工業(yè)燃煤鍋爐dcs控制系統(tǒng)設(shè)計

1、工業(yè)燃煤鍋爐 DCS 控制系統(tǒng)設(shè)計（子課題：控制方案的組態(tài)及畫面的制作）摘要： 本文敘述了工業(yè)燃煤鍋爐的工作原理，具體闡述了鍋爐控制中對汽水控制系統(tǒng)方案和自動檢測的設(shè)計，利用了 Control Builder 軟件、UMC800控制器和 FIX 軟件進(jìn)行 35 噸工業(yè)燃煤鍋爐汽水系統(tǒng)的自動檢測與控制回路的組態(tài)，并設(shè)計了友好的畫面。： 鍋爐FIXUMC800控制系統(tǒng)汽水系統(tǒng)蒸汽目錄說明3畢業(yè)設(shè)計（）性和使用性4使用說明4作者簽名：日期：. 4性5使用書5指導(dǎo)教師評閱書6評閱教師評閱書1教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見1第 1 章鍋爐概述4第 2 章 鍋爐控制系統(tǒng)中各控制回路的介紹7第 3 章 鍋

2、爐汽水控制系統(tǒng)各控制回路14第 4 章汽包水位控制方案設(shè)計24第 5 章 鍋爐熱工檢測方案的選定34第 6 章 鍋爐控制系統(tǒng)配置介紹40三沖量串級汽水控制系統(tǒng)設(shè)備. 416.1 硬件部分426.2 軟件方面45第 7 章DCS 集散控制系統(tǒng)537.1 、 概述537.2 、基本構(gòu)成557.3 、集散控制系統(tǒng)的發(fā)展57結(jié)束語58總結(jié)和體會59謝辭60參考文獻(xiàn)61附錄一、鍋爐系統(tǒng)配置圖62附錄二、 FIX 人機(jī)畫面63英文翻譯部分67原文：68UMC800 Control Builder68Users Guide68Doc. No.: 51-52-25-6368Release: E68Last R

3、evision Date: 1/0168Notices and Trademarks68Copyright 2001 by Honeywell68Release E January, 200168Overview68譯文：79UMC800 Control Builder 使用指南79編號：5152256379版本：E 最后修正時間為：1/0179警告和商標(biāo)792001 年為霍尼韋爾所有 2001 年一月版本為 E79性86書86. 87獨 創(chuàng)畢業(yè)設(shè)計（）使用. 87致謝89Abstract:the paper introduce the principle of the boiler whic

4、h isused in burning coal industrial, it describes the scheme of the steam control system in boiler control and the designofauto-detection.itusetheControlBuildersoftware,UMC800controllerandFIXsoftwaretoauto-detect 35t steam system in burning coal industrial and configuration the control loop, and des

5、igned the friendly supervision appearance.Keyword: boiler, FIX, UMC800, control system, steam system,steam pressure畢業(yè)設(shè)計（）性和使用說明性本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者簽 名：日期： 期：

6、指導(dǎo)教師簽名：日使用說明本人完全了解大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（）的印刷本和電子版本；學(xué)校保存畢業(yè)設(shè)計（）的印刷本和，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它保存；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨嫉牟糠只蛉績?nèi)容。作者簽名： 日期： 性本人鄭重：所呈交的是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注的內(nèi)容外，本不包含任何其他個人或集體已經(jīng)或撰寫的成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全本的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期：年月日使用書本作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留

7、、使用的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交的復(fù)印件和，允許被查閱和借閱。本人 大學(xué)可以將本學(xué)位的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等保存和匯編本。涉密按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名：日期：年月日導(dǎo)師簽名：日期：年月日指導(dǎo)教師評閱書指導(dǎo)教師評價：一、撰寫（設(shè)計）過程1、學(xué)生在（設(shè)計）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、學(xué)生綜合運用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 優(yōu) 良 中 及格 不及格4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性 優(yōu) 良 中 及格 不及格5、完成（設(shè)計

8、）期間的出勤情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、（設(shè)計）質(zhì)量1、（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、（設(shè)計）水平1、（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）指導(dǎo)教師：（簽名）：（蓋章） 年月日評閱教師評閱書評閱教師評價：一、（設(shè)計）質(zhì)量1、（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu)

9、 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、（設(shè)計）水平1、（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導(dǎo)意義 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格建議成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）評閱教師：（簽名）：（蓋章） 年月日教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見教研室（或答辯小組）評價：一、答辯過程1、（設(shè)計）的基本要點和見解的敘述情況 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 優(yōu) 良 中 及格

10、不及格3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) 優(yōu) 良 中 及格 不及格二、（設(shè)計）質(zhì)量1、（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格三、1、 優(yōu) 良 中 及格 不及格2、的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ 優(yōu) 良 中 及格 不及格3、（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 優(yōu) 良 中 及格 不及格評定成績： 優(yōu) 良 中 及格 不及格（在所選等級前的內(nèi)畫“”）教研室（或答辯小組組長）：（簽名） 年月日教學(xué)系意見：系（簽名）年月日引言鍋爐微機(jī)控制，是近年來開發(fā)的一項新技術(shù)，它是微型計算機(jī)軟件、硬件、自動控制、鍋爐節(jié)能等幾

11、項技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，我國現(xiàn)有中、小型鍋爐 30 多萬臺，每年耗煤量占我國原煤產(chǎn)量的 1/3，目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪費大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。提高熱效率，降低耗煤量，降低耗電量，用微機(jī)進(jìn)行控制是一件具有深遠(yuǎn)意義的工作。工業(yè)鍋爐采用微機(jī)控制和原有的儀表控制方式相比具有以下明顯優(yōu)勢：1直觀而集中的顯示鍋爐各運行參數(shù)。能快速計算出機(jī)組在正常運行和啟停過程中的有用數(shù)據(jù)，能在顯示器上同時顯示鍋爐運行的水位、爐膛負(fù)壓、煙氣含量、測點溫度、燃煤量等數(shù)十個運行參量的瞬時值、累計值及給定值，并能按需要在鍋爐的結(jié)構(gòu)示意畫面的相應(yīng)位置上顯示出參數(shù)值。給人直觀形象，減少觀察的疲勞和；2可以按需要隨時打

