锅 炉 汽 包 水 位 调 节
高孝棋
关键词：汽包水位 虚假水位 给水流量 蒸汽流量
一．前言
华能福州电厂I 期2×350MW 采用1150T/H三菱-CE 单汽包辐射再热控制循环露天锅炉。经过DCS 改造采用了软操调节，汽包水位保护已投入运行，给运行人员调节水位带来一定难度，有必要对汽包水位调节进行探讨。
二．汽包结构特点
汽包内设有涡轮分离器，波形板干燥器，给水内管等部件，其特点是 便于汽水分离及干燥蒸汽。汽包几何中心线下305MM 规定为“0”水位；正常水位控制在±50MM ，报警水位为±100，超过±200出现振铃报警，水位达±300MM 且延时90S 后锅炉MFT 动作。
三．汽包水位调节原理：
1．汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的范围内变化。汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接地表示了锅炉负荷和给水的平衡关系。维持汽包水位是保持汽机和锅炉安全运行的重要条件。
2．汽包水位被控对象的扰动有四个来源，包括给水量方面的扰动为内部扰动。其余的如蒸汽负荷的扰动、燃料量的变化及汽包压力的变化等为外部扰动。其中尤以给水扰动、汽机负荷扰动和锅炉热负荷扰动较为严重。
3．下面就给水三冲量调节系统的组态图进行简要说明
在给水调节过程中可分为单冲量和三冲量两种方式，下而主要以三冲
量调节进行简要的分析。
由于蒸汽流量和燃料量的变化是经常产生的外部扰动，且是产生“虚
假水位”的根源，所以在给水控制系统里常常引入蒸汽流量、燃料量信号作
为前馈信号，以改善外部扰动时的控制品质。如上图所示，三冲量的调节回
路中主要包含有主调节器TPI 及付调节器TPI ，付调节器一般用比例规律的。
主调节器接受水位信号作为主控信号去控制付调节器。付调节器除接受主调
节器信号外，还接受给水量反馈信号和蒸汽流量信号，组成一个三冲量的串
级控制系统，其中付调节器的作用主要是通过内回路进行蒸汽流量和给水流
量的比值调节，并快速消除来自给水侧的扰动。而主调节器主要是通过付调
节器对水位进行校正，使水位保持在给定值。
当负荷变化而出现“虚假水位”时，由于采用了蒸汽流量信号，就有
一个使给水量与负荷同方向变化的信号，从而减少了由于“虚假水位”现象
而使给水量向与负荷相反方向变化的趋势，从而改变蒸汽负荷扰动下的水位
控制质量。
四．运行中的调节
汽包水位监视和调节是燃烧调节的一个重要指标。尤其在开、停机及
事故处理中监视和调节汽包水位是保证锅炉正常运行的重要因素。
1. 首先应了解虚假水位，比如燃烧率增加，锅炉汽水混合物中汽泡容
积增加，使水位上升，此时蒸发量也随之增加，加上汽压上升，部分汽泡又
凝结成水，水位将会下降，即水位先上升后下降，造成虚假水位。这时水位
调节不仅考虑汽包水位信号，应考虑三冲量信号即汽包水位、蒸汽流量、给
水流量。正常运行中给水泵根据三冲量信号进行自动调节，就已经考虑虚假
水位的因素。
2. 汽包水位变化是由于给水流量和蒸汽流量不平衡造成的，即进、出
汽包的流量偏差造成的，影响汽包水位变化的因素有汽压、燃烧率大幅度变
化，排污，安全门动作，高/低旁动作，锅炉受热面泄漏等。
3．机组启动及正常运行时的调节
3.1 启动初期，因为电泵只接受单冲量（汽包水位）信号，此时根据
汽包水位变化调节给水流量。启动过程炉水温度逐渐上升，炉水逐渐膨胀，
汽包水位也逐渐上升，因此点火前汽包应保持低水位运行。投、退重油枪，
开高/低旁时应注意虚假水位。随着负荷增加，汽泵投入运行，汽泵根据三
冲量信号调节，由于这一阶段操作频繁，工况相对不稳定，水位波动比较大，
加上负荷低，给水流量偏低，一般将汽泵切手动调节，但要根据蒸汽流量＝
（给水流量＋过热减温水流量），即以三冲量信号控制水位。五段抽汽投入
时，汽泵可能因蒸汽压力上升，出力增大，汽包水位上升，应注意。正常运
