蒸汽流量信號(hào)使給水調(diào)節(jié)閥一開始就向正確方向移動(dòng)，即蒸汽流量增加，給水調(diào)節(jié)閥開大，抵消了由于“虛假水位”引起的反向動(dòng)作，因而減小了水位和給水流量的波動(dòng)幅度。當(dāng)用蒸汽流量轉(zhuǎn)換出負(fù)荷小于 40%時(shí)，送至給水控制系統(tǒng)， 切換為三沖量調(diào)節(jié)汽包水位。蒸汽流量采用汽機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)壓力的測量來表示，調(diào)節(jié)級(jí)壓力經(jīng)過溫度修正后，可近似代表蒸汽流量測量值。 280mm 時(shí)，發(fā)出汽包水位 MFT 信號(hào)。三個(gè)經(jīng)壓力校正后的汽包水位信號(hào)取中間值，作為控制系統(tǒng)的被調(diào)量，當(dāng)水位測量信號(hào)平均值超過177。給水控制是串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器接受水位信號(hào)，對(duì)水位起校正作用，是細(xì)調(diào)；其輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的被調(diào)量是給水流量，目的是快速消除來自 給 水側(cè)的擾動(dòng)。 三沖量的定義 所謂三沖量，就是指汽包水位、蒸汽流量和給水流量。 圖 雙沖量給水控制系統(tǒng)原理圖 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 圖 雙沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖 三沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 雙沖量控制系統(tǒng)有兩個(gè)缺點(diǎn)： (1)調(diào)節(jié)閥的工作特性不一定完全是線性，這樣要做到靜態(tài)補(bǔ)償就比較困難； (2)對(duì)于給水系統(tǒng)的擾動(dòng)不能直接補(bǔ)償。當(dāng)給水量擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)等于單沖量調(diào)節(jié)。在給水壓力比較平穩(wěn)時(shí)，采用雙沖量調(diào)節(jié)是能夠達(dá)到調(diào)節(jié)要求的。因適 當(dāng)?shù)倪x擇前饋的作用，采用比例規(guī)律的調(diào)節(jié)器也可以消除靜態(tài)余差，故雙沖量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器可用比例規(guī)律也可用比例積分規(guī)律。 當(dāng)蒸汽量變化時(shí)，就有一個(gè)使給水量與蒸汽量同方向變化的信號(hào)，可以減小或抵消由于虛假水位現(xiàn)象而使給水量與蒸汽量相反方向變化的誤動(dòng)作，使調(diào)節(jié)閥一開始就向正確的方向移動(dòng)。所謂前饋調(diào)節(jié)就是按擾動(dòng)變化的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，調(diào)節(jié)作用在擾動(dòng)發(fā)生的同時(shí)就發(fā)生，而不是等到擾動(dòng)引起被調(diào)量發(fā)生變化后才產(chǎn)生，這就是前饋調(diào)節(jié)的主要特點(diǎn)。 （ 2） 給水量變化時(shí)，因給水量改變后，要經(jīng)過一定遲延時(shí)間 τ w 才能影響到水位，因此必將導(dǎo)致水位波動(dòng)幅度大，調(diào)節(jié)時(shí)間長。 單沖量給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在一定的缺點(diǎn)，因此該系統(tǒng)只根據(jù)水位來調(diào)節(jié)給水量。調(diào)節(jié)器應(yīng)采用比例積分調(diào)節(jié)規(guī)律，因單純比例調(diào)節(jié)規(guī)律易從產(chǎn)生水位余差。