12、印或定時打印，能對運行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確地，便于事故追查和分析，防止事故的漏報現(xiàn)象；3在運行中可以隨時方便的修改各種運行參數(shù)的控制值，并修改系統(tǒng)的控制參數(shù)；4減少了顯示儀表，還可利用軟件來代替許多復(fù)雜的儀表單元，（例如加法器、微分器、濾波器、限幅器等），從而減少了投資也減少了故障率；5提高鍋爐的熱效率。從已在運行的鍋爐來看，采用計算機(jī)控制后熱效率可比以前提高 5-10%，據(jù)用戶統(tǒng)計，一臺 20T 的鍋爐，全年平均負(fù)荷 70%，以平均熱效率提高 5%計，全年節(jié)煤 800 噸，按每噸煤 380 元計算每年節(jié)約 304000 元；6鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，給水泵，等大功率電，由于鍋爐本身特性和選型的

13、因素，這些風(fēng)機(jī)大部分時間里是滿負(fù)荷輸出的，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費非常嚴(yán)重。通過對風(fēng)機(jī)水泵進(jìn)行變頻控制可以平均節(jié)電達(dá)到30%-40%；7鍋爐是一個多輸入多輸出、非線性動態(tài)對象，諸多調(diào)解量和被調(diào)量間存在著耦合通道。例如當(dāng)鍋爐的負(fù)荷變化時，所有的被調(diào)量都會發(fā)生變化。故而理想控制應(yīng)該采用多變量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通過計算機(jī)實現(xiàn)比較方便；8鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)展后可構(gòu)成分級控制系統(tǒng)，可與工廠內(nèi)其他節(jié)點構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)。這是企業(yè)現(xiàn)代化管理不可缺少的；9作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行，減輕操作的勞動強(qiáng)度。在采用計算機(jī)控制的鍋爐控制系統(tǒng)中，有十分周到的安

14、全機(jī)制，可以設(shè)置多點聲光，和自動連鎖停爐。杜絕由于人為疏忽造成的事故。綜合以上所述種種優(yōu)點可以預(yù)見采用計算機(jī)控制鍋爐系統(tǒng)是行業(yè)的大勢所趨。本書主要介紹了 35 噸燃煤鍋爐的工藝過程，利用 Lead-Line Control Builder 軟件實現(xiàn)工業(yè)燃煤鍋爐汽水控制系統(tǒng)的組態(tài)，并用 FIX 上位機(jī)軟件設(shè)計了汽水控制系統(tǒng)的人機(jī)界面?；?FIX 與 Honeywell UMC800 控制器對 35 噸工業(yè)燃煤鍋爐汽水系統(tǒng)的 DCS 控制系統(tǒng)的配置。在本書的編寫過程中，得到了付麗霞老師的大力支持，在此表示由衷的感謝。由于時間倉促，加之作者的水平有限，書中錯誤和不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正，

15、并提出寶貴的意見。編者2006 年 6 月第 1 章鍋爐概述1.1 鍋爐的一般結(jié)構(gòu)與特點鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備。它通過煤、油或天然氣等的燃燒出化學(xué)能，并通過傳熱過程把能量傳遞給水，使水轉(zhuǎn)變成蒸汽，蒸汽直接供給工業(yè)生產(chǎn)中所需的熱能，或通過蒸汽動力機(jī)械轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或通過汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。所以鍋爐的中心任務(wù)是把中的化學(xué)能最有效地轉(zhuǎn)換為蒸汽的熱能。因此，近代鍋爐亦稱作蒸汽發(fā)生器。鍋爐除了和所有動力機(jī)械一樣，必須不斷降低成本并提高效率和質(zhì)量以外，由于鍋爐本身的特性，它還具有以下特點。1、可靠性要求高。鍋爐一旦事故停爐，將使電廠臨時對外供直接、間接損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過鍋爐本身的價值。響甚廣，其2、綜合

16、性強(qiáng)。鍋爐與汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)同為電廠三大主機(jī)，但鍋爐除了一般性的內(nèi)在外，還要能適應(yīng)性質(zhì)，使整個電廠得到安全經(jīng)濟(jì)的運行，因而多了一個外在。此外，鍋爐還和其他工業(yè)部門的發(fā)展有著十分密切的關(guān)系，如石油化工企業(yè)中的廢熱鍋爐，蒸汽燃?xì)鈩恿ρb置中的燃燒鍋爐及核反應(yīng)堆工程中的蒸汽發(fā)生器等等。3、金屬耗量和體積大。以一臺配 30 萬千瓦機(jī)組的電站鍋爐為例，金屬耗量達(dá)四千多頓，體積達(dá)二萬多立方米。4、生產(chǎn)周期長。一臺大容量鍋爐從設(shè)計、制造、安裝到投入運行，目前一般需時二到三年，今后即使采用設(shè)計新技術(shù)及制造安裝新工藝，提高自動化水平，要想把上述全過程在更短時間內(nèi)完成，還是比較的。5、鍋爐不能在制造廠內(nèi)整裝試運。除小

17、容量工業(yè)鍋爐外，不可能把鍋爐在制造廠內(nèi)全部組裝好并投入試運行，這給鑒定和提高1.2 鍋爐的工作原理質(zhì)量帶來不少?，F(xiàn)在我們以一臺 35 頓工業(yè)燃煤鍋爐為例，來說明鍋爐的工作過程及原理。如圖1.1 所示。鍋爐通過燃煤燃燒熱量，使水變成蒸汽，以供生產(chǎn)需要。該鍋爐通過鏈條爐排把煤送入爐膛中燃燒，鍋爐的蒸發(fā)受熱面都在爐子內(nèi)壁上，組成水冷壁，充分利用爐膛中的高溫?zé)煔廨椛涑龅臒崃?，使燃燒產(chǎn)物在進(jìn)入以后的對流受熱面時，可以達(dá)到必須的冷卻，同時也起到了保護(hù)爐墻的作用。后墻水冷壁（在水平煙道前方）拉稀成數(shù)列凝渣管束。拉稀的作用是防止結(jié)渣，同時對其后方的過熱器也起了保護(hù)的作用。過熱器放在水平煙道中，位于凝渣管束的后