行时，小机辅汽退出时两台小机调节油压各上升约3Kpa 。
3.2 高负荷及正常运行时，两台汽泵根据三冲量指令“自动”调节汽
包水位，需要切“手动”控制时，应根据蒸汽流量＝（给水流量＋80T/H）
这一原则。
4．故障时的水位调节
一般情况下，小机调速油压1.4 kg时将
带满负荷，手动调节时应控制在这一范围内，当然各台汽泵特性不同应以其
静态曲线为准。水位波动比较大时，用“增”、“减”键将跟不上，建议用改
变油压设定值来调节油压。下面就几种常见的现象进行分析：
4.1 降负荷至175MW 以下运行时，由于给水流量低，出现外界扰动
比如投、退给煤机，锅炉定排等情况引起汽包水位波动，两台汽泵抢水，造
成两台汽泵再循环门频繁动作，可分为以下两种处理方法：
4.11 当一台汽泵再循环门关，流量250T/H左右时，将其切“手动”，
让另一台汽泵“自动”调节。汇报值长，要求多带上20MW 负荷，待水位稳
定后，调节两台汽泵平衡后投“自动”运行。
4.12 启动电泵，保持200T/H流量，将再循环门已开启的汽泵切“手
动”降低转速至1800r/m暖机状态，然另一台汽泵根据三冲量信号自动调节。
汇报值长，要求多带20MW ，待水位稳 定后将电泵负荷移至汽泵，两台汽泵
平衡后投“自动”运行。
4.2 高负荷运行时，由于切换磨煤机或煤质量突变或安全门动作等 原因引起水位波动，立即启动电泵，保持100T/H流量，将汽泵切为“手动”方式，根据蒸汽流量＝（给水流量＋80T/H）进行调节，根据需要增加电泵流量，待水位稳定后，将汽泵投“自动”，逐渐减少电泵负荷至100T/H后停止电泵运行。
4.3 由于运行的给煤机跳闸、炉膛大量掉渣等原因引起水位波动时， 水位自动调节将不正常，立即切“手动”方式控制，根据蒸汽流量＝（给水流量＋80T/H）原则进行手动调节，必要时可启动电泵加以辅助调节。
4.4 当出现下列情况时汽动给水泵转速控制将由“自动”切为“手 动”，
△L ≥17％
△F ≥200T/H
小机转速﹥6200rpm
其中：△L 为同一侧水位变送器之差
△F 为蒸汽流量与（给水流量＋减温水量）之差
此时，OT 出现相应的软报警，△L ≥17％时还会发出“双重变送
器异常”和“汽包水位异常”硬报警，立即根据蒸汽流量＝（给水流量＋ 100T/H）原则进行手动调节，查明原因通知检修处理。小机转速﹥6200rpm 时，立即启动电泵加以辅助调节，并汇报值长，要求少带20MW 负荷。迅速 查明原因并进行相应处理。
4.5 需要将小机切手动调节就是因为汽包水位波动大，小机转速与 调速油压出现大幅度波动。需要记住给水流量与负荷、小机转速、调速油压
的对应关系。在某 一负荷点因汽包水位波动大需要将小机切手动调节时，只需用“设定”方法将小机调速油压设定为某一对应值，小机转速将逐渐稳定在某一范围内，小机流量也进逐渐稳定在正常值。若此时汽包水位存在偏差，只需微调即可。水位至零时再将小机调速油压投“自动”。
4.6 启动电泵开大出口大、小阀时，当电泵电流达250A 时应暂停， 此时流量将继续上升，电泵电流将达300A 。之后再循环门关闭，电泵电流、流量下降，可根据实际需要调节出口大、小阀。
4.7 当小机切手动后，若小机转速小于3700rpm ，则“启动完成”灯 灭，小机无法投自动。只有小机出口压力大于给水母管压力的0.833倍后，小机才允许投“自动”。
五、建议
1．在给水泵再循环门上装 PID调节器（参考II 期），避免因其全开、 全关对给水流量造成太大扰动。取消延时时间，提前参与调节，既保证汽泵安全运行，也使汽包水位稳定。
2．试验以确认小机的最大安全运行流量和最大安全运行转速，以免因再 循环门内漏或阻力增加时，因小机超出力而被迫降负荷。
六、结束语
总之，调节汽包水位的方法很多，但原则一样。正常运行根据三冲量信 号自动调节；手动调节时根据蒸汽流量＝（给水流量＋80T/H）这一原则。必 要时可启动电泵加以辅助调节。
