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水位控制器范文1
關鍵詞：數顯水位控制器；水位探測傳感器；干簧管水深選擇；單片機；數字顯示；繼電器；水泵
中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)02-0469-02
AT89C52 Based Digital Water Level Controller
WU Ming-bo
（Changsha City School of Electronics Industry, Changsha 410008, China）
Abstract：This electric circuit is used to control the water supply in public places . Staff workers can choose the functional switches accord? ing to the number of people using the water to control the water using reasonably to save water. This electric circuit consists of five parts : detection of water level, selection of water depth, MCU, digital display and replay control. Four normal-on reed switches H1-H4 are put in four different places in the water tank and used as water lever detection circuit. Three switches S1,S2, S3 are used as functional switches to choose the depth of the water. The nixie tube is used to show the high-low of the water level. One port of the MCU is used as the end of replay control to control the pumping. This circuit requires that when the water level reaches the lowest point, the water pump begin to pump and it won’t stop until the water level has reached the highest point. On the contrary, when the water level drops to the lowest point, the pump begins to pump (not when the water level isn’t the lowest) till the water level reaches the highest point and the cycle will be repeated continuously .
Key words: digital controller of water level; water level detection sensor; reed switch; single chip microcomputer; digital display depth se? lection; relay; water pump
該電路可用于賓館、酒店、工廠、學校等單位根據用水人數進行供水控制，從而達到節水的目的。該電路采用的水位探測傳感器是用紫銅管、常開型干簧管和帶磁鐵的塑料浮漂制作而成，經久耐用、不腐蝕、不電解水。
1電路結構
