工業(yè)鍋爐給水自動控制系統(tǒng)雙參數(shù)給水自動控制系統(tǒng)

在單參數(shù)給水控制的基礎上，引入蒸汽流量作為前饋信號。構成如圖2所示的雙參數(shù)給水自動控制系統(tǒng)。

雙參數(shù)給水自動控制系統(tǒng)由汽包水位變送器、蒸汽流量變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器組成。這種系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器接受汽包水位和蒸汽流量兩個信號，蒸汽流量信號是為了克服蒸汽流量擾動對 “虛假水位”影響而引入的補償信號。

這種系統(tǒng)在運行中，當蒸汽量突然減小時，按蒸汽流量信號應該關小給水調(diào)節(jié)閥，而此時“虛假水位”信號卻要開大給水調(diào)節(jié)閥，這兩個信號在調(diào)節(jié)器中是互相制約的，因此，調(diào)節(jié)器暫時基本上不會動作。只有當給水流量與蒸汽流量的不平衡引起水位上升時，調(diào)節(jié)器才發(fā)出信號。相應地減小給水流量，由于蒸汽流量信號的超前作用，可以克服“虛假水位”引起的調(diào)節(jié)器誤動作，使控制過程比較平穩(wěn)。

當給水母管壓力或汽包壓力波動時，會引起給水調(diào)節(jié)閥前后壓差的變化，使給水量在調(diào)節(jié)閥開度沒有改變的情況下也發(fā)生變化，因此，經(jīng)過一段延遲時間后，汽包水位也發(fā)生變化，這個變化過程是比較緩慢的。當水位變化后，調(diào)節(jié)器才接受水位信號，再改變給水調(diào)節(jié)閥的開度以恢復原來的給水流量。在這個控制過程中，汽包水位將有較大的動態(tài)偏差。

由此可見，雙參數(shù)單回路給水自動控制系統(tǒng)，由于有蒸汽流量信號的超前作用，可以克服“虛假水位”引起的調(diào)節(jié)器誤動作，改善了在蒸汽流量擾動下的控制品質(zhì)。但是，這種系統(tǒng)仍不能迅速消除給水流量擾動的影響。

單參數(shù)給水自動控制如圖1所示。它是汽包給水自動控制中最簡單、最基本的一種形式。它以水位為唯一的控制信號。即調(diào)節(jié)器只根據(jù)水位變化去改變給水調(diào)節(jié)閥的開啟度。這種控制系統(tǒng)由汽包、水位變送器LT、調(diào)節(jié)器LC與給水調(diào)節(jié)閥組成。當汽包水位發(fā)生變化時，水位變送器發(fā)出信號并輸入調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器將水位信號與沒定值相比較得出偏差信號，經(jīng)過運算放大后輸出控制信號，然后通過執(zhí)行機構帶動給水調(diào)節(jié)閥，對給水量進行自動控制，來保持汽包水位在允許的波動范圍內(nèi)。

中小型鍋爐的汽包相對負荷的容量較大，水位受擾動后的反映速度較慢，“虛假水位”現(xiàn)象不很嚴重，對汽包水位控制的要求不高，采用比例積分控制規(guī)律，可以實現(xiàn)無差控制，使水位的波動幅度減小，可滿足鍋爐運行的要求。

單參數(shù)給水自動控制系統(tǒng)，在鍋爐負荷變化幅度與速率很大時，受鍋爐“虛假水位”的影響，勢必會使控制質(zhì)量下降，例如蒸汽負荷增加時，水位一開始先上升，調(diào)節(jié)器只根據(jù)水位作為控制信號，就去關小調(diào)節(jié)閥而減少給水量，這個動作對鍋爐流量平衡是錯誤的，它在控制過程一開始就擴大了蒸汽流量與給水量的差值，使水位和給水量的波動幅度增大。又例如由于給水總管壓力改變等原因所造成的給水量變動時，調(diào)節(jié)器要等到水位改變后才開始動作，而在調(diào)節(jié)器動作后又要經(jīng)過一段滯后時間才能對水位發(fā)生影響，因此。水位不可避免地會發(fā)生較大的波動變化。由于單參數(shù)控制系統(tǒng)存在這些缺點，對于“虛假水位”現(xiàn)象嚴重及水位反應速度快的鍋爐不宜使用。為了改善控制品質(zhì)，滿足運行要求，需采用雙參數(shù)給水自動控制系統(tǒng)。

工業(yè)鍋爐給水自動控制系統(tǒng)，原則上可從影響被控對象動態(tài)特性的給水流量、蒸汽流量和爐膛熱負荷等主要因素中，選擇一個因素作為調(diào)節(jié)手段(即調(diào)節(jié)參數(shù))，將被控變量通過調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器構成一個閉合回路，組成給水自動控制系統(tǒng)。對鍋爐給水自動控制系統(tǒng)來說，蒸汽量及爐膛熱負荷都是由外界負荷所決定的，它必須隨時滿足外界負荷的需要。因此，只有給水量可作為給水自動控制的調(diào)節(jié)手段(調(diào)節(jié)參數(shù))。

常用的給水自動控制系統(tǒng)有以水位為唯一調(diào)節(jié)信號的單參數(shù)控制系統(tǒng)、以水位為主要調(diào)節(jié)信號，又以蒸汽流量作為補充信號的雙參數(shù)控制系統(tǒng)，又稱為雙參數(shù)給水控制系統(tǒng)、仍以水位為主要調(diào)節(jié)信號，又以蒸汽流量和給水流量作為補充信號的三參數(shù)控制系統(tǒng)，稱為三參數(shù)給水控制系統(tǒng)。