18、方，過熱器的作用是把從鍋爐（汽包）出來的飽和蒸汽加熱成過熱蒸汽，目的是減少供熱管道內(nèi)的冷凝損失。煙氣經(jīng)過過熱器后溫度降低，然后轉(zhuǎn)彎至尾部受熱面尾部受熱面之一的省煤器（位于尾部豎井的上方）。省煤器的作用是使給水在進(jìn)入鍋筒之前，被預(yù)先加熱到某一溫度（低于飽和溫度或達(dá)到飽和溫度，甚至產(chǎn)生部分蒸汽）。另一尾部受熱面，即空氣預(yù)熱器，它的作用是使空氣在進(jìn)入爐膛以前被加熱到一定溫度，以改善爐內(nèi)燃燒過程、降低排煙溫度、提高鍋爐效率。鍋爐的工作情況如下：給水在除氧器被高溫蒸汽除氧并加熱，由給水管道將水送至省煤器，在其中被加熱到某一溫度后，進(jìn)入鍋筒，然后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口集箱。水在水冷壁內(nèi)吸收爐膛內(nèi)的輻射熱

19、而形成汽水混合物上升到鍋筒中，蒸汽經(jīng)過汽水分離裝置，由鍋筒上部離開，流到過熱器中。在過熱器內(nèi)，飽和蒸汽繼續(xù)吸熱成為過熱蒸汽，然后經(jīng)汽水分離器送往儲氣罐。煤經(jīng)鏈條爐排，進(jìn)而入爐膛，在爐膛燃燒放出大量的熱量。燃燒后的熱煙氣上升，經(jīng)過凝流管束、過熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器后，再經(jīng)除塵裝置清除其中的飛灰，最后才由風(fēng)機(jī)送往煙囪排往大氣。第 2 章 鍋爐控制系統(tǒng)中各控制回路的介紹鍋爐控制系統(tǒng)，一般有燃燒控制、汽水控制、氣溫控制三大任務(wù)，鍋爐的燃燒控制實質(zhì)上是能量平衡系統(tǒng)，它以蒸汽作為能量平衡指標(biāo)，不斷根據(jù)用汽量與的變化調(diào)整量與送風(fēng)量，同時保證的充分燃燒及熱量的充分利用；汽水控制主要就是對鍋爐汽包的水位進(jìn)行控

20、制；氣溫控制則是對鍋爐中蒸汽溫度的調(diào)節(jié)及控制，下面就簡單的介紹一下各控制系統(tǒng)的控制方法。2.1 燃燒控制2.1.1鍋爐汽壓的調(diào)整鍋爐運行時主蒸汽的控制是通過鍋爐出力與汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)汽量的平衡來實現(xiàn)的，當(dāng)兩者平衡時，對于定壓運行的機(jī)組，便能穩(wěn)定工況、變工況或各種擾動下均保持主蒸汽的穩(wěn)定；對于變壓運行的機(jī)組，便能始終保持主蒸汽按負(fù)荷對應(yīng)的關(guān)系進(jìn)行變化。鍋爐在運行時，汽壓總是被作為被監(jiān)視和控制的主要參數(shù)之壓降低會減少蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹作功的焓降，使蒸汽作功能力降低，在外界負(fù)荷不變情況下，汽耗量也隨之增大，從而降低發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性；同時汽輪機(jī)的軸向推力增加容易發(fā)生推力軸瓦燒壞等事故。如果蒸汽降低過多會使汽

21、輪機(jī)被迫不能保持額定負(fù)荷。汽壓過高，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子以及汽缸、鍋爐承壓管道那機(jī)械應(yīng)力過大，將危及機(jī)爐和蒸汽管道的安全。鍋爐汽壓高低對于汽包水位、汽溫等主要運行參數(shù)也有很大影響，當(dāng)汽壓降低由于對應(yīng)的飽和溫度降低，使部分爐水蒸發(fā)，會引起爐水體積膨脹，故汽包水位要上升，反之則爐水體積要收縮，汽包水位下降，引起虛假水位。汽壓變化對汽溫的影響，一般是汽壓升高時，過熱蒸汽的溫度也升高，這是因為，當(dāng)氣壓升高時對應(yīng)的飽和溫度的焓值增大，在消耗量未改變時，鍋爐的蒸發(fā)量要瞬間減小，在傳熱系數(shù)傳熱面積和傳熱溫壓基本不變的情況下，平均每公斤蒸汽的吸熱量必然增大，導(dǎo)致過熱蒸汽溫度升高。汽壓變化的速度表明了鍋爐保持及恢復(fù)汽壓

22、的能力，汽壓的變化速度影響因素是：負(fù)荷的變化速度、鍋爐的儲熱能力及燃燒設(shè)備的慣性等。負(fù)荷變化是主動也是影響最大的因素，負(fù)荷變化速度越快，引起汽壓變化的速度也越快，對于單元制機(jī)組而言，汽輪機(jī)負(fù)荷的變化幅度將直接影響鍋爐主蒸汽的變化。鍋爐儲熱能力是指當(dāng)外界負(fù)荷變化而燃燒工況不變時，鍋爐能夠放出或者吸收熱量的能力，鍋爐的儲熱能力對汽壓的變化是一個緩沖作用。燃燒設(shè)備的慣性是指從量開始變化到爐內(nèi)建立新的熱負(fù)荷所需要的時間，在鍋爐運行時，燃燒設(shè)備慣性越大，負(fù)荷變化時，汽壓變化的速度就越慢。汽壓變化反應(yīng)了鍋爐蒸發(fā)量與外界負(fù)荷之間的平衡，由于外界負(fù)荷、爐內(nèi)燃燒工況、換熱情況以及鍋爐內(nèi)工作情況經(jīng)常變化，引起鍋爐