該電路由水位探測、水深選擇、單片機、數字顯示、繼電器控制等5部分組成。四個常開型干簧管H1-H4分別置于水箱里的四個不同的位置，作為水位探測電路；三個開關S1,S2,S3為功能選擇開關，作為可控水深選擇電路；S1的功能是設置水位在H1-H4之間進行高水位自動檢測控制;S2的功能是設置水位在H1-H3之間進行中水位自動檢測控制;S3的功能是設置水位在H1-H2之間進行低水位自動檢測控制。將AT89C52的p1口通過限流電阻與一個共陽極數碼管相連，用來顯示水位的高低，p3.6.做為繼電器控制端，繼電器的常開觸點作水泵的電源控制開關，常開觸點閉合時，水泵通電給水箱灌水。
2電路的工作原理
上電后，芯片自動復位并從0000H單元開始執行程序。初始化以后，芯片循環檢測P3.4,P3.5,P3.7口，即檢測功能開關S1-S3的狀態，若哪個端口被檢測為低電平，則執行相應的水位檢測程序。功能開關S1-S3的閉合和斷開會出現如下幾種情況：
1)當用水人數很多時，閉合S1，程序循環檢測水箱里不同高度的四只常開型干簧管H1-H4的狀態。當水位降低到最低位置時，H1閉合，數碼管顯示“1”，P3.6口輸出低電平，三極管導通，繼電器線圈得電，常開觸點閉合，水泵得電開始抽水；當水位上升到H2的位置時，H2閉合，數碼管顯示“2”，P3.6口保持低電平，繼電器觸點保持閉合，水泵繼續抽水；當水位上升到H3的位置時，H3閉合，數碼管顯示“3”，P3.6口保持低電平，繼電器觸點保持閉合，水泵繼續抽水；當水位上升到H4的位置時，H4閉合，數碼管顯示“4”，P3.6口輸出高電平，繼電器觸點斷開，水泵停止抽水。水箱里的水位下降時與上述情況相反。即水位下降在H4與H1之間時，P3.6口輸出高電平，水泵不抽水，直到水位下降到H1時，P3.6口才輸出低電平，三極管導通，繼電器線圈得電，常開觸點閉合，水泵得電開始抽水。
2)當用水人數比較多時，閉合S2，程序循環檢測水箱里不同高度的三只常開型干簧管H1-H3的狀態。與S1閉合時相似，當水位降低到最低位置時，H1閉合，數碼管顯示“1”，P3.6口輸出低電平，水泵得電開始抽水；此后水泵繼續抽水，直到水位上升到H3的位置時，H3閉合，數碼管顯示“3”，P3.6口輸出高電平，繼電器觸點斷開，水泵停止抽水。水箱里的水位下降時與上述情況相反。
3)當用水人數比較少時，閉合S3，程序循環檢測水箱里不同高度的兩只常開型干簧管H1-H2的狀態。當水位降低到最低位置時，H1閉合，數碼管顯示“1”，P3.6口輸出低電平，水泵得電開始抽水；當水位上升到H2的位置時，H2閉合，數碼管顯示“2”，P3.6口輸出高電平，水泵停止抽水。水箱里的水位下降時與上述情況相反。
4)當S1,S2,S3中有兩個或三個閉合，則屬于誤操作，數碼管顯示“E”，P3.6口輸出高電平，繼電器觸點斷開，水泵不抽水。
參考程序：#include
sbit H1=P3^0;
sbit H2=P3^1;
sbit H3=P3^2;
sbit H4=P3^3;
sbit S1=P3^4;
sbit S2=P3^5;
sbit S3=P3^7;
sbit shuibeng=P3^6;
void main(void)
{ unsigned char i;
P1=0xff; P3=0xff;
while(1)
{if((S1==0 && S2==0) || (S1==0 && S3==0 )|| (S2==0 && S3==0 ) )
{
shuibeng=1;
P1=0x06;
}
else
{
P1=i;
if(H1==0 && (S1==0 || S2==0 || S3==0))
{shuibeng=0;
i=0xf9;
}
if(H2==0 && (S1==0 || S2==0 || S3==0))
{ i=0xa4;
if(S3==0) shuibeng=1;
}
if(H3==0 && (S1==0 || S2==0 ))
{
i=0xb0;
if(S2==0) shuibeng =1;
} if(H4==0 && S1==0)
{ i=0x99;
shuibeng=1;
} } } }
圖1
圖2水位傳感器
參考文獻：
水位控制器范文2
關鍵詞：汽包水位；自適應模糊；PID控制；仿真
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）22-0195-03
