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摘要：锅炉安全正常的运转是复杂的过程，从输入变量的层面进行分析发现所涉及的元素具有多样性的特点，技术含量较高。具体来说负荷的蒸汽需求量、给水量、燃料量、减温水量、送风量、引风量等要素必须控制在合理的范围内，其中任何一个要素发生变化或者出现异常，都会导致锅炉运行故障。基于此，本文简述了锅炉保持汽包正常水位的重要性，对锅炉汽包水位变化的主要原因，对加强锅炉汽包水位控制的策略进行了论述分析。
关键词：锅炉；汽包水位；重要性；变化；原因；控制；策略
随着锅炉水位测量技术的发展，锅炉汽包水位的测量手段也越来越丰富和精确。但是当前一些汽包水位控制策略考虑得并不全面，没有考虑到测量误差对整个控制系统产生负面影响。在实践过程中，需要根据具体情况，科学、合理地选用适当的汽包水位控制系统，提高水位测量的精确性。
1锅炉汽包水位正常的重要性
汽包水位是锅炉正常运行中主要的监视参数之一。水位过高，蒸汽空间缩小将会引起蒸汽带水，使蒸汽品质恶化，以致在过热器管内产生盐垢沉积，使管子过热，金属强度降低而发生爆破；满水时蒸汽大量带水，将会引起管道和汽机内产生严重的水冲击，造成设备的损坏。水位过低，将会引起水循环的破坏，使水冷壁管超温过热；严重缺水时，还可能造成更严重的设备损坏事故，因此加强对水位的监视和调整至关重要。随着锅炉容量的增加，汽包的相对水容积减少，因而大容量锅炉汽包水位的变化速度非常快。经计算600MW机组自然循环汽包锅炉的汽包水位变化200mm的飞升时间约为6-8秒。因此锅炉运行中保持水位正常是极为重要的工作。
2锅炉汽包水位变化的主要原因分析
锅炉在正常运行中的水位经常发生变化，引起水位变化的原因主要有：（1）锅炉负荷的变化。锅炉负荷发生缓慢变化，锅炉燃烧和给水的调整均能及时配合进行时，汽包水位的变化是不明显的，但当负荷发生突然变化时，则会引起水位的迅速波动。如负荷突然增加，在燃烧和给水未调整之前，汽压将迅速下降，造成炉水饱和温度下降，汽水混合物比容增大，体积膨胀，使水位上升，形成虚假水位。因此，当负荷突然增加时，汽包水位的变化为先高后低，反之，当负荷突然降低时，在给水和燃烧未调整之前，汽包水位则会出现先低后高的现象。（2）燃烧工况的变化。燃烧工况的变化对汽包水位的影响也是很大的。如燃料量突然增加，锅炉燃烧率和炉水汽化加强，体积膨胀，使水位暂时升高；由于锅炉蒸发量的增加，而给水流量却未变，因此继而又即发生水位下降。锅炉燃烧率减弱时汽包水位的变化则与此相反。（3）给水压力的变化。如果给水系统不正常使给水压力变化时，将会使进入锅炉的给水流量发生变化，从而引起汽包水位的波动。在其它情况不变时，给水压力升高，将引起汽包水位升高；给水压力下降，将引起汽包水位下降。（4）汽包相对水容积的大小。汽包的相对水容积越大，水位变化速度越慢；汽包的相对水容积越小，水位变化速度则越快。（5）设备泄漏或故障的影响。运行中如发生高压加热器、省煤器、水冷壁泄漏或给水系统主要设备故障等情况，都会造成汽包水位的变化。
3加强锅炉汽包水位控制的策略