23、蒸發(fā)量的不斷變化，所以汽壓的變化與波動是必然的，汽壓穩(wěn)定只是相對的。引起鍋爐汽壓的變化原因很多，主要有兩方面：一是鍋爐內(nèi)部因素，一是鍋爐外部因素。外部因素是指非鍋爐設(shè)備本身的原因造成的擾動，主要有外界負(fù)荷的變化；高壓加熱器因故障運行；給水變化。內(nèi)部因素主要是指爐內(nèi)燃燒工況的變動和鍋爐內(nèi)工作情況的異常。當(dāng)外界負(fù)荷不變時，汽壓的穩(wěn)定主要取決于爐內(nèi)燃燒工況，此外，鍋爐換熱狀況的改變也會影響汽壓的穩(wěn)定。對于判斷汽壓變化的原因主要可以考慮：當(dāng)蒸汽與蒸汽流量的變化方向相反時，是由外部因素造成的；若汽壓與蒸汽流量的變化一致時，通常是由于內(nèi)部擾動的影響。當(dāng)汽壓下降時蒸汽流量下降，說明燃燒的供熱量不足，當(dāng)汽壓上

24、升的同時，蒸汽流量增加，說明燃燒供熱量偏多。2.1.2鍋爐燃燒的調(diào)整爐內(nèi)燃燒調(diào)節(jié)的具體任務(wù)歸納為四點：（1）保證產(chǎn)汽量適應(yīng)外界負(fù)荷的需要，汽壓汽溫和汽包水位穩(wěn)定在正常范圍內(nèi)。（2）著火穩(wěn)定，燃燒中心適當(dāng)，火焰分布均勻，不燒毀噴燃器過熱器等設(shè)備，避免結(jié)渣。（3）燃燒完全，使機(jī)組處于最佳經(jīng)濟(jì)狀況。（4）爐膛負(fù)壓的參數(shù)調(diào)整。負(fù)荷變化是鍋爐運行中經(jīng)常碰到的，此時必須及時調(diào)整送入爐膛的燃媒量和空氣量，相應(yīng)的改變?nèi)紵r。鍋爐在高負(fù)荷下運行時，由于爐膛溫度高，著火與混合條件較好，故燃燒一般是穩(wěn)定的，此時可適當(dāng)減少過量空氣系數(shù)，這樣既可以減少排煙，又可使?fàn)t內(nèi)溫度提高。鍋爐在低負(fù)荷下運行時，燃燒弱，爐膛溫度低

25、，火焰充滿度差，燃燒不穩(wěn)定，可以將爐膛負(fù)壓適當(dāng)減小，以減少漏風(fēng)，提高爐膛溫度。燃燒的調(diào)節(jié)主要包括送引風(fēng)量的調(diào)節(jié)。量的調(diào)節(jié)和燃燒調(diào)節(jié)等。鍋爐負(fù)荷發(fā)生改變而需要調(diào)節(jié)進(jìn)入爐內(nèi)的量時，通過增加或者減少送煤量的多少來實現(xiàn)。鍋爐負(fù)荷變化時，送入爐內(nèi)的風(fēng)量必須與送入爐內(nèi)的量相適應(yīng)，同時也必須對引風(fēng)量進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，通常采用送引風(fēng)機(jī)風(fēng)量來進(jìn)行爐內(nèi)風(fēng)量調(diào)前大型鍋爐多采用軸流式風(fēng)機(jī)，通過調(diào)節(jié)送引風(fēng)機(jī)動葉的角度來改變送引風(fēng)量的大小。22汽水控制2.2.1 汽包水位的調(diào)整及控制當(dāng)汽包水位過高時，由于汽包蒸汽容積和空間高度減小，蒸汽攜帶的水份會增加，從而蒸汽的品質(zhì)，容易造成過熱器積鹽垢，使管子過熱損壞。同時，鹽垢增加，

26、傳熱熱阻也增大，將引起傳熱，過熱汽溫下降使經(jīng)濟(jì)性下降。汽包嚴(yán)重滿水時，會造成蒸汽大量進(jìn)水，除引起蒸汽溫度急劇下降外，還會引起蒸汽管道和汽輪機(jī)內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重水沖擊，甚至打壞汽機(jī)葉片。汽包水位過低則可能破壞水循環(huán)，使水冷壁管的安全受到威脅，如果出現(xiàn)嚴(yán)重缺水而又處理不當(dāng)時，則可能造成水冷壁爆管。汽包水位是否穩(wěn)定首先取決于鍋爐負(fù)荷的變動量及其變動速度，因為它不僅影響蒸發(fā)設(shè)備中水的消耗量，而且還會造成的變化，從而引起爐水狀態(tài)發(fā)生變化，促使它的體積也發(fā)生變化。鍋爐負(fù)荷突然增加時，在給水量和燃燒未做相應(yīng)的調(diào)整之前，汽包水位先升高，而后再逐漸降低；而汽壓則很快下降。汽壓下降的結(jié)果，一方面造成汽水混合物比容增大，水

27、位上升；另一方面使飽和溫度降低，造成金屬和爐水放出部分熱量用來蒸發(fā)爐水，因此爐水內(nèi)的蒸汽數(shù)量大大增加，汽水混合物體積膨脹，促使水位很快上升，形成虛假水位。因此，在負(fù)荷突然增加時，水位暫時很快上升，從物質(zhì)不平衡的情況看，蒸發(fā)量大于給水量，爐水不是多了而是少了，水位會很快下降。在鍋爐負(fù)荷和給水量未發(fā)生變化的情況下，爐內(nèi)燃燒工況發(fā)生變動多數(shù)是由于燃燒不良，給煤量的不穩(wěn)定所引起。當(dāng)燃燒加強(qiáng)時，爐內(nèi)放熱量增加，受熱面吸熱量也增加，爐水汽水加強(qiáng)，爐水中產(chǎn)生的蒸汽汽泡數(shù)量增多，體積膨脹，水位暫時提高，由于產(chǎn)生的蒸汽量不斷增多，汽壓上升，相應(yīng)提高了飽和溫度，使?fàn)t水中的蒸汽汽泡數(shù)量有所減少，水位又會下降。對于單