Abstract： In the boiler， the water level control requirements are particularly high， as it relates to the security and stability of the boiler system， water level control is a nonlinear， strongly coupled multivariable systems. Fuzzy control does not depend on having a control object to establish accurate mathematical model， with small overshoot， etc. to prevent shaking. In this paper， this phenomenon a fuzzy adaptive system， and gain the MATLAB simulation. The results show that the fuzzy adaptive system for boiler water level have very good control.
Key words： Drum Level； simulation； Fuzzy adaptive PID control
1 鍋爐供水系統
1.1 鍋爐供水系統工作原理
鍋爐供水系統是由鍋爐主體、液位傳感器、給水閥和各種管道構成?？刂葡到y是通過液位傳感器返回的測量數據，去控制閥門開度的大小和開閉的時間來維持鍋爐內的水位，來保證鍋爐的水位在一個安全的范圍值之內[1]。鍋爐控制系統如圖1所示。
1.2 在給水流量作用下汽包水位的動態特性
鍋爐的輸入量就是給水量，在給水量發生變化時，汽包水位對象的微分方程式可以表示為：
2 汽包水位模糊控制自適應系統設計
自適應模糊PID控制系統，使用了性能優越的模糊控制器取代了參數無法改變的常規PID控制器，使用PID和偏差e和偏差變化率ec相結合，通過使用模糊推理對PID進行在線整定，可以得出被控對象有良好的靜、動態特性[2]。則模糊PID控制器結構如圖2所示。
3鍋爐汽包水位的自適應模糊控制系統MATLAB仿真
3.1 鍋爐汽包水位模糊控制系統仿真結構圖的搭建
模糊規則制定完成后，在SIMULINK環境下中建立智能控制系統模糊控制仿真結構圖，并對系統進行仿真實驗，在Simulink中的模糊自適應PID控制系統如下所圖7所示[6]。
鍋爐水位仿真結果的自適應模糊PID控制如圖8所示。
3.2 鍋爐汽包水位模糊控制系統的MATLAB仿真
在Simulink環境下，PID控制系統仿真框圖如圖9所示，仿真曲線如圖10所示。
在鍋爐汽包水位控制系統，通過SUMLINK建立的兩種不同形式的PID曲線，可以看出叢這兩個仿真曲線圖有些不同，采用模糊自適應控制系統的PID曲線具有更好的控制效果，比經典的PID控制器具有更快的動態響應特征，叢模糊自適應控制系統結果曲線可以很好的看出系統能很快的趨向平衡點，這就表明系統響應速度很快，超調量比較小，完成系統穩定控制的時間短，控制精度也很高，并且控制結果非常穩定。
4 結論
此項研究從鍋爐系統控制的特點出發，將鍋爐水位控制系統進行模型化分析，得出鍋爐水位控制系統在工業過程中表現出的非線性，大滯后，強耦合，不容易控制等特點的結論。此研究根據以上模型得出的結論，將PID控制和模糊控制理論相結合，彌補了傳統PID控制器難以達到理想控制效果的不足，既延續了PID控制中穩態精度高的優點，又將模糊控制融入其中，此兩種控制理論的結合，使鍋爐控制系統保持在最優的實時參數上，達到了令人滿意的控制效果。
參考文獻：
[1] 婁偉，劉向東.模糊控制在鍋爐汽包水位控制系統中的應用[J].山東農業大學，2010（1）.
[2] 李成浩.鍋爐水位PID控制與模糊控制的比較研究[J].商，2012（21）：135-135.
[3] 高俊.鍋爐汽包水位模糊控制的應用研究[J].上海應用技術學院，
[4] 張鑫.模糊PID技術在控制鍋爐汽包水位的初探[J].機械制造與自動化，2013，42（2）：170-174.
水位控制器范文3
關鍵詞:JY32水泵液位控制器;給排液雙控;枯液滿液報警;自動化給排水
中圖分類號:TU991文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)01-0018-02
