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1
锅炉汽包水位控制系统介绍
1.1
系统概述
< br>汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装
置的正常
工作，
严重时会导致蒸汽带水增多，
增加在管壁上的结垢和影响
蒸汽质
量。水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损<
/p>
坏汽包。
所以其值过高过低都可能造成重大事故。
它的被调量是汽包水位，
而调
节量则是给水流量，通过
对给水流量的调节
,
使汽包内部的物料达到动态平衡，
变化在允许范围之内，
由于锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量变化的
响应呈积
极特性。
但是在负荷
(
蒸气流量
)
急剧增加时，
表现却为
逆响应特性
，
即所谓的
虚假水位
，造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水<
/p>
的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。
汽包水
位控制系统，
实质上是维
持锅炉进出水量平衡的系统。
它是以水位作为水量平衡
与否的控
制指标，
通过调整进水量的多少来达到进出平衡，
将汽包水位维
持在汽
水分离界面最大的汽包中位线附近，
以提高锅炉的蒸发效
率，
保证生产安全。
由
于锅炉水位系统
是一个设有自平衡能力的被控对象，运行中存在虚假水位现象，
实际应用中可根据情况采
用水位单冲量、
水位蒸汽量双重量和水位、
蒸汽量、
给
水量三冲量的控制系统。
1.2
系统控制目标值
控制目标值：
汽包水位均匀量为：
±
220mm
，
水位控制在中间值，
< br>偏差
≤±1
0mm
在仪表盘上使
用原有的
DDZ-
Ⅲ操作器对水泵进行手动
/
自动调节控制。
1.3
系统控制模式
系统给水自动调节分为三种模式：
（
1
）单水位控制模式：只通过检测汽包水位来控制给水量
（
2
）双冲量水位
控制模式：监测汽包水位、蒸汽流量，将蒸汽流量作为前馈信
号，与汽包水位组成前馈<
/p>
—
反馈控制方式。
（
3
）三冲量水位控制模式：监测汽包水位、蒸汽流量、给
水流量，将汽包水位
作为主控编练个，
给水流量作为辅助被控变
量的串级控制系统与蒸汽流量作为前
馈信号组成前馈
—
串级反馈控制方式。
在本系统中使用的是单水
位控制模式，所有的仪表都选用电动Ⅲ型仪表，
其工作原理是：变送器将有传感器采集到
的信号转换成为
4
—
20mA
的电流信号
f
（
t
），与系统的给定值求差，产生一个误差信号
e
（
t
）送给调节器，调节器根
据误
差信号，产生一个控制信号
u(t)
，执行器接收到控制信号后
，产生相应的动
作（关小或者开大阀门），维持汽包水位的稳定。其控制方框图如图
1
所示。
r(t)
e(t)
调节器
f(t)
u(t)
执
行
器
锅炉
y(t)
变送器
图
1
汽包水位控制系统结构方框图
2
仪表选型
2.1
变送器选型
2.1.1 HR-
FT
智能浮筒液位计简介
HR-FT
系列浮筒液位计依据力平衡原理，采用最新的传感结构，使传感器
和杠杆机构合二为一，
可以直接测量浮筒在液体中受到的浮力，
很好地解决了静
压的影响，
本仪器具有耐高温、
耐高压的特点。
为解决高温高也容器内的液位的
测量
提供了良好的方法。
并且该仪器具有精度高、
可靠性好、
调整方便、
测量范
围广、经久耐用、性能价格
比高等优点。广泛应用于石油、化工、电力、食品、
水利、冶金、和污水处理等行业。该
仪表符合二线制
4
—
20mA
传输协议，为用
户提供了非常广泛的选择空间。
另外该质量的电路及传感系统，
保证了在各种应
用场合的优良性
能。
2.1.2 HR-
FT
智能浮筒液位计主要特点
（
1
）双行液晶显示，耐高温高压、抗振性能好、质量稳定、性能可靠
。
（
2
）采
用系列化设计，多种方式安装，实用面广，可安装于各种储罐和过
程罐，各种常压罐和压
力罐。
（
3
）智能化结构设计，具有参数设定、标校及故障提示功能。