28、元機(jī)組，如果此時汽壓不能恢復(fù)則汽輪機(jī)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)將要關(guān)小調(diào)速汽門，進(jìn)汽量減少，因此水位又會上升。燃燒減弱時，情況與之相反。給水升高則給水量增多，從而破壞了給水量與蒸發(fā)量的平衡，因此必然引起汽包水位的波動，在其他情況為改變的情況下，給水升高使給水量增大，水位升高，給水低使給水量減少時，水位下降。23 汽溫控制2.3.1 過熱器和再熱器蒸汽過熱器是鍋爐的重要組成部分，它的作用是把從汽包出來的飽和蒸汽加熱到具有一定過熱度的合格蒸汽，并要求在鍋爐變工況運行時，保證過熱蒸汽溫度在允許范圍內(nèi)。汽輪機(jī)高壓缸的排汽先送到鍋爐的再熱器中，經(jīng)過再一次加熱升溫到一定的溫度后，返回到汽輪機(jī)的中低壓缸和低壓缸中繼續(xù)膨脹做功

29、。通常，再熱蒸汽為過熱蒸汽的 20%左右，再熱蒸汽溫度與過熱蒸汽溫度相近。我國 125MW 及以上機(jī)組都采用了中間再熱系統(tǒng)。隨著蒸汽參數(shù)的提高，過熱蒸汽和再熱蒸汽的吸熱量份額增加，在現(xiàn)代高參數(shù)大容量鍋爐中，過熱器和再熱器的吸熱量占工質(zhì)總吸熱量的 50%以上，因此，過熱器和再熱氣受熱面在鍋爐總受熱面中占有很大比例。再熱器的進(jìn)汽是汽輪機(jī)高壓缸的排汽，它的約為主蒸汽的 20%左右，溫度稍高于相應(yīng)的飽和溫度，流量約為主蒸汽流量的 80%，離開再熱器后的蒸汽溫度約等于主蒸汽溫度。再熱器與過熱器相比，有以下幾個特點。（1）再熱蒸汽低，蒸汽與管壁之間的對流放熱系數(shù)小，再熱蒸汽對管壁的冷卻效果差；（2）再熱蒸

30、汽低、溫度高、比容大，再熱蒸汽的容積流量比主蒸汽大的多，再熱蒸汽連接管道直徑比過熱蒸汽大；（3）再熱蒸汽對汽溫偏差較敏感；（4）再熱蒸汽出口氣溫受進(jìn)口氣溫的影響；（5）當(dāng)汽輪機(jī)甩負(fù)荷或機(jī)組起停時，再熱蒸汽無蒸汽冷卻，可能燒壞，因此過熱器和再熱器之間裝有高壓旁路，將過熱蒸汽通過高壓旁路快速減溫減壓后引入再熱器，從而起到保護(hù)再熱器的作用。通常采用的汽溫調(diào)節(jié)方法有：使用噴水減溫器，噴水減溫是將水直接噴入過熱蒸汽中，水被加熱、汽化和過熱，吸收蒸汽中的熱量，達(dá)到調(diào)節(jié)汽溫的目的。汽氣熱交換器；蒸汽旁通法；煙氣再循環(huán)；分隔煙道擋板調(diào)溫法，當(dāng)再熱器布置在鍋爐尾部煙道內(nèi)時，為了調(diào)節(jié)再熱氣溫，有時把尾部煙道用隔墻

31、，分別將再熱器和低溫過熱器布置在兩個并聯(lián)的煙道中，在它們后面布置省煤器，在出口處設(shè)有可調(diào)煙氣擋板，調(diào)節(jié)煙氣擋板，可以改變流經(jīng)兩個煙道的煙氣流量，從而調(diào)節(jié)再熱汽溫。2.3.2蒸汽溫度的調(diào)整及控制過熱器出口汽溫是蒸汽質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，過熱蒸汽汽溫過高，會加快金屬材料的蠕變，還會使過熱器蒸汽管道汽輪機(jī)高壓部分產(chǎn)生額外的熱應(yīng)力，從而縮短設(shè)備的使用。汽溫過低，會使汽輪機(jī)最后幾級的蒸汽濕度增加，對葉片的侵蝕作用加劇。嚴(yán)重時還會發(fā)生水沖擊。當(dāng)不變時汽溫加大，蒸汽的熱焓必然減少，蒸汽的做功能力將減少，汽耗必然增加，工廠經(jīng)濟(jì)性降低。影響汽溫變化的主要因素是多種多樣的，這些因素還可以同時發(fā)生。煙氣側(cè)的主要影響有

32、：性質(zhì)的變化，揮發(fā)分降低，含炭量增加時，火焰中心上移，爐膛出口煙溫升高，將使得汽溫升高，燃煤水份增加，爐膛出口煙溫增加，煙氣流速增加，這樣使得對流過熱器的傳熱系數(shù)增大，吸熱增多汽溫升高。風(fēng)量及其分配的變化，由于送風(fēng)量或者漏風(fēng)量增加而使?fàn)t內(nèi)過量空氣系數(shù)增加時，燃燒生成的煙氣量增多，煙氣流速提高，導(dǎo)致對流過熱器汽溫升高，但是，如果風(fēng)量不足，燃燒不好而在煙道再燃燒時，會使煙氣對流過熱器的升高，而且可能造成過熱器超溫?fù)p壞。蒸汽側(cè)的主要影響有：鍋爐負(fù)荷的變化，實際鍋爐中，過熱器的負(fù)荷特性通常是呈對流式的，即過熱器出口汽溫隨鍋爐負(fù)荷增加而升高；但是，當(dāng)負(fù)荷突然增加燃燒工況來不及改變，在汽壓未恢復(fù)前，由于過