它是連續(xù)給水自動(dòng)調(diào)節(jié)中最簡單的一種型式。除氧器水位控制主要是為了保證除氧器內(nèi)有足夠的水提供給鍋爐，這是一個(gè)單閉環(huán)控制回路輸入?yún)?shù)，是除氧器水位輸出參數(shù)控制除氧器進(jìn)水閥。值得注意的是為了防止變頻器報(bào)警停機(jī)或其他故障造成水泵不轉(zhuǎn)會(huì)引起鍋爐缺水，所以應(yīng)該加反饋裝置確保變頻器正常工作。若鍋爐需要的給水量減少，變頻控制系統(tǒng)可自動(dòng)降低變頻器的運(yùn)行頻率，如變頻器的頻率到零仍不能滿足要求，則變頻器自動(dòng)切換至前一臺(tái)水泵進(jìn)行變頻運(yùn)行，依次類推。但在蒸汽流量未達(dá)到滿負(fù)荷時(shí)，對(duì)給水流量的要求也不高。非沸騰式省煤器 τ w2，約為 30～ 100 秒。因此進(jìn)入省煤器的給水首先必須填補(bǔ)省煤器中的氣泡減少所讓出的空間，所以水位下降，直到過了 τ w1 以后，才能使省煤器流入鍋筒的水量增加，水位才開始上升。圖中曲線 1 是鍋爐采用沸騰式省煤器情況下的水位特性，曲線 2 是鍋爐采用非沸騰式省煤器情況下的水位特性。有些鍋爐當(dāng)給水量增加時(shí)，在較長一段時(shí)間里，汽包水位并不增加，有一較長的起始慣性段，對(duì)于這種鍋爐用式（ 3－ 9）描寫它的動(dòng)態(tài)特性，誤差較大，這時(shí)可選用下面近似計(jì)算公式： （ 3－ 10） 式中 τ —— 給水流量擾動(dòng)下的純滯后時(shí)間，它的數(shù)值對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的鍋爐都有 差別。 三、 給水量（ W）擾動(dòng)時(shí)的 水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 鍋爐給水量是它的輸入量，如果蒸汽負(fù)荷不變化，那么在給水流量發(fā)生變化時(shí) , 汽包水位對(duì)象的微分方程可以表示為： (36) 經(jīng)拉氏變換后可得： )(1221 )()()( SWWWW VKSSVTSSHTSHSTT ??? (37) 從式（ 3－ 7）可方便地得到汽包水位 在給水流量作用下的傳遞函數(shù)為： (38) 對(duì)于中壓鍋爐，上式中 TW 的數(shù)值很小，常常可以忽略不計(jì)，因此式（ 3－ 8）可進(jìn)一步改寫為 (39) 式中 1TKW?? —— 反應(yīng)速度，即給水流量改變單位流量時(shí)水位的變化速度，mm/s(t/h)。它與圖 （ a）很相似，但水位上11)( )()( 2 202 ??????? ST KSTSV SHSW aD)1()( )()( 2102 ????? STST KSTSV SHSW DDD 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 升的較少，而遲延 τ M 較大，這是由于燃料量增加使蒸汽量增加的同時(shí)鍋筒壓力也提高，從而使氣泡體積的增加量減少，因而導(dǎo)致水位上升較少；另一方面隨燃料量的增加而增加的蒸汽量有較大慣性和遲延，如圖 （ b） 中的虛線所示。此時(shí)給水量沒變，所以水位應(yīng)該是下降的。圖中的 τ D是由 “虛假水位”所造成的遲延，其大小決定于鍋爐的特性。可見，當(dāng)鍋爐蒸發(fā)量增加時(shí)，雖然蒸發(fā)量大于給水量，但在一開始時(shí)，水位不僅沒有下降，反而迅速上升，這是由于氣泡體積迅速增加之故，這種現(xiàn)象稱為“虛假水位”。但是由于蒸發(fā)量的增加，汽水混合物中的氣泡容積增加，另外鍋筒中壓力也要降低，使氣泡膨脹，都導(dǎo)致水位上 升，如 H2（ t）所示。（如圖 ） 一、 蒸發(fā)量 D 擾動(dòng)作用下水位對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性 汽包水位在蒸汽流量擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性（假定給水流量不變化的情況），可