三冲量控制

汽包液位的三冲量控制为什么要进行汽包液位控制何谓三冲量控制选择三冲量控制的原因三冲量控制是怎样实现的三冲量控制的优点常见故障和处理措施为什么要进行汽包液位的控制为什么要进行汽包液位的控制汽包液位的控制是锅炉稳定运行的保证。水位的影响主要分为以下两种情况:水位过高影响汽水分离，使饱和蒸汽带水过多，降低蒸汽的温度。水位过低轻则影响水蒸气平衡，重则烧干锅炉，导致锅炉爆炸，损坏设备。为什么要进行汽包液位的控制•影响汽包水位的因素给水流量水的温度和压力变化会影响水的流量，而使汽包水位发生变化。蒸汽流量蒸汽流量的变化，会使水位发生波动，甚至产生“虚假液位”现象。为什么要进行汽包液位的控制•虚假液位虚假液位是锅炉运行时不真实的液位。•产生虚假液位的原因1）当汽包压力突然下降时，炉水的饱和温度下降到压力较低时的饱和温度，使炉水大量放出热量来进行蒸发。于是炉水内的汽泡增加，汽水混合物体积膨胀，促使水位很快上升，形成虚假水位。为什么要进行汽包液位的控制2）当汽包压力突然上升时，则相应的蒸汽的饱和温度提高，则大部分热量被用于加热炉水，而用来蒸发炉水的热量则减少，炉水中汽泡量减少，使汽水混合物的体积收缩，促使水位很快下降，形成虚假水位。3）当锅炉内热负荷增加或骤减时，水的比容将增大或减小，也会形成虚假水位。锅炉负荷突变、灭火、燃烧不稳时，都会产生虚假水位。为什么要进行汽包液位的控制•蒸汽流量D和水位L的三种常见现象•曲线H1表示，D突然增加，物料平衡，液位下降。•曲线H2表示，D突然增加，瞬间汽包压力下降，水加剧沸腾，液位上升。发生虚假液位现象。•曲线H3表示，D突然增加，汽包液位上升发生虚假液位，然后汽包平稳后液位下降现象。L液位设定点H1H2H3何谓三冲量控制何谓三冲量控制所谓“冲量”实质上就是“变量”，是指引入控制系统的测量信号。这里的三冲量是指汽包液位信号、蒸汽流量信号和给水流量信号。其中汽包液位信号为主要冲量。而引入蒸汽流量信号和给水流量信号，是为了及时消除蒸汽流量波动或给水压力波动对汽包液位的影响，并有效防止“假液位”现象而引起系统的误操作。何谓三冲量控制•三冲量的控制原理三冲量控制实质上是前馈控制+串级控制的系统，通常反馈控制的控制作用是发生在出现偏差以后，而前馈控制的依据是干扰的变化，检测的信号是干扰量的大小，可以瞬间控制，不需要等到出现偏差以后。汽包液位是主变量，给水流量是副变量，蒸汽流量是干扰。把蒸汽流量信号作为前馈信号引入控制，能有效防止“虚假液位”的发生。何谓三冲量控制•调节过程液位控制器LC选反作用，流量控制器FC为正作用，调节阀为气关阀。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给定值减小而测量值不变，因此输出增加，调节阀的开度减小，给水流量减小，水位下降，保持在设定值上；当蒸汽流量增加，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，使水位不发生大的波动。选择三冲量控制的原因为什么选择三冲量控制•如果选择简单的单冲量控制系统（如图1），一旦负荷急剧变化，出现“虚假液位”，调节器就会误以为液位升高而关小供水阀门。影响生产甚至造成危险。汽包省煤器液位变送器LTLC气关阀给水蒸汽图1选择三冲量控制的原因•如果采取双冲量控制（如图2），即在单冲量的基础上加一个蒸汽冲量，以克服“虚假液位”。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。加法器汽包省煤器LTLC孔板蒸汽FTa-ba-b气关阀给水图2FC选择三冲量控制的原因•三冲量控制LC加法器汽包省煤器LTF1T孔板蒸汽气关阀孔板给水F2Ta-bca-bFC选择三冲量控制的原因•三冲量液位调节方案蒸汽流量加法器汽包液位给水流量气关阀LCFC选择三冲量控制的原因•三冲量液位调节方框图LC测量变送测量变送测量变送液位调节阀水流量V蒸汽F1TF2TLTLFC三取一模块加法器三冲量控制是怎样实现的三冲量控制是怎样实现的•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，通过加法器和流量控制器后得到的输出电流为：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时I0正是调节阀处于正常开度所需的电流信号。三冲量控制是怎样实现的•假设在某一时刻，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。但是如果与此同时出现了虚假液位，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会抵消一部分虚假液位输出电流I1。因此，虚假液位带来的影响将局部或全部被克服。三冲量控制是怎样实现的•待假液位过去后，水位开始下降，液位调节器输出电流I0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，此时意味着增加给水量，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。三冲量控制是怎样实现的•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，去调节阀门的开度，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这两个辅助冲量，起到了超前控制的作用，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。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。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。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。谢谢！