三參數(shù)給水自動控制系統(tǒng)由汽包水位、變送器LT、蒸汽流量變送器F₁T、給水流量變送器F₂T、調(diào)節(jié)器LC和給水調(diào)節(jié)閥組成，如圖3所示。

在這種控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器接受汽包水位、蒸汽流量和給水流量三個信號，進入調(diào)節(jié)器的信號極性標以“ ”的表示信號增大時調(diào)節(jié)器應使調(diào)節(jié)閥關小。因此，水位信號的極性為“ ”。因為水位信號的增大是汽包水位下降的反映，此時調(diào)節(jié)器應開大給水調(diào)節(jié)閥。同樣，蒸汽流量信號的極性也是“ ”，而給水流量信號的極性則為“-”。調(diào)節(jié)器的內(nèi)部設定信號即水位定值信號，它與水位信號相平衡，所以水位定值信號的極性應為“-”。

在這種控制系統(tǒng)中，汽包水位信號是主信號，也是校正信號，因為任何擾動引起的汽包水位變化，都會使調(diào)節(jié)器動作，而改變給水調(diào)節(jié)閥的開度，使汽包水位恢復到設定值。因此，被控變量水位信號構成的回路能消除各種內(nèi)、外擾動對水位的影響，保證汽包水位在工藝要求所允許的波動范圍內(nèi)。蒸汽流量信號為前饋信號，當蒸汽流量突然增大時，“虛假水位”現(xiàn)象要使調(diào)節(jié)器發(fā)出關小調(diào)節(jié)閥的信號，與此同時，外擾信號一蒸汽流量作為前饋信號加到調(diào)節(jié)器，使調(diào)節(jié)器發(fā)出開大給水調(diào)節(jié)閥的信號。這兩個信號相互制約，減少或抵消了“虛假水位”的影響，從而改善了控制品質(zhì)。

給水流量信號是反饋信號，它能及時反映給水流量的變化。因為當給水調(diào)節(jié)閥的開度改變或由于內(nèi)擾使給水流量變化時，給水流量信號反應很快，遲延很小(約為1～3s)，在被控變量水位還未及變化的情況下，調(diào)節(jié)器即可消除內(nèi)擾而使控制過程穩(wěn)定。因此，給水流量信號局部反饋形成的內(nèi)回路能迅速消除給水側的擾動，穩(wěn)定給水流量。例如給水流量減少，則調(diào)節(jié)器立即根據(jù)給水流量減少的信號開大給水調(diào)節(jié)閥，使給水流量維持不變，使汽包水位很少受到影響。此外，給水流量信號也是調(diào)節(jié)器動作后的反饋信號，使調(diào)節(jié)器及早知道控制的效果。

這種控制系統(tǒng)對三個信號的靜態(tài)配合有嚴格的要求，蒸汽流量信號和給水流量信號的大小應當正確選擇，通常取兩者相等，這樣在控制結束后這兩個訊號恰好抵消，被控變量水位必然等于設定值。在三參數(shù)給水自動控制系統(tǒng)中，由于引入了蒸汽流量與給水流量的控制信號，控制系統(tǒng)動作及時，所以它有較強的抗干擾能力，在較大的擾動時也能有效地控制水位的變化，顯著地改善了控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。

對于現(xiàn)代大、中型鍋爐來說、對象控制通道的遲延和飛升速度都比較大，“虛假水位”現(xiàn)象也比較嚴重，工藝上對控制質(zhì)量的要求又比較高，因此，普遍采用了具有蒸汽流量前饋信號及給水流量反饋信號和汽包水位主信號的三參數(shù)給水自動控制系統(tǒng)。 2100433B

《工業(yè)鍋爐能效限定值及能效等級》（GB 24500-2020）的修訂，有利于進一步擴大標準覆蓋范圍，適當調(diào)整標準要求，從而完善工業(yè)鍋爐能效等級、能效限定值、節(jié)能評價值及試驗條件，提高中國工業(yè)鍋爐系統(tǒng)效率。該標準的修訂將完善中國工業(yè)鍋爐系統(tǒng)節(jié)能標準體系，為從源頭上提高鍋爐效率，降低能耗，開展和規(guī)范鍋爐系統(tǒng)節(jié)能評價工作提供基礎支撐，對行業(yè)節(jié)能和評價工作意義重大。

該標準作為工業(yè)鍋爐能效等級、能效限定值、節(jié)能評價值的評價依據(jù)，是實施工業(yè)鍋爐節(jié)能監(jiān)督、節(jié)能產(chǎn)品評價工作的基礎。能效限定值是淘汰制度、行業(yè)準入制度、強制標準監(jiān)督檢查的依據(jù)。為市場準入、高耗能產(chǎn)品淘汰，編制耗能產(chǎn)品淘汰目錄、固定資產(chǎn)評估等工作提供依據(jù)。節(jié)能評價值是節(jié)能產(chǎn)品認證、節(jié)能產(chǎn)品目錄、鼓勵性財政政策、政府采購政策的依據(jù)，對實施例如自愿性的節(jié)能認證制度、政府節(jié)能采購、企業(yè)所得稅優(yōu)惠、節(jié)能產(chǎn)品推廣目錄、能效等級強制性能效標識制度、節(jié)能產(chǎn)品惠民政策、領跑者鼓勵制度等工作提供數(shù)據(jù)支撐。 2100433B

本書重點介紹我國目前常用的中小型工業(yè)鍋爐及有關三種鍋爐，因結構差異較大，運行與檢修也不相同，故分章介紹。其余各章，均屬共同性的設備與附件，故歸納綜合介紹。