（
4
）标准的二线制
4
< br>—
20mA
输出，无需专用二次仪表，可与计算机联机。
（
5
）具有
上下限报警功能，经触点放大后，可控制泵或其他连锁机构。
（
6
）具有温度补偿、软件修正、去零、中间点标校功能。
2.1.3 HR-
FT
智能浮筒液位计结构
HF-FT
系列浮筒液位计有浮筒、指示器、和传感器三部分组成如图
2<
/p>
所示：
1
为液晶指示器，
2
为传感器，
3
为浮筒。
图
2
HF-
FT
系列浮筒液位计结构图
2.1.4 HR-
FT
智能浮筒液位计工作原理
如图<
/p>
3
，仪表杠杆的末端吊有内筒，内筒所受到得福利
F1
随介质液（界面）
变动而变化。力
F1
作用在杠杆
1
上，杠杆<
/p>
1
在该力作用下，以轴封膜片为支点
（轴
封膜片一方面作为杠杆的支点，另一方面其密封作用）将力
F1
传递给
F
杠
杆
2
，杠杆
F2
的另一端与称重传感器相
连，传感器将位移检测片（衔铁）的位
移
S
（杠杆
2
传递的力
F2
作用）转换成相应的电压信号（
U
AB
）经过
A/D
转换
器，微
处理器，
D/A
转换器，信号输出电路，即完成变换过程。
图
3
HF-
FT
系列浮筒液位计传感器部分工作原理图
< br>当
S=
δ
/2
< br>时
U
CD<
/p>
=
e
2
-e
2
=0
e
2
=e
2
当
S<
δ
/2
时
e
2
>e
2
当
S>
δ
/2
时
e
2
<
br> <
br>— <
br>精度等级：
2
’
’
’’
’
’’
’<
/p>
’’
U
CD
随着
S
的减小
而增大与
U
AB
同相
U
CD
随着
S
的增大而增大与
U
AB
反相
’’
图
4 HF-
FT
系列浮筒液位计工作原理图
因为
浮筒浸没在液体的高度与所受到的浮力成正比，因此，浮力变化通过
传感器电压输出就变
化成液体的高度，并通过
A/
D
→
CPU
→
D/A
转
换成标准的
4
—
20mA
电流输出，如图
5
所示。
图
5
工作原理图
2.1.4 HR-
FT
智能浮筒液位计主要技术参数
测量范围：
0.3
6m
0.5
、
1.0
输出信号：
4
—
20mA
二线制
供电电压：
12
—
36V DC
公称压力：最大
16Mpa
工作温度：
-40
℃
—
300
< br>℃
300
℃
--600
℃（加散热片）
介质密度：液位
< br>p
≥
0.4g/cm
3
界位
p1
-p2
≥
0.1g/cm
3
外壳材料：铸铝
连接法兰：内浮筒
DN50 PN4
.0
，法兰标准
DIN2501
；外浮
筒侧法兰，法
兰标准
DN40 PN4.0
；主体法兰
DN50 FN4.0
，法兰标准
DN2501
。
电缆接口：
M2
0
×
1.5
（内螺纹）
防护等级：
IP65
负载特性：最大负载电阻
=50
×（电源电压
-12
）欧姆
=600
欧姆
上、下限报警点输出形式：集电极开路形式，最大输入电流<
/p>
100mA
，最
大开关电压
30V DC
2.1.5 HR-
FT
智能浮筒液位计安装及仪表连线图
图
6
浮筒安装示意图
图
7
仪表接线图
2.1.6 HR-
FT
智能浮筒液位计选型指南
选型表
见表
1
，
HR
—
FT
系列变送器选型表根据控制的需要和仪表的特点选
择：测量液位输出为
4
—
20mA
电流，采用侧侧式安装，最大能承受
16Mpa<
/p>
的压
力，材质为碳钢隔爆高温型，法兰接口式伴热式
DN15 PN2.5
的变送器，其具体
型号为
HR
—
FT
—
B1C4dTGF
。
表
1
HR
—
FT
系列变送器选型表
2.2
执行器选型
2.2.1 HRL
、
HRQ
系列电动执行器简介
HRL
、
HRQ
系列是一体化电动执行机构，体积小，重量轻，功能强，智能
控制内装，
操作方便，可广泛用阀门，风门管道的开关控制和调节控制。
2.2.2 HRL
、
HRQ
系列电动执行器结构
HRL
< br>、
HRQ
系列执行机构电器部件布线严谨并与传动部件完
全隔开，提高
了执行机构安全可靠运行。
机械传动部件采用
CNC
加工的小齿隙密封齿轮传动，
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