摘 要：本文介绍了汽包水位的重要性，阐述了给水流量的调节方法，分析了给水自动调节的相关方案。

关键词：汽包水位；给水流量；自动调节

1 汽包水位的重要性

火力发电厂汽包水位是锅炉正常运行中一个非常重要的监控参数，也是锅炉安全运行的主要条件之一，保持汽包水位正常是保证锅炉安全运行的必要条件。汽包水位过高，会使蒸汽带水而使过热器结垢，容易造成过热器超温损坏，同时也使过热器壁温产生变化。汽包水位过低，则可能破坏锅炉的水循环系统，造成水冷壁管破裂。无论汽包水位是过高还是过低，都将影响机组的安全运行。

2 给水自动调节的必要性

随着锅炉容量增大和参数的提高，锅炉蒸发受热面的热负荷显著提高，负荷变化时水位的变化速度加快。锅炉工作压力的提高，使给水管道系统相应复杂，因而对控制系统的功能和调节结构的特性要求更高，手动调节对于参数的把握、数值的测算做不到非常的准确。加之调节的延时，反馈的延时，都会给调节过程带来一定的误差。同时，手动调节的工作量非常大，运行人员调整的频率很高，工作强度很大。所以，为了减轻运行人员的劳动强度，保证锅炉的安全运行，实现给水系统的自动控制是非常必要的。

3 给水流量的调节

锅炉采用定速给水泵和变速给水泵两种方式供水。定速给水泵通过调节阀门开度，来实现给水流量的改变，为给水流量的节流调节方式。其特点是，改变阀门开度来调节给水流量，调节方式简便、可靠，但节流损失大，泵的消耗功率相对增大。由于调节阀在高压下工作，容易造成阀门的磨损和损坏。从节约能源和经济效益方面考虑，节流调节方式是不经济的。变速给水泵的优点非常多，具体如下：对给水泵的转速进行无极变速控制，控制范围较宽（25%-100%），并且可实现平滑启动，减少电机的启动功率；给水泵转速传递效率高，维护量小，并且依靠流体的阻尼作用能吸收电动机和水泵的震动和冲击，延长机械寿命；变速结构简单，执行器接受电流信号，控制勺管的位置，便于进行自动控制或远方操作。

4 给水自动调节系统的方案

给水调节系统可以有多种实施方案，其最终方案的确定除考虑热力系统布置，主机和辅机结构特性等因素外，还应确定选用的控制设备。好的控制设备功能完善、运行可靠 、系统组成方便灵活，是实现调节系统正常运行的重要条件。常用给水自动调节系统的方案有三种：

1. 给水调节器接收汽包水位H、蒸汽流量D和给水流量q三个信号，其输出信号用于调节给水流量。系统中汽包水位是被调量，称为主信号。由于引起汽包水位变化的是蒸汽流量和给水流量，所以在系统中引入了蒸汽流量和给水流量信号。其中蒸汽流量信号为前馈信号（用于消除干扰），给水流量信号称为反馈信号（用于消除内扰）。这样组成的系统称为前馈-反馈调节系统。

2. 串级三冲量给水调节系统。我厂目前主要采用了串级三冲量给水调节系统，系统采用了两个调节器。主调节器采用PI调节规律，以保证水位无静态偏差。主调节器输出信号、给水流量、蒸汽流量信号接入副调节器，其中主调节器的输出信号作为副调节器的给定值信号。副调节器一般采用比例调节规律，以保证副回路的快速性。该调节系统由两个闭合回路和前馈组成。副回路是具有近似比例特性的快速随动系统，用来克服因给水压力波动等因素引起的给水流量的自发扰动（内扰），以及当蒸汽负荷改变（外扰）时，迅速调节给水流量和蒸汽流量进行平衡。主回路的任务是校正水位偏差。与单级三冲量给水调节系统相比较，串级三冲量给水调节系统的调节质量较好。

