辅锅炉水位自动控制系统.pdfVIP

大型油抢辅锅护水位自动控制 锅炉是船舶动力装置中最早实现自动控制的设备之一。它包括水位自动控制、燃烧（即蒸 汽压力）自动控制、锅炉点火及燃烧时序控制等。 在蒸汽动力装置中，船用锅炉称为主锅炉，它所产生的蒸汽用于驱动船舶主机（如汽轮机 等）。它的蒸发量较大，蒸汽压力较高，对水位和蒸汽压力的变化要求比较严格，水位和蒸汽 压力不允许有较大的波动，一般采用带有积分作用调节器所组成的定值控制系统。在内燃动力 装置中所使用的锅炉称为辅锅炉。油轮辅锅炉所产生的蒸汽要加热货油，驱动甲板机械，其蒸 发量和蒸汽压力都比较大，它的工作特点接近主锅炉。货轮辅锅炉所产生的蒸汽仅用于加热柴 油机所需用的燃油、滑油及船员生活用，它的蒸发量小（一般小于 5t/h ），蒸汽压力低（一般 低于 1.0MPa)，对于水位和蒸汽压力的波动要求不太严格，一般采用双位控制。 本节仅介绍大型油轮辅锅炉水位自动控制，其蒸汽压力自动控制将在下节介绍。 一、锅炉水位控制的特点 锅炉在运行期间，炉水中有一部分是汽泡，这种汽泡不断在受热面上形成，随后脱离受热 面升起并进入锅炉的蒸汽空间。对于现代船用锅炉，水面下的总蒸汽量可达到全部水容积的 15％~20 ％。水面下的蒸汽总量与锅炉的蒸发量和汽压有关，蒸发量越大、汽压越小，水面下 的蒸汽总容积就越大，因此锅炉在稳定工况时，水位与水面下的蒸汽容积有关。锅炉在过渡工 况时，水位不仅受蒸发量和给水量的影响，而且还受水面下蒸汽容积变化的影响。特别是在负 荷突然变化的短时间内，水位的变动主要取决于水面下蒸汽容积的变化。这是因为锅炉在运行 时，炉水温度接近于锅炉压力下的饱和蒸汽温度。假如蒸汽流量突然增大，而炉膛中的燃烧情 况还未来得及随之变化，锅炉汽压就要降低，蒸汽的饱和温度也随之下降，这样会使水面下蒸 汽比容增大，造成水面下蒸汽总容积增大；另二方面，由于炉水变成过热水，将产生更多汽泡 也使水面下蒸汽容积增大。由于这种自蒸发现象，尽管在蒸汽流量大于给水量的情况下，水位 却虚假地上升。反之，当锅炉负荷突然减小时，尽管给水量大于蒸汽流量，水位会虚假地下降。 1．双冲量给水在水位自动控制中的作用 仅仅根据锅炉水位来控制给水阀开度的控制系统称为单冲量水位控制。它是连续给水自动 控制中最简单、最基本钓一种形式。在蒸汽压力较高、负荷变动较大、炉水容积相对小的情况 下，只用单冲量水位控制会在短时间内加大蒸汽流量与给水量之间的差值。这时采用双冲量的 水位控制对克服虚假水位能取得良好效果。其控制原理如图 1-4- 1 所示。它的检测装置有两个： 一个是检测水位变化的水位冲量信号3 ；另一个是检测蒸汽流量变化的蒸汽流量冲量信号4 。 这两个冲量信号都送到双冲量调节器5 。蒸汽流量信号是前馈信号，它与扰动变化大小成比例， 控制作用在扰动发生的同时就产生，而不是等到扰动引起被控量发生波动后才产生，因此采用 前馈控制可以改善控制的质量。对于双冲量给水自动控制系统，当蒸汽流量发生变化时，就给 调节器发去一个信号，使给水量和蒸汽量同方向变化，因此可以减小或抵消由于虚假水位现象 而使给水量与蒸汽流量相反方向变化的误动作，使调节阀一开始就向正确的方向移动，从而减 小了给水量和水位的波动，缩短了调节时间，可以改善水位的控制品质。 船用水管主锅炉，常采用双冲量，甚至是三冲量（水位、蒸汽流量和给水量作为调节器的 输入量）的给水调节器。而船用辅锅炉，大多数采用单冲量或双冲量水位控制系统。 2 ．双回路给水在水位自动控制中的作用 油轮锅炉给水系统通常由汽轮机 给水泵从热水井把水抽出来，经给水 调节阀打进锅炉里去。控制给水量可 通过改变给水阀的开度来实现。通过 给水阀的给水流量G 与给水阀的流通 面积 F 和给水阀前后压差△p 有关， 它们之间的关系如下 G mF P 式中，μ称为流量系数，给水系统选 定以后它是一个常数。改变给水阀的 开度实际上就是改变给水阀的流通面 积 F 。从上式可知，只有在给水阀前 后压差△p 基本不变的情况下，给水流 量G 才能与给水阀的流通面积F 成比 例。但对汽轮机给水泵来说，如果蒸汽调节 阀开度不变，则泵浦的排量基本不变，不管 开大或关小给水阀，进入锅炉的给水量基本 上是不变的，因此仅仅改变给水阀的开度往 往达不到控制给水量的目的。这样，锅炉水 位连续自动控制系统除了具有根据水位偏差 和蒸汽流量双冲量来控制给水阀开度的水位 控制回路外，还应设有维持给水阀前后压差 恒定的给水差压控制