锅炉中的给水控制系统

（1）单冲量控制系统

单冲量水位控制系统，它以汽包水位作为唯一的控制信号，单冲量水位控制系统由汽包、变送器、调节器、执行器及调节阀等组成。其原理是变送器将水位信号送到调节器，调节器根据实测水位和给定值的偏差，经过运算放大器后输出调节信号驱动执行器改变调节阀开度，改变锅炉上水量，使水位维持在容许的范围之内。对于水在汽包内的停留时间较长，且负荷又比较稳定的情况，“虚假水位”现象不严重，采用单冲量控制系统，进行PID调节一般就能满足生产要求。

所以，单冲量水位控制统结构简单，运行可靠，适用于水容量大，上升速度小，负荷变化不大，控制质量要求不高的小容量锅炉系统。

（2）双冲量控制系统

双冲量控制系统。它是在单冲量水位自动调节的基础上，加入蒸汽流量作为前馈信号便构成了所谓的双冲量水位控制自动调节系统。这种以锅炉汽包水位测量信号作为主控信号，以蒸汽流量信号作为前馈信号构成的“前馈一反馈”控制系统。引入蒸汽流量来校正不仅可以补偿“虚假水位”所引起的误动作，而且能使给水调节阀的动作及时，从而提高控制质量。但是双冲量汽包水位控制系统存在的问题是：控制作用不能及时反映给水方面的扰动，当给水量扰动时，控制系统等同于单冲量的控制。因此，如果给水母管压力经常波动，给水调节阀前后压差不易保持正常时，不易采用双冲量控制系统。

（3）三冲量控制系统

当代工业锅炉都向大容量高参数方向发展，一般的锅炉容量越大，汽包的容水量就越小，容许波动的蓄水量就更小，这种情况下如果给水中断，可能会出现危急水位。这样很容易因缺水在几分钟内就发生事故。如果几台锅炉并列运行还会出现几台锅炉汽包水位控制相互干扰的现象。而在双冲量水位自动控制中，对于给水量这种自发性变化不能及时反映出来，要经过一定的延时后，给水量的扰动才能通过汽包的水位变化而被发觉。此后克服扰动过程中几台锅炉的水位控制还相互影响使得控制过程非常复杂。针对双冲量控制系统的不足引入了三冲量水位控制系统。三冲量锅炉汽包给水自动控制系统，是以汽包水位为主控制信号，蒸汽流量为前馈控制信号，给水流量为反馈控制信号组成的控制系统。当负荷(蒸汽流量)突然发生变化，蒸汽流量信号能使给水调节阀一开始就向正确方向移动，即当蒸汽流量增加时，给水调节阀开大，抵消了由于“虚假水位”引起的反向误动作。当水压变化使给水流量改变时，调节器能迅速消除干扰。如给水流量减少，调节器立即根据给水流量减少的信号，开大给水阀，从而使给水量保持不变。另外，水流量信号也是调节器动作后的反馈信号，能使调节器及时知道控制信息，所以使用三冲量控制系统，能使调节器动作加快，还可以避免调节过量，减少水位波动，防止失控。

从系统方框图可以看出，三冲量水位控制系统有两个闭合回路：一个是由给水流量、给水变送器、调节器和调节阀组成的内回路；另一个是由汽包水位对象和内回路构成的主回路。蒸汽流量及其蒸汽变送器未包含在这两个闭合回路之内，但它的引入可以改善控制质量，且不影响闭合回路的稳定性。所以三冲量控制的实质是前馈加反馈的控制系统。三冲量控制系统相对单冲量和双冲量控制系统，其控制品质最好，能有效地满足系统对快速性、稳定性、准确性的要求。

（4）方案确定

通过前面的分析可以看出，控制系统越简单，系统所需的成本越低，控制效果越差。控制系统越复杂，系统所需的成本越高，控制效果越好。可以知道，对于锅炉水位的控制，采用三冲量调节有较好的控制质量，调试整定也比较方便。因此课题选用了三冲量的方法来实现给水控制。