33、熱器的加熱條件沒有改變而流經(jīng)過熱器的蒸汽流量變大了，因此這時的汽溫降低。給水溫度變化時，為適應(yīng)加熱給水量的變化，導(dǎo)致汽溫改變。例如，當(dāng)給水溫度降低時，加熱給水所需要的熱量增加，消耗量必然要增加，進(jìn)入到對流過熱器的煙溫和煙速都要提高，過熱器的吸熱量增加，但此時流經(jīng)過熱器的蒸汽量并未改變，因此汽溫必然升高。由于汽溫的變化是由蒸汽側(cè)和煙氣側(cè)兩方面共同影響的，因此對過熱蒸汽汽溫的調(diào)節(jié)也可以從這兩方面來進(jìn)行。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)過熱蒸汽的溫度的原理在現(xiàn)代電廠中是利用給水作為冷卻工質(zhì)去直接冷卻蒸汽，改變蒸汽的焓增量。為此需要設(shè)置減溫器，它是將給水之惡疾呈霧狀噴射到過熱蒸汽中去與之混合，吸收蒸汽的熱量使本身加熱蒸發(fā)過

34、熱，并成為過熱蒸汽的一部分。蒸汽側(cè)調(diào)節(jié)汽溫的特點是，它只能使蒸汽減溫而不能升溫。由于一般過熱器的運行特性都偏向于對流特性，所以當(dāng)鍋爐負(fù)荷降低時，汽溫也將下降，這時減溫水就應(yīng)關(guān)小，直至減溫器解列為止，如果此后負(fù)荷再降低，由于過熱蒸汽失去汽溫調(diào)節(jié)，主汽溫度就不能保持額定值，故鍋爐一般不宜在這樣低的負(fù)荷下運行。上面我們對鍋爐的三大任務(wù)進(jìn)行了簡單的介紹和認(rèn)識，現(xiàn)在來具體談?wù)勫仩t的汽水控制系統(tǒng)。第 3 章鍋爐汽水控制系統(tǒng)各控制回路3.1 鍋爐水處理系統(tǒng)3.1.1 除氧的目的和原理鍋爐給水中的氧就會引起鍋爐氧腐蝕。因此為了防止鍋爐的氧腐蝕，必須控制給水中氧的含量。大型鍋爐的給水除氧，大都以熱力除氧為主。熱

35、力除氧的原理是根據(jù)再恒溫和平衡狀態(tài)下，任何氣體在水中的溶解度與該氣體在水面上的分成正比。即水中的溫度越高，水中氣體的溶解度就越小。當(dāng)水的溫度上升到沸點時，它就不再具有溶解氣體的能力，因此各種氣體如O2和CO2便從水中出來，從而達(dá)到除去水中氧及其他氣體的目的。通過對原水進(jìn)行過濾、離子交換、除氧就可以得到符合水質(zhì)指標(biāo)的給水。但僅僅是鍋外水處理還不夠，在鍋外水處理的同時還需進(jìn)行鍋內(nèi)水的處理。通常情況下向鍋內(nèi)投加藥劑（如Na3PO4、NaOH），使進(jìn)入鍋內(nèi)的雜質(zhì)沉淀物形成水渣，或是使水垢轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，通過定期排污或連續(xù)排污排出。在鍋爐運行中，人要隨時對鍋爐進(jìn)行水質(zhì)，保證鍋爐的安全運行。水處理分為 鍋外水

36、處理：沉淀軟化（石灰沉淀軟化、石灰-純堿軟化）、 離子交換軟化（Na+、H+）和 鍋內(nèi)水處理：加藥（NaCO3、NaOH、Na3PO4、栲膠）、排污控制 兩項。在鍋爐運行中，水處理是個必不可少的環(huán)節(jié)。如果水質(zhì)不良，會造成鍋爐受熱面上結(jié)垢和金屬腐蝕。因此，工業(yè)鍋爐水處理工作，就是采取有效措施，保證鍋爐的汽、水品質(zhì)，防止鍋爐結(jié)垢，腐蝕及汽水共滕等不良現(xiàn)象發(fā)生，同時，為了環(huán)保以及節(jié)約水，還對運行過程中產(chǎn)生的污水進(jìn)行一系列的處理，并使處理出來的水進(jìn)行二次利用，這樣，即可節(jié)約水，又達(dá)到環(huán)保的要求。3.2 除氧控制鍋爐是企業(yè)的主要動力設(shè)備，鍋爐設(shè)備運行狀況的好壞直接影響到全廠的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益。對于煙廠的節(jié)

37、能與設(shè)備管理達(dá)標(biāo)與否，也產(chǎn)生很大的影響。而鍋爐設(shè)備的使用要達(dá)到高效率，最為關(guān)鍵的便是工藝指標(biāo)的嚴(yán)格控制。3.2.1 除氧器除氧器的主要作用是除去給水中的氧氣,保證給水的品質(zhì)。水中溶解了氧氣,就會使與水接觸的金屬腐蝕;在熱交換器中若有氣體就會妨礙傳熱過程的進(jìn)行,降低設(shè)備的傳熱效果。 因此水中溶解有任何氣體都是不利的,尤其是氧氣,它將直接威脅設(shè)備的安全運行。除氧器本身又是給水回?zé)嵯到y(tǒng)中的一個混合式加熱器,同時高壓加熱器的疏水、化學(xué)補(bǔ)水及全廠各處水質(zhì)合格的疏水、排氣等均可通入除氧器匯總并加以利用,減少發(fā)電廠的汽水損失。當(dāng)水和某種氣體混合物接觸時,就會有一部分氣體融解到水中去。氣體的溶解度就是表示氣體

38、溶解于水中的數(shù)量,以毫克/升計值,它和氣體的種類以及它在水面的分、和水的溫度有關(guān)。 在一定的下,水的溫度越高,氣體的溶解度就越小；反之,氣體的溶解度就越大。同時氣體在水面的分越高,其溶解度就越大,反之,其溶解度也越低。天然水中常溶解的氧氣,可達(dá) 10 毫克/升。 汽輪機(jī)的凝結(jié)水可能融有大量氧氣,因為空氣能通過處于真空狀態(tài)下的設(shè)備不嚴(yán)密部分滲入進(jìn)去. 此外,補(bǔ)充水中也含有氧氣及等其他氣體。液面上氣體混合物的全中,包括有液體蒸汽的分. 將水加熱時,液面附近水蒸氣的分就會增加,相應(yīng)的液面附近其他氣體的分就會降低. 當(dāng)水加熱到沸點時,蒸汽的分就會接近液面上的全,此時液面上其他氣體的分幾乎接近于零,于是

