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【摘 要】影响锅炉汽包水位变化的因素很多，因此需加强锅炉运行管理。在运行中当发现汽包水位大幅度变化时，应迅速采取措施，将水位控制在工艺范围内。同时，操作人员应认真监视水位的变化，根据工况的变化做好对汽包水位的预先调节，确保机组的安全稳定运行，避免发生事故，从而节省生产成本。本文主要对电站锅炉汽包水位监测进行了分析探讨。
【关键词】电站锅炉；汽包水位；监测
锅炉的安全关系着企业工厂的安全，更关系着员工的生命安全。而锅炉质量安全的主要决定因素就是锅炉汽包，它也是确保锅炉安全高效工作的主要部分，而汽包水位的准确可靠的测量，更是确保锅炉安全的基础环节。因此，应该选用一些技术先进、可靠性高、安全性稳定的水位测量方法，从而全面的监控水位，保证锅炉汽包的正常运转，从而确保锅炉正常工作；同时，通过锅炉汽包水位的有效测量，尽量避免非质量因素造成的锅炉停运，从而在保证锅炉安全的前提下，尽可能的降低安全风险，减小事故发生率，避免造成过大的经济损失。
一、锅炉汽包的原理及其作用
所谓汽包，其主要是位于锅炉的顶部，是一种圆筒形状的、可承受压力的一个容器，下部分是水，上部分是汽，主要接受省煤器的来水，同时还与下降的管道、水冷壁和联箱共同组成一个水循环的回路。其本质上就是让水在水冷壁中吸收热量，使之变成为汽和水的混合物质，之后这种水汽混合物汇集在汽包中，经过汽和水的分离的过程，从而经过热器输送出去饱和蒸汽。这些就是锅炉汽包的组成和工作原理。锅炉汽包的作用非常重要，其决定着锅炉的质量安全。汽包可以保证锅炉内部的水循环正常工作，也是工质加热步骤、蒸发步骤以及过热步骤之间的连接纽带；汽包还可以保证锅炉内部的蒸汽的质量更加可靠，也就是通过锅炉内部的蒸汽和水分的分离装置以及排污装置，从而确保锅炉内部的蒸汽品质更为优质；另外，汽包也可以缓解汽压的变化速度，即利用一定的水量，通过水量来达到蓄热的作用能力，从而减缓汽压的变化；最后，汽包是保证锅炉安全运行的关键，通过一些仪表监测，例如压力表、水位计、安全阀等设备，全面的控制锅炉安全，保障其正常工作。
二、水位测量仪表的误差分析
1、工作原理
在进行测量汽包联通管内的水位时，电接点水位计是经常使用到的仪表，为能够有效的测量水位，它是依据水、汽电阻率的不同特性来使用的。
2、电接点水位计的误差分析
汽包内含有的水主要是因为水受到汽水流动的干扰，内部产生了很多的气泡，平均密度设为ρsj﹤，容器中的水因为没有受到水流动的干扰，没有产生气泡。所以，在水位计中，水的密度处于饱和状态设为ρ'，因ρsj﹤小于ρ'，我们就可以看出水位计中水的位置要低过汽包水的位置。如果汽包中没有气泡，汽包中的水位就是重力水位。因为水容器会散发出热气，容器内水的温度比汽包内水的温度低，及ρ1大于ρ'，我们可以分析容器中水的位置比汽包内重力水的位置低。所以，在启用或者停止使用锅炉时，水位计中的电接点使用性才是有效的，因为汽包内中含有气量，测量起来比较困难。在进行测量中，测量出的水位其实就是重力水的水位。机组在运行的过程中，汽包水位维持相对稳定，水位仪表中设它作为零水位线，h0是水位计中的电接点，如它们之间的距离是-100～+100mm，比较准确的标高方式是汽包以零作为水初始的位置。根据上述的内容，可以计算电接点比较实际的水位h0=[h（ρ1g-ρg）/（ρg-ρng）+h]，其中，h0是汽包中的重力水的水位；在平衡容器中，水的密度是ρ1，ρ是水密度处于饱和状态；ρn是水汽密度处于饱和状态；g是重力且处于加速状态；h是表指向水位标记。电接点水位计电极之间安装距离应考虑测量筒耐压的强度，两电极之间，有一定的间距，所以不能连续指示在汽包水位，在这样的情况下产生误差是不可避免的。
3、电接点中的水位计产生误差的原因：
（1）P1受到影响。如果容器中水的温度和汽包中水的温度产生的偏差比较小，则电接点中水位计的指示值所产生的误差就会偏小。（2）汽包压力产生的影响。如果汽包受到的压力很小，电接点中水位计的指示值所产生的误差就会偏小。
4、在联通器中，安装水位计，需要注意一下方面：
（1）测量筒汽侧可以不用保温，为保证蒸汽凝结形成水，使它很容易流回测量筒。（2）水侧管需要进行保温，使测量筒内水的温度和汽包内水的温度产生的偏差比较小。（3）在汽包和测量筒中，要注意侧边连接管中的倾斜度，如果汽包中侧边的位置较高，则联通器侧边的位置就会较低，这样才能使凝结形成的水能够顺畅的流回测通管。
三、提高汽包水位测量与保护系统运行可靠性的技术措施
1、预测函数控制
随着科技的发展，新的控制技术层出不穷。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。
2、自校正控制
另一种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。
结束语
随着锅炉水位测量技术的不断发展，锅炉汽包水位的测量手段也越来越丰富，汽包水位的测量也更加精确。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，应该根据具体情况，科学、合理地选用适当的汽包水位控制系统，合理应用新技术解决偏差问题，提高水位测量的精确性。