近年來,隨著城市建設的發展,大規模住宅小區及標準高、功能復雜的各類建筑越來越多,居民用水需求不斷發展,工業也對供水系統提出了更高的要求。如何確保城市給排水的可靠性,已成為一個焦點問題。傳統的控制系統已經很難保證這樣復雜系統的安全可靠供水。經常出現水箱溢水、井源干枯水泵空轉等事故。本控制系統利用JY32和液位傳感器通過對水池(箱)和井源液位進行實時監控,實現給水排水雙控制、枯水溢水越限報警(停機)控制。
一、液位控制器的工作原理
JY32的接線端子如圖1所示,其中5、6為工作電源輸入AC380V或AC220V,端0、1、2、3、4為型控制器的弱電信號端子。其中,端子1、2應分別接到低位水池的上、下探頭;3、4應分別接到高位水池的上、下探頭。端子0為公共信號端。5、6、7、8、9為強電端子。其中,7、8、9為一組電隔離的輸出轉換觸點(7、8常開,8、9常閉)。通過輸入點探頭的通斷,判斷井源、水箱的液位,從而控制泵的啟停。
二、給水排水雙控
給排水的應用場合有自動給水、自動排水,或者兩者同時控制――雙控。本論文以雙控為例介紹。雙控同時控制低位水水源池(水井、地面水箱)和高位水池(水塔、樓頂水箱)。接線圖如圖2所示,其工作過程是:在低位水池水位高于1端探頭(準備開泵水位)的前提下,如果高位水池(箱)內水位下降至剛好脫開4端探頭時,則控制器端子7、8閉合啟動電泵開始供水,直至水位上升至3端探頭或低位水池水位下降至剛好脫開2端探頭時(強制停泵水位),控制器端子7、8斷開電泵停止供水。當低位水池水位高于1端探頭同時高位水池水位低于4端探頭才開始重新啟動,如此循環。需要指出的是:如果低位水池中的水源充足(水位始終能保持高于1端探頭,即1端與公共端0始終接通),則工作過程等同單獨的給水控制方式。如果低位水池水源不足,或高位水池水量消耗太大(持續缺水,4端持續與公共端0斷開),則工作過程等同于單獨的排水控制方式。通常情況下二者同時起作用。
三、枯水溢水越限報警/停機控制
有些水池要求保證既不能干枯也不能溢水。JY32可以同時檢測到枯水、溢水兩種情況并即時給出報警信號。實現方法是:將0端接公共大地,2端探頭設置在地面低位水池的最低限報警位置,3端引出探頭設置在樓頂高位水池的最高限報警位置。也可如圖3(a)所示,分別將探頭2、3設置在同一水池內最低超限水位(枯水)和最高超限水位(溢水)的位置。如水面可能存在波浪抖動,還應加裝液面防抖復位探頭1、4。則當液面低于2或高于3時,8、9閉合驅動電鈴報警(可同時引作強停泵信號),而在液面位于1、4兩點之間的正常范圍內,8、9分斷不報警。由于1、4為防抖動復位探頭,應設置探頭4略低于探頭3,探頭1略高于探頭2。一般設置防抖探頭與報警探頭之間的高差為1～3cm,略微大于實際液面波動落差。
單獨用于監控枯水或溢水的報警方式接線圖如圖3(b)、(c)所示。由于這種接線方式在液位正常及電源接通或斷開時能自動復位,而且枯水或溢水報警信號發生后能夠自動保持,故不需要設置防抖探。
四、防止空泵運轉自動給排水控制
在單獨用于給水控制的情況下,可利用JY32的空余端1、2對管道內的存水量進行監控,即在高于水泵葉輪以上的任何高度部位設置探頭1、2,從而實現引水缺乏狀態(1、2與公共端0斷開)水泵不工作(7、8分斷),同時“排水等待”指示燈亮。一般也可在高位池內比4端探頭略低3～30mm的位置范圍內,增設超低水位監控探頭1、2(2端比1端略低可起防抖穩定作用),如開機后液面不上升反而下降到了2點,便自動關機,同時排水等待指示燈“亮”表示報警信號。這種情況可能是引水漏空、管道堵塞導致水泵空抽、出水量太小,也可能是控制柜主回路、二次回路出現了故障或電機燒毀。自動排水控制方式下防止空泵運轉的原理于給水控制方式類似。其原理分別如圖4、圖5所示。
五、結語
本論文提供了利用JY32液位控制器實現給水排水同時控制,并有效的防止溢水枯水、泵空轉的方法。該方法簡單實用,可廣泛的應用于各類生活泵、消防泵、污水泵、工業泵等,為自動化給排水提供一種行之有效的方案。
參考文獻
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[2]王志勇,王雷霆,羅炳忠.給排水與采暖工程技術手冊[M].北京:中國建材工業出版社,2009.