39、這些氣體將完全自水中清除出去。 要達(dá)到這一點,不僅要將水加熱到沸點,還要使液面上沒有這些氣體存在,即將逸出的氣體隨時排走。除氧器的工作原理即利用蒸汽對水進(jìn)行加熱,使水達(dá)到一定下的飽和溫度,即沸點。 這時除氧器的空間充滿著水蒸汽,而氧氣的分逐漸降低為零,溶解于水的氧氣將全部逸出,以保證給水含氧量合格。鍋爐用水的除氧是工藝指標(biāo)的重要環(huán)節(jié)之一。未除氧的軟水其氧離子將使鍋爐內(nèi)管束氧化，特別在高溫、高壓環(huán)境下，將更加設(shè)備的氧化過程，嚴(yán)重降低設(shè)備的使用，減少鍋爐的蒸發(fā)量。同時含氧蒸汽又大量輸汽管道的氧化，使冷凝水的回收亦重重。按GB15762001 低壓鍋爐水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，鍋爐用水的溶解氧量要小于 0.1

40、mg/L，而要達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)，則除氧器除氧器溫度必須控制在 104。必須控制在 0.02MPa，3.2.2 除氧器液位控制除氧器水位控制對除氧效果而言是非常重要的，如水位過高，將導(dǎo)致進(jìn)入除氧器的水霧化空間不夠，直接影響除氧效果，如水位過低，又會直接威脅除氧器的正常工作，甚至影響到鍋爐的正常給水。除氧器在運行過程中經(jīng)常會發(fā)生負(fù)荷變化，也就是說除氧器的水位會發(fā)生變化，當(dāng)這種變化發(fā)生后，進(jìn)水調(diào)節(jié)閥的開度必須有相應(yīng)的改變，才能保持水位穩(wěn)定，在水位控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器和進(jìn)水調(diào)節(jié)閥構(gòu)成一個負(fù)反饋的閉合回路。（見圖 3.1 所示）圖 3.1 除氧器液位控制圖除氧器水位由差壓變送器進(jìn)量，輸出標(biāo)準(zhǔn) 420 mADC

41、信號至調(diào)節(jié)器，PID調(diào)節(jié)器輸出控制調(diào)節(jié)閥?？刂圃頌椋焊鶕?jù)工藝指標(biāo)，給出設(shè)定值，當(dāng)變送器測量的水位高于設(shè)定值時，將偏差信號送入調(diào)節(jié)器進(jìn)行 PID 參數(shù)進(jìn)行運算，減小輸出調(diào)節(jié)閥隨之減小開度，因此，進(jìn)水流量減小，水位降低，接近設(shè)定值，反之亦然。PID 調(diào)節(jié)器應(yīng)選用“反作用”方式。操作器作為現(xiàn)場調(diào)節(jié)閥與調(diào)節(jié)器間聯(lián)絡(luò)的紐帶和橋梁，也作為事故狀態(tài)下操作進(jìn)行手操，同時手操跟蹤調(diào)節(jié)器輸出，為無擾動切換作準(zhǔn)備，當(dāng)自動系統(tǒng)故障時，將手操器自動切換為手動狀態(tài)。3.2.3 除氧器控制圖 3.2 除氧器控制圖應(yīng)保持在 0.02MP，溫度即為 104，此時的，其重要性是不言而喻的。除氧器在運行過根據(jù)工藝要求，除氧器的工

42、作除氧效果最佳，因此，穩(wěn)定除氧器的程中經(jīng)常會發(fā)生負(fù)荷變化，也就是說除氧器的也會發(fā)生變化，當(dāng)這種變化發(fā)生后，進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥的開度必須有相應(yīng)的改變，才能保持穩(wěn)定。如圖 3.2 所示，控制原理為：根據(jù)工藝指標(biāo)，調(diào)節(jié)器給出設(shè)定值，當(dāng)變送器測量的高于設(shè)定值時，調(diào)節(jié)器根據(jù) PID 參數(shù)進(jìn)行運算，減小輸出調(diào)節(jié)閥隨之減小開度，因此，進(jìn)氣流量減小，降低，接近設(shè)定值。反之亦然。當(dāng)給水流量增加，除氧箱內(nèi)吸熱加強(qiáng)，此時要增大進(jìn)汽量，否則會拉跨，特別在鍋爐給水負(fù)荷變動大時。PID 調(diào)節(jié)器應(yīng)選用“反作用”方式。（如圖 3.2）3.3 鍋爐給水控制圖 3.3 鍋爐的汽水系統(tǒng)工業(yè)鍋爐汽水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 3.3 所示。汽包及蒸發(fā)管系

43、中儲藏著蒸汽和水，儲藏量的多少，是以被制量水位表征的，汽包的流入量是給水量，流出量是蒸汽量，當(dāng)給水量等于蒸汽量時，汽包水位就恒定不變。引起水位變化的主要擾動是蒸汽流量的變化和給水量的變化。如果只考慮主要擾動，那么汽包水位對象的動態(tài)特性可表示為：d 2k +dk =dtdvdv(3-1)+ kwvw ) -+ kDvD )T1T2T1(TW w dt(TDD dt2dt式中 T1 , T2時間常量Tw 給水流量項時間常數(shù)；TDKw KD蒸汽流量項時間常數(shù)； 給水流量項的放大系數(shù)；蒸汽流量項的放大系數(shù)；h = H/Ho (Ho 為穩(wěn)定情況下的水位，H 為水位高度變化)； vwW/Dmax (W 為

44、給水流量的變化，Dmax 為最大蒸汽負(fù)荷量)； vD =D/Dmax (D 為蒸汽負(fù)荷的變化)。3.3.1 汽包水位控制對象特性給水自動調(diào)節(jié)的任務(wù)是使給水流量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，以維持汽包水位在允許的范圍內(nèi)。給水自動調(diào)節(jié)的另一個任務(wù)是保持給水穩(wěn)定。在整個控制回路中要全面考慮這兩方面的任務(wù)。在控制回路中被調(diào)參數(shù)是汽包水位（H），調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是給水調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)量是給水流量（W）。對汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生擾動的因素有蒸發(fā)量 D、爐膛熱負(fù)荷（量 M），給水量（W）。（如圖 3.4）一、蒸發(fā)量 D 擾動作用下水位對象的動態(tài)特性汽包水位在蒸汽流量擾動下的動態(tài)特性（假定給水流量不變化的情況），可以直接從式（31）導(dǎo)