运行中要控制好水位，就首先要做好对水位的监视工作。锅炉正常运行中，汽包水位应以就地水位计为准，参照电接点水位计的指示作为监视手段，通过保持给水流量，减温水流量和蒸汽流量之间的平衡使汽包水位保持稳定。值得注意的是：由于表计散热，汽包就地水位计所显示的水位要比汽包中的实际水位低。自然循环汽包炉的就地水位计指示与实际水位的差值约为50-100mm。水位低时偏差小些，水位高时则偏差大些，因而运行中应对就地水位计的水位进行必要的修正。为减少水位计指示的水位与汽包内实际水位的偏差，有的锅炉将汽包就地水位计的水侧下部接至汽包下降管处，使汽包就地水位计内的水能流动，以减少水位计散热后水位指示的误差。在锅炉启停过程中，由于负荷、燃烧工况频繁变动，给水调节一般采用手动调节；锅炉正常运行中应投入三冲量给水自动调节系统，经常监视各表计指示的变化情况。当水位超过正常允许的变化范围，且偏差继续增大时应及时将自动切至手动方式运行。手动调整时幅度不可过大，应防止由于大幅度调节而引起的汽包水位大幅度波动和缺水、满水事故。

3. 采用变速泵的给水调节系统。目前大型锅炉中使用的调速水泵有电动调速泵和气动调速泵两种。电动调速泵：驱动水泵旋转的原动力是定速电动机，电动机与水泵之间采用液力联轴器连接，通过改变液力联轴器中的油位高度，实现给水泵转速的改变。气动调速泵：驱动水泵旋转的动力是专用的汽轮机，通过改变汽轮机的进汽量，实现给水泵转速的改变。两种调速泵相比较：气动调速泵效率高、特性好，可直接将蒸汽的热能转变为机械能。其缺点是在机组启动和低负荷时，不能投入运行。电动调速泵在机组启动过程和低负荷运行时即可投入运行。其缺点是经过两次能量转换，效率较低。

采用变速泵滑参数运行锅炉给水调节系统的任务是：维持水位恒定，并保证泵的工作点不超出安全工作区。为此，给水调节系统应包括三个子系统：（1）汽包水位调节子系统。该子系统通过改变泵的转速控制给水流量，以维持水位稳定。（2）泵出口压力调节子系统。该系统通过改变给水调节阀的开度，控制给水泵的出口压力，以保证在安全区工作。（3）泵最小流量调节系统。该子系统通过控制在循环阀门的开或关来保证通过泵的流量不低于所规定的最小量。该子系统通常直接附设在泵的本体上。

5 调节系统的整定方法

调节质量取决于调节参数的选择。调节参数的确定称为调节系统的整定，调节系统的整定的任务就是根据调节对象的动态特性选择最佳的调节参数，以使调节过程具有最佳的品质指标。生产过程较为复杂，对调节质量要求比较高的情况下，通常采用串级调节系统。我厂采用的汽包锅炉给水自动调节系统就是串级调节系统。串级调节系统中有主回路和副回路两个调节回路，有主副两个调节器，每个调节器的参数对整个系统有影响。下面介绍几种常见的串级调节系统的整定方法。

1.逐步逼近法：先对副回路进行整定，暂时将主回路断开，按照单回路调节系统的整定方法，求取副调节器的整定参数；先将副回路投入运行，把副回路作为主回路的一个环节，即相当于主调节器等效对象的一个组成部分，然后连接主回路，此时主副回路都闭合，仍用单回路调节系统的整定方法求取主调节器的整定参数；在主回路闭合的情况下，修正副调节器的整定参数；如果调节质量未达到规定指标，再修正主调节器的整定参数。如此反复循环整定，逐步逼近最佳参数。

2.两步整定法：在主副回路都闭合，主副调节器都采用比例作用的条件下，将主调节器的比例带放在100%处，按衰减曲线法求的副调节器的比例带和震荡周期；取副调节器的比例带，用同样的方法，求的调节器的比例带和震荡周期；

3.一步整定法：如果副调节器采用比例型，并且对副回路没有严格的要求，可以按单回路的整定方法整定主调节器的参数。

6 结语

随着电厂的迅速发展，锅炉容量的增加，锅炉在生产中的作用逐步增大，锅炉的安全运行的意义进一步提高，汽包水位的自动控制就显得异常重要，我们也正在为打造适合自己厂里的、效率最高的调节方法而努力工作着。

参考文献

[1] 巨林仓 《电厂热工过程控制系统》 西安交通大学出版社 2009

[2]李永华，刘长良《火电厂锅炉系统及优化运行》中国电力出版社 2011-9-1