张绚

摘 要：汽包在运行中，水位在不断的变化，这将直接影响加热炉的安全和炉设备的运转效率的高低，因此应始终把握汽包水位情况，对汽包水位控制系统是十分必要的。

关键词：汽包；水位；自动控制

1 汽化冷却系统的简介

汽化冷却系统由五大构件组成，即软水箱、除氧器、循环水泵、汽包和循环水管道，主要工作原理是企业用水通过炉底水梁、上升管、下降管后再不间断的回流到汽包。水在下降管中流动，而上升管中流动的则是蒸汽和水的复合物，因为水的比重要大于汽化后的水和蒸汽的混合物质，与此同时支撑整个加热炉的水梁高度要比汽包的高度要低一些，因此可以形成一种压力，压力要比阻力大，所以水流量的形成，将有一个周期模式。水经过下降管和循环泵流向炉底的装置，在底部吸收大量热量重新经过汽化，然后进入上升管路最后到达汽包当中，这便是另一种周期模式。汽包内水和汽水混合物经过进一步的分离后，蒸汽被输送到管道中，经过冷凝后的水则进入到给水泵中形成混合补水，然后进行再次循环。

2 汽包水位控制的具体分析

要想保障给水泵给水能够使汽包汽化冷却达到最大负荷，控制汽包水位十分关键，所以需要对汽包中的水位加强控制，使之在一种合理的范围之内，用来满足生产活动的需要。如果汽包水位偏高，会影响汽包内汽水分离装置的正常运转，产生大量的蒸汽和水的混合物质，蒸汽和水的混合物质将导致蒸汽的出口中含有过量的水分；如果汽包内的水位偏低，则会影响汽包内部水的循环，无法对汽包内部进行有效的冷却，导致汽包内部水冷壁温度太高，容易爆管，危害设备安全，所以汽包内部水位偏高或者偏低都会对汽包的正常运行产生极大的影响，水位的高低能否进行有效的控制，将会直接影响到加热炉能否正常的进行工作。

3 控制汽包水位的策略

加热炉的重要设备之一便是汽包，汽包能否稳定的运行，将会对生产的安全性、连续性乃至产品的质量产生影响。

为了给水量与汽包内水分的蒸发量达到一种相对平衡的状态，对汽包内的水位进行合理有效的控制便显得及其的重要，并需要让汽包内部的水位维持在工艺要求的范畴之内。因为稳定汽包水位十分重要，综合考虑影响到汽包水位的各种因素，所以要求水位调节系统应满足准确性好，可靠性高，维护性好等要求。

汽包的水位控制就是保持其内部水位保持不变，对给水泵进行精确的控制是汽包水位控制的核心步骤。如果汽包内部水位保持在最佳位置，加热炉的蒸发效率便会提高，从而能够稳定生产的运行。目前国内控制汽包水位可供选择的方式有三种，它们是单、双、三冲量模式控制。

今天，高强度棒材车间采用三冲量模式控制，三冲量水位控制系统可及时应对给水的干扰，并在蒸汽流量、给水流量的共同影响作用下，控制效果比较令人满意。

4 汽包水位控制的方法和控制过程

三冲量水位控制的实质是将汽包内的水位、水流量和蒸汽流量作为参数，以水位作为主要变量参数，水流量和蒸汽流量作为控制方式的辅助参数，气体流量作为前端信号，水流量作为后端反馈信号，除此之外还有水位和流量控制器，由这些部件构成的一种串联方式的系统控制，组成了一种前端反馈-串级控制的一种控制方式，用主回路实现自动调节水位，用副回路使水流量满足生产负荷的要求，用PLC控制器实现系统故障时的报警动作。

稳定时，给定一个水位的测量量，将水位数、蒸汽和水的流量经过加法运算得出的数据输出一个电流数值。如果蒸汽负荷增大或是输出的电流值变大，经运算后的电流值变小，则会增大给水泵的阀门开度，将会触发给水泵过度供水，出现假水位的情况，同时会增大水位调节装置的输出电流值。由于水和蒸汽信号量的方向相反，所以蒸汽调节装置输出的电流可以与水位调节装置的输出电流值互相抵消掉，从而可以局部或者全部消除此假水位现象的发生。

待以上现象结束后，汽包内部将恢复正常，水位将会随着汽化现象变低，水位调节的输出电流变小，经过加法器运算后的输出电流也会减小，这时需要给水泵投入工作，以补充汽包内水被汽化造成的汽包内水量的减少。待补充水量后，汽包内水位重新达到稳定状态，给水量和汽化量又将会重新达到平衡。若蒸汽的负荷量不变，由于给水量的变化将导致运算器的输出电流发生变化，供水泵将会自动调节供水阀门开度直到供水量恢复到需要的数值。蒸汽流量和给水量共同作用于供水泵阀门开度，可以减少汽包水位的波动并使阀门正确的运动，从而消除假水位，缩短汽包内部水位的调节时间。PLC控制器报警系统可以严密监视，一旦触发报警事件，便会上传信息到管理平台进行记录并触发相应的操作行为，当系统发生故障时，汽包内水位超过最高水位和最低水位的设定数值，并发出报警信号。

5 结论

在汽包的操作过程中，最重要的便是维持汽包水位的平衡。汽包的水位不仅仅受给水量的影响，还受到蒸汽的影响，所以便采用三冲量进行调节。三冲量调节本质上是一种串级的调节，汽包水位便是这个调节系统的总参数，在控制回路中，把水位调节器的输出信号当做串级控制装置的给定值，经加法器运算后的蒸汽流量与给水流量的差值作为串级调节器的测量值。只要测量值和给定值之间存在差异，串级调节器就会输出信号来控制进水流量的相应变化。三冲量控制实际上是前馈加反馈控制（把蒸汽流量作为前馈信号），可以提高调节质量，缩短过渡时间，改善控制系统的开静态特性，保证汽包的水位控制，防止意外事故的发生。

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