锅 炉 汽 包 水 位 调 节
高孝棋
关键词：汽包水位 虚假水位 给水流量 蒸汽流量
一．前言
华能福州电厂I 期2×350MW 采用1150T/H三菱-CE 单汽包辐射再热控制循环露天锅炉。经过DCS 改造采用了软操调节，汽包水位保护已投入运行，给运行人员调节水位带来一定难度，有必要对汽包水位调节进行探讨。
二．汽包结构特点
汽包内设有涡轮分离器，波形板干燥器，给水内管等部件，其特点是 便于汽水分离及干燥蒸汽。汽包几何中心线下305MM 规定为“0”水位；正常水位控制在±50MM ，报警水位为±100，超过±200出现振铃报警，水位达±300MM 且延时90S 后锅炉MFT 动作。
三．汽包水位调节原理：
1．汽包锅炉给水自动控制的任务是维持汽包水位在一定的范围内变化。汽包水位是锅炉运行中的一个重要的监控参数，它间接地表示了锅炉负荷和给水的平衡关系。维持汽包水位是保持汽机和锅炉安全运行的重要条件。
2．汽包水位被控对象的扰动有四个来源，包括给水量方面的扰动为内部扰动。其余的如蒸汽负荷的扰动、燃料量的变化及汽包压力的变化等为外部扰动。其中尤以给水扰动、汽机负荷扰动和锅炉热负荷扰动较为严重。
3．下面就给水三冲量调节系统的组态图进行简要说明
在给水调节过程中可分为单冲量和三冲量两种方式，下而主要以三冲
量调节进行简要的分析。
由于蒸汽流量和燃料量的变化是经常产生的外部扰动，且是产生“虚
假水位”的根源，所以在给水控制系统里常常引入蒸汽流量、燃料量信号作
为前馈信号，以改善外部扰动时的控制品质。如上图所示，三冲量的调节回
路中主要包含有主调节器TPI 及付调节器TPI ，付调节器一般用比例规律的。
主调节器接受水位信号作为主控信号去控制付调节器。付调节器除接受主调
节器信号外，还接受给水量反馈信号和蒸汽流量信号，组成一个三冲量的串
级控制系统，其中付调节器的作用主要是通过内回路进行蒸汽流量和给水流
量的比值调节，并快速消除来自给水侧的扰动。而主调节器主要是通过付调
节器对水位进行校正，使水位保持在给定值。
当负荷变化而出现“虚假水位”时，由于采用了蒸汽流量信号，就有
一个使给水量与负荷同方向变化的信号，从而减少了由于“虚假水位”现象
而使给水量向与负荷相反方向变化的趋势，从而改变蒸汽负荷扰动下的水位
控制质量。
四．运行中的调节
汽包水位监视和调节是燃烧调节的一个重要指标。尤其在开、停机及
事故处理中监视和调节汽包水位是保证锅炉正常运行的重要因素。
1. 首先应了解虚假水位，比如燃烧率增加，锅炉汽水混合物中汽泡容
积增加，使水位上升，此时蒸发量也随之增加，加上汽压上升，部分汽泡又
凝结成水，水位将会下降，即水位先上升后下降，造成虚假水位。这时水位
调节不仅考虑汽包水位信号，应考虑三冲量信号即汽包水位、蒸汽流量、给
水流量。正常运行中给水泵根据三冲量信号进行自动调节，就已经考虑虚假
水位的因素。
2. 汽包水位变化是由于给水流量和蒸汽流量不平衡造成的，即进、出
汽包的流量偏差造成的，影响汽包水位变化的因素有汽压、燃烧率大幅度变
化，排污，安全门动作，高/低旁动作，锅炉受热面泄漏等。
3．机组启动及正常运行时的调节
3.1 启动初期，因为电泵只接受单冲量（汽包水位）信号，此时根据
汽包水位变化调节给水流量。启动过程炉水温度逐渐上升，炉水逐渐膨胀，
汽包水位也逐渐上升，因此点火前汽包应保持低水位运行。投、退重油枪，
开高/低旁时应注意虚假水位。随着负荷增加，汽泵投入运行，汽泵根据三
冲量信号调节，由于这一阶段操作频繁，工况相对不稳定，水位波动比较大，
加上负荷低，给水流量偏低，一般将汽泵切手动调节，但要根据蒸汽流量＝
（给水流量＋过热减温水流量），即以三冲量信号控制水位。五段抽汽投入
时，汽泵可能因蒸汽压力上升，出力增大，汽包水位上升，应注意。正常运
行时，小机辅汽退出时两台小机调节油压各上升约3Kpa 。