45、出：d 2hdvdh2+ T1= (TWD + kDvD )T1T2(3-2)dt 2dtdt拉氏變換后可得：T T S 2 H (S) + T SH(S) = -T SV (S) + K V (S)(3-3)1 21DDD D其傳遞函數(shù)為TD S + KDH (S )(3-4)W (S ) = -02V (S )T S (T S + 1)D12上式可以用兩個動態(tài)環(huán)節(jié)的并聯(lián)來等效，即¢K 2 H (S ) 1 Ta S(3-5)W02 (S ) = V= -(S )+T¢S + 1D2K ¢ = (K T - T ) / T ；式中2D 2D1T ¢ =

46、 T / Ka1D當(dāng)蒸發(fā)量忽然增加D，給水量和量不變時，水位變化如圖 3.4（a）中所示。圖中 H1(t)直線下降，因為給水量小于蒸發(fā)量，使鍋爐中的蓄水量不斷減少，故水位不斷下降。但是由于蒸發(fā)量的增加，汽水混合物中的氣泡容積增加，另外鍋筒中也要降低，使氣泡膨脹，都導(dǎo)致水位上升，如 H2（t）所示。實際水位的變化曲線為H1(t)和 H2(t)的H(t)?？梢姡?dāng)鍋爐蒸發(fā)量增加時，雖然蒸發(fā)量大于給水量，但在一開始時，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”。當(dāng)汽水混合物中氣泡容積已與負(fù)荷相適應(yīng)時達(dá)到穩(wěn)定，水位就主要決定于物質(zhì)平衡，因給水量小于蒸發(fā)量，此

47、時水位開始下降。圖中的D是由“虛假水位”所造成的遲延，其大小決定于鍋爐的特性。二、爐膛負(fù)荷擾動（量 M 擾動）時水位對象的動態(tài)特性當(dāng)量增加M 時，鍋爐將吸收的燃量，蒸汽量增加，如果主汽閥門開度不變，鍋爐出口汽壓將提高，蒸汽輸出量也將增加。此時給水量沒變，所以水位應(yīng)該是下降的。但是由于汽水混合物中氣泡體積增大，因此也出現(xiàn)“虛假水位”現(xiàn)象，水位開始上升，然后下降，如圖 3.4（b）所示。它與圖 3.4（a）很相似，但水位上升的較少，而遲延M 較大，這是由于量增加使蒸汽量增加的同時鍋筒也提高，從而使氣泡體積的增加量減少，因而導(dǎo)致水位上升較少；另一方面隨量的增加而增加的蒸汽量有較大慣性和遲延，如圖 3

48、.4（b）中的虛線所示。M 可達(dá) 34分鐘。三、給水量（W）擾動時的水位對象的動態(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,汽包水位對象的微分方程可以表示為：d 2hdhdv+ T= TwW + K vT T1 21W Wdt 2dtdt(3-6)經(jīng)拉氏變換后可得：T T S 2 H (S ) + T SH (S ) = T SV (S ) + K V(3-7)1 21WWW W ( S )從式（37）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：H (S)TW S + KWW (S) =(3-8)10V (S)T S(T S +1)W12對于中壓鍋爐，上式

49、中 TW 的數(shù)值很小，常?？梢院雎圆挥?，因此式（38）可進(jìn)一步改寫為eH (S)W (S) =(3-9)01V (S)S(S +1)TW2式中e = KW T1 反應(yīng)速度，即給水流量改變mm/s(t/h);Vw 蒸發(fā)面以下的水容積（m3）；從式（39）可知，汽包水位在給水流量作用下的動態(tài)特性由一個流量時水位的變化速度，環(huán)節(jié)和一個一階慣性環(huán)節(jié)所組成，、T2 的數(shù)值可通過實驗測試求得，數(shù)值的大小同鍋爐的結(jié)構(gòu)有關(guān)。有些鍋爐當(dāng)給水量增加時，在較長一段時間里，汽包水位并不增加，有一較長的起始慣性段，對于這種鍋爐用式（39）描寫它的動態(tài)特性，誤差較大，這時可選用下面近似計算公式：H (S)1e-tW (S

50、) =（310）01V (S)T SWa式中給水流量擾動下的純滯后時間，它的數(shù)值對于不同結(jié)構(gòu)的鍋爐都有差別。給水量增加W 水位的反應(yīng)曲線如圖 3.4（c）所示。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。采用沸騰式省煤器，使水位特性的遲延和慣性大為增加，因為給水量的焓值較低，當(dāng)給水量突然增加時，如果熱負(fù)荷不變，則省煤器的沸騰率減小，處于省煤器中氣泡的容積減少。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。w1 約為 100200 秒。非沸騰式省煤器w2，約為 30100 秒。3.3.2 給水控制鍋爐給水系統(tǒng)中還有一個比較重要的控制回路是給水回路，因為汽包內(nèi)較高，要給鍋爐補(bǔ)水必須提供更高的，給水回路的作用是提高水壓，使水能夠正常注入汽包。但在蒸汽流量未達(dá)到滿負(fù)荷時，對給水流量的要求也不高。在老式的鍋爐系統(tǒng)中一般采用給水泵一直以工頻方式運轉(zhuǎn)，用回流閥降低水壓防止爆管，現(xiàn)在一般采用通過變頻器恒壓供水的方式控制水壓，具體實現(xiàn)方式是：系統(tǒng)下達(dá)指令由變頻器自動啟動第一臺泵運行，系統(tǒng)檢測給水管的水壓，當(dāng)變頻器頻率上升到工頻時，如水壓未達(dá)到設(shè)定的值，系統(tǒng)自動將第一臺電機(jī)切換至工頻直供電，并由變頻器拖動第二臺水泵