3.1锅炉汽包水位的预测函数控制。随着科技的发展，提高了控制技术水平。预测函数控制系统能够在工业机器人的控制下实现高精确度控制。PFC的关键是结构控制的输入，这可以解决规律不明的控制输入问题，也具有很好的追踪功能和抗干扰性能。把PFC运用到锅炉汽包水位控制系统需要对负荷变化情况和对水位的影响进行充分的考虑，把蒸汽流量的信号引入PFC模型中，有很好的动态调节性。这样的控制系统能够将预测控制、串级控制和PID控制有效结合起来，充分发挥各种控制系统的优点。内回路可以迅速消除给水流量的扰动，PFC的强鲁棒性保证了蒸汽流量的系统参数变化。在设定参数方面，PFC-PID的串级水位控制系统比传统的串级控制系统更简单、方便，该系统只需要设定2个参数。
3.2锅炉汽包水位的自校正控制。此外还有汽包水位控制方式是自校正控制。此系统由受控对象、参数辨识器和控制器构成。被控制对象具有较强的非线性时，常规控制没有良好的控制效果，自校正控制系统就可以发挥其独特的作用。在这样的系统中，受控对象在初始阶段的不确定性会引起参数的变化，系统对受控对象的参数状态不断评估、反映和校正，进行实时参数调整，以达到更好的控制效果。此控制系统采用的自校正控制器来控制主汽压力和水位，在水位控制额外干扰的通道中引入随机信号，而且将外来干扰加到前馈控制中，但是，在控制的通道中要考虑非线性因素。自校正控制器对复杂的对象有比较好的控制效果，但是算法也比较烦琐。锅炉汽包水位的控制也逐步实现了智能化。其中，综合专家知识、模仿专家结局问题的智能软件系统是一个比较好的水位控制系统。在一般情况下，专家控制系统可以离线工作，也可以在线运行，能够完成实时性的任务工作，不仅能够做出相对独立的决策，也能够在得到反馈信息后做出必要的在线控制动作。根据锅炉水位的偏差和符合变化等情况，系统会根据一定的规则自动选择适合的参数，甚至能够在某些极端情况下实时控制，并且进行转接控制输出，使水位尽快回到正常的数值。在结构上，该系统是以主蒸汽流量作为前馈信息，仍是三冲量给水系统，但不同的是，它不同于普通的固定参数控制。参数不是固定的一组，而是按照水位系统动态环境的不同，模仿有经验的专家，适当地选取合适的参数进行控制，控制参数不会随着动态的变化而发生改变，这样可以有效改善控制效果。控制的参数需要根据专家的经验事先调整好，在实时控制中，控制器会根据受控对象的信息和一定的规则选取参数，这样做其控制精度更加可靠，实时性更强。在某些极端的条件下，系统能够对调节阀直接进行规则化的控制，防止系统严重恶化，把系统的值拉回正常范围。在传统系统中，如果遇到极端情况，往往需要人员手动操作，仅从这一点上看这就是一个明显的进步。但是，该系统也有不足之处——必须精确地确定对象模型，对操作者的经验要求比较高，在控制过程中，各种信号量不容易用定量的方式表示。
3.3锅炉汽包水位的神经网络控制。随着学科交流的发展，神经网络也被应用到水位控制系统中。利用神经元网络对控制系统进行优化，能够更好地适应环境的复杂变化，自动修改参数，解决了过程中自动控制的问题。这种控制方法把模型辨识、预测和优化控制与神经网络结合起来，便是系统的模型。同时，输入其测量的控制数据，选出最优化的控制数据进行管理和决策，以达到最理想的控制效果。该系统还具有很好的非线性映射能力，可以作为模拟控制对象和预估器。优化控制器的被调变量与精度往往成正比，被调变量小，控制精度就高。在提高控制精度时，常采用将控制约束量加入到控制指标中的做法。
4结束语
综上所述，影响锅炉汽包水位变化的因素较多，水位变化是各种因素综合作用的结果。所以正常锅炉运行中应认真监视各项参数及工况的变化，一旦发生水位变化时，应迅速查明引起水位变化的原因，及时分析判断汽包水位的变化趋势和进行必要的控制，保证汽包水位的稳定运行。
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