参考文献：
[1] 张文杰。锅炉汽包水位的控制和调节[J].科学与财富，2013（9）：122。
[2] 陶文珍，周锡政。锅炉汽包水位检测与控制系统的分析及应用[J].自动化与仪表，2009，24（12）：44-47。
【关键词】电站锅炉；汽包水位；监测
锅炉的安全关系着企业工厂的安全，更关系着员工的生命安全。而锅炉质量安全的主要决定因素就是锅炉汽包，它也是确保锅炉安全高效工作的主要部分，而汽包水位的准确可靠的测量，更是确保锅炉安全的基础环节。因此，应该选用一些技术先进、可靠性高、安全性稳定的水位测量方法，从而全面的监控水位，保证锅炉汽包的正常运转，从而确保锅炉正常工作；同时，通过锅炉汽包水位的有效测量，尽量避免非质量因素造成的锅炉停运，从而在保证锅炉安全的前提下，尽可能的降低安全风险，减小事故发生率，避免造成过大的经济损失。
一、锅炉汽包的原理及其作用
所谓汽包，其主要是位于锅炉的顶部，是一种圆筒形状的、可承受压力的一个容器，下部分是水，上部分是汽，主要接受省煤器的来水，同时还与下降的管道、水冷壁和联箱共同组成一个水循环的回路。其本质上就是让水在水冷壁中吸收热量，使之变成为汽和水的混合物质，之后这种水汽混合物汇集在汽包中，经过汽和水的分离的过程，从而经过热器输送出去饱和蒸汽。这些就是锅炉汽包的组成和工作原理。锅炉汽包的作用非常重要，其决定着锅炉的质量安全。汽包可以保证锅炉内部的水循环正常工作，也是工质加热步骤、蒸发步骤以及过热步骤之间的连接纽带；汽包还可以保证锅炉内部的蒸汽的质量更加可靠，也就是通过锅炉内部的蒸汽和水分的分离装置以及排污装置，从而确保锅炉内部的蒸汽品质更为优质；另外，汽包也可以缓解汽压的变化速度，即利用一定的水量，通过水量来达到蓄热的作用能力，从而减缓汽压的变化；最后，汽包是保证锅炉安全运行的关键，通过一些仪表监测，例如压力表、水位计、安全阀等设备，全面的控制锅炉安全，保障其正常工作。
二、水位测量仪表的误差分析
1、工作原理
在进行测量汽包联通管内的水位时，电接点水位计是经常使用到的仪表，为能够有效的测量水位，它是依据水、汽电阻率的不同特性来使用的。
2、电接点水位计的误差分析
汽包内含有的水主要是因为水受到汽水流动的干扰，内部产生了很多的气泡，平均密度设为ρsj﹤，容器中的水因为没有受到水流动的干扰，没有产生气泡。所以，在水位计中，水的密度处于饱和状态设为ρ'，因ρsj﹤小于ρ'，我们就可以看出水位计中水的位置要低过汽包水的位置。如果汽包中没有气泡，汽包中的水位就是重力水位。因为水容器会散发出热气，容器内水的温度比汽包内水的温度低，及ρ1大于ρ'，我们可以分析容器中水的位置比汽包内重力水的位置低。所以，在启用或者停止使用锅炉时，水位计中的电接点使用性才是有效的，因为汽包内中含有气量，测量起来比较困难。在进行测量中，测量出的水位其实就是重力水的水位。机组在运行的过程中，汽包水位维持相对稳定，水位仪表中设它作为零水位线，h0是水位计中的电接点，如它们之间的距离是-100～+100mm，比较准确的标高方式是汽包以零作为水初始的位置。根据上述的内容，可以计算电接点比较实际的水位h0=[h（ρ1g-ρg）/（ρg-ρng）+h]，其中，h0是汽包中的重力水的水位；在平衡容器中，水的密度是ρ1，ρ是水密度处于饱和状态；ρn是水汽密度处于饱和状态；g是重力且处于加速状态；h是表指向水位标记。电接点水位计电极之间安装距离应考虑测量筒耐压的强度，两电极之间，有一定的间距，所以不能连续指示在汽包水位，在这样的情况下产生误差是不可避免的。
3、电接点中的水位计产生误差的原因：
（1）P1受到影响。如果容器中水的温度和汽包中水的温度产生的偏差比较小，则电接点中水位计的指示值所产生的误差就会偏小。（2）汽包压力产生的影响。如果汽包受到的压力很小，电接点中水位计的指示值所产生的误差就会偏小。
4、在联通器中，安装水位计，需要注意一下方面：
（1）测量筒汽侧可以不用保温，为保证蒸汽凝结形成水，使它很容易流回测量筒。（2）水侧管需要进行保温，使测量筒内水的温度和汽包内水的温度产生的偏差比较小。（3）在汽包和测量筒中，要注意侧边连接管中的倾斜度，如果汽包中侧边的位置较高，则联通器侧边的位置就会较低，这样才能使凝结形成的水能够顺畅的流回测通管。
三、提高汽包水位测量与保护系统运行可靠性的技术措施
1、预测函数控制
随着科技的发展，新的控制技术层出不穷。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。
2、自校正控制
另一种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。
结束语
随着锅炉水位测量技术的不断发展，锅炉汽包水位的测量手段也越来越丰富，汽包水位的测量也更加精确。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，应该根据具体情况，科学、合理地选用适当的汽包水位控制系统，合理应用新技术解决偏差问题，提高水位测量的精确性。
参考文献：
[1] 张文杰。锅炉汽包水位的控制和调节[J].科学与财富，2013（9）：122。
[2] 陶文珍，周锡政。锅炉汽包水位检测与控制系统的分析及应用[J].自动化与仪表，2009，24（12）：44-47。