3.2 高负荷及正常运行时，两台汽泵根据三冲量指令“自动”调节汽
包水位，需要切“手动”控制时，应根据蒸汽流量＝（给水流量＋80T/H）
这一原则。
4．故障时的水位调节
一般情况下，小机调速油压1.4 kg时将
带满负荷，手动调节时应控制在这一范围内，当然各台汽泵特性不同应以其
静态曲线为准。水位波动比较大时，用“增”、“减”键将跟不上，建议用改
变油压设定值来调节油压。下面就几种常见的现象进行分析：
4.1 降负荷至175MW 以下运行时，由于给水流量低，出现外界扰动
比如投、退给煤机，锅炉定排等情况引起汽包水位波动，两台汽泵抢水，造
成两台汽泵再循环门频繁动作，可分为以下两种处理方法：
4.11 当一台汽泵再循环门关，流量250T/H左右时，将其切“手动”，
让另一台汽泵“自动”调节。汇报值长，要求多带上20MW 负荷，待水位稳
定后，调节两台汽泵平衡后投“自动”运行。
4.12 启动电泵，保持200T/H流量，将再循环门已开启的汽泵切“手
动”降低转速至1800r/m暖机状态，然另一台汽泵根据三冲量信号自动调节。
汇报值长，要求多带20MW ，待水位稳 定后将电泵负荷移至汽泵，两台汽泵
平衡后投“自动”运行。
4.2 高负荷运行时，由于切换磨煤机或煤质量突变或安全门动作等 原因引起水位波动，立即启动电泵，保持100T/H流量，将汽泵切为“手动”方式，根据蒸汽流量＝（给水流量＋80T/H）进行调节，根据需要增加电泵流量，待水位稳定后，将汽泵投“自动”，逐渐减少电泵负荷至100T/H后停止电泵运行。
4.3 由于运行的给煤机跳闸、炉膛大量掉渣等原因引起水位波动时， 水位自动调节将不正常，立即切“手动”方式控制，根据蒸汽流量＝（给水流量＋80T/H）原则进行手动调节，必要时可启动电泵加以辅助调节。
4.4 当出现下列情况时汽动给水泵转速控制将由“自动”切为“手 动”，
△L ≥17％
△F ≥200T/H
小机转速﹥6200rpm
其中：△L 为同一侧水位变送器之差
△F 为蒸汽流量与（给水流量＋减温水量）之差
此时，OT 出现相应的软报警，△L ≥17％时还会发出“双重变送
器异常”和“汽包水位异常”硬报警，立即根据蒸汽流量＝（给水流量＋ 100T/H）原则进行手动调节，查明原因通知检修处理。小机转速﹥6200rpm 时，立即启动电泵加以辅助调节，并汇报值长，要求少带20MW 负荷。迅速 查明原因并进行相应处理。
4.5 需要将小机切手动调节就是因为汽包水位波动大，小机转速与 调速油压出现大幅度波动。需要记住给水流量与负荷、小机转速、调速油压
的对应关系。在某 一负荷点因汽包水位波动大需要将小机切手动调节时，只需用“设定”方法将小机调速油压设定为某一对应值，小机转速将逐渐稳定在某一范围内，小机流量也进逐渐稳定在正常值。若此时汽包水位存在偏差，只需微调即可。水位至零时再将小机调速油压投“自动”。
4.6 启动电泵开大出口大、小阀时，当电泵电流达250A 时应暂停， 此时流量将继续上升，电泵电流将达300A 。之后再循环门关闭，电泵电流、流量下降，可根据实际需要调节出口大、小阀。
4.7 当小机切手动后，若小机转速小于3700rpm ，则“启动完成”灯 灭，小机无法投自动。只有小机出口压力大于给水母管压力的0.833倍后，小机才允许投“自动”。
五、建议
1．在给水泵再循环门上装 PID调节器（参考II 期），避免因其全开、 全关对给水流量造成太大扰动。取消延时时间，提前参与调节，既保证汽泵安全运行，也使汽包水位稳定。
2．试验以确认小机的最大安全运行流量和最大安全运行转速，以免因再 循环门内漏或阻力增加时，因小机超出力而被迫降负荷。
六、结束语
总之，调节汽包水位的方法很多，但原则一样。正常运行根据三冲量信 号自动调节；手动调节时根据蒸汽流量＝（给水流量＋80T/H）这一原则。必 要时可启动电泵加以辅助调节。