保持蒸汽锅炉汽包水位在正常范围内是蒸汽锅炉运行的一项重要的工艺指标和安全性指标,但由于负荷、燃烧工况及给水流量等参数时刻都在发生变化,就会导致汽包水位产生变化。水位变化超出允许范围后,一般会产生两种后果:水位过高或急剧波动会直接影响汽水分离的效果,造成蒸汽不饱和带水;汽包水位太低会使水冷壁局部过热而引发爆管事故。因此,及时、准确地测量汽包水位,并将其控制在允许范围之内对于蒸汽锅炉安全来说十分重要。
常规的汽包水位控制系统
水位控制系统由变送器、调节器、执行器和调节阀组成。测量到的真实汽包液位参数与工艺给定的液位参数在调解器里进行比较,当两者不等时,将产生偏差值;调节器接收到偏差信号后,按一定的运算规律输出控制信号以驱动执行器动作;执行器则带动调节阀门并改变阀门的开度,使供给汽包的水流量得到改变,从而使被控参数回到给定值。
变频调速器组成的汽包水位控制系统
由变频调速器、调节器(对于用单元组合仪表构成的控制系统可以省掉调节器,因为很多变频调速器都具有调节器功能)、水泵电机、变送器组成,当汽包水位发生变化时,变送器的输出信号也将发生变化,这个测量信号与给定值比较后,产生的偏差信号送给调节器,由调节器对偏差信号进行相应的运算,并把运算结果输出给变频调速器;当变频调速器接收到调节器的输出信号后,就会相应地根据信号改变水泵电机电源的频率,从而达到改变电机转速,增加或减少供水的流量,使汽包水位稳定地保持在给定的数值上。
变频器的原理是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源(50 Hz或60 Hz)变换为另一频率的电能控制装置。变频器主要采用交—直—交方式,先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源,然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机,实现电机的变速运行。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器,用与将交流电变换成直流电;中间直流环节对整流电路的输出进行平滑滤波;逆变部分为IGBT三相桥式逆变器,将直流电再逆变成交流电。
应用变频调速器控制液位就是通过改变水泵电机的供电频率改变电机的转速,从而使水泵的出水流量发生变化,达到改变汽包水位的目的。
应用变频调速器控制液位仅系统构成上就减少了执行器和调节阀。这样,在系统的造价、成本方面就有很大的减少,而且控制更简单,操作、维护更容易。这种控制系统在一些控制精度要求不是很严格、无专业仪表维护人员的中、小型锅炉中比较实用。