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水位控制器范文4
關鍵詞：汛限水位；汛期過渡期；模糊集合理論；汛期隸屬度
中圖分類號：TV文獻標識碼： A 文章編號：
中圖分類號：TV213.9 文獻標識碼：A
由于降雨時空分布差異較大，使得我國不僅洪水災害頻繁、洪災損失嚴重，而且干旱缺水問題突出。為實現防汛抗早并舉，開發利用洪水資源，減害增利，更好地促進人與自然和諧共存，新時期采用全過程、全方位、多角度治水思路和理念，統籌防洪減災和興利，對洪水實施有效管理，對洪水資源進行合理配置，在保障防洪安全的同時，努力增加水資源的有效供給，維系良好的生態環境。
水庫是徑流調節的工具，同時也是存儲水資源的一種工程措施。人們運用水庫的調蓄能力，通過水利樞紐的各種建筑物及設備，按設計要求，有目的地調節控制河流的天然來水，在保障水庫本身和上下游防洪目標安全前提下，達到除害興利的目的。
水庫調度按調度的目標可分為防洪調度和興利調度。水庫防洪調度過程中，防洪和興利總是矛盾對立的，本文就防洪調度中所涉及到的汛限水位和汛期過渡期水位控制，進行了一些思考。
1 汛限水位
汛限水位是發揮水庫綜合效益的重要特征水位，是防洪和興利的結合點。
近幾年，隨著數值預報技術的快速發展，中央、各省市自治區及大型水庫氣象臺短期天氣預報的準確率大大提高，尤其是雨區的預報（小雨和中雨）提高更為明顯[1-2]。研究合理利用這些信息，突破當前水庫防洪調度的觀念，建立實時動態控制汛限水位的新理念，在保證防洪安全前提下使水庫在汛期多蓄水，緩解水資源和電力短缺的問題，充分發揮水庫的綜合效益。
確定水庫汛限水位動態控制范圍值，可先采用以下方法分別確定汛限水位動態控制上限值和下限值，然后采用包線法確定汛限水位動態控制范圍值[3]。①預報調度法。利用預報的洪水總量或峰前量或洪峰流量，在不改變水庫防洪標準，確保水庫及上、下游防洪安全前提下，改變水庫洪水調度的判別條件，確定新的汛限水位，并以此作為汛限水位動態控制上限值，原設計汛限水位作為動態控制下限值。②預泄能力約束法。利用洪水預報和降水預報的有效預見期，按照洪水起漲前庫水位必須降至原設計汛限水位的要求，根據下游河道安全泄流能力，確定汛限水位動態控制上限值，原設計汛限水位作為動態控制下限值。有效預見期必須考慮信息傳遞、決策、閘門操作所需時間。③庫容補償法。當上游或下游水庫有富余防洪庫容時，可充分利用其富余防洪庫容，并依此計算相應的汛期限制水位，作為汛限水位動態控制上限值，原設計汛限水位作為動態控制下限值。④其它方法。
值得指出的是，只有當水庫水位落在汛限水位動態控制范圍內，且處于洪水的退水期時，才存在汛限水位動態控制問題。
在2009年的“莫拉克”臺風洪水過程中，周公宅水庫采用水位動態控制方法進行調度，在臺風影響前期，利用洪水預報與降水預報的有效預見期，按照洪水起漲前，庫水位必須降至汛限水位的原則，及預報的洪峰流量、洪水總量，提前進行預泄了約300萬方水量，有效提高了防洪安全。在洪水退水期階段，根據降水預報及下游水庫防洪安全的實際情況，水庫關閉閘門，利用發電下泄水量，適當超蓄了部分水量，并采用當預報24h有中雨或中雨以上量級的降雨時，從安全角度出發，在有效預見期內的退水過程中，水庫開閘門提前預泄，盡快將水位降至汛限水位的原則，從而可以有效攔蓄洪水尾巴。
2 汛期過渡期的水位控制
水文上一般將一年分為汛期(豐水期)和非汛期(枯水期)兩大階段。目前，各地主要采用分期汛限水位法，以洪水的季節性特點為依據，將汛期劃分為幾個階段，針對不同時期采用適當的方法確定并執行各自的汛限水位。這種方法考慮了汛期水文氣象特性的分布規律，在實際中運用比較廣泛，但是這種方法沒能考慮洪水和降雨預報信息，沒有充分挖掘水庫的潛力，在固定的汛限水位約束下，出現汛期大量泄洪，汛后蓄水量偏少的現象，造成的一定程度的洪水資源的浪費。
深入探究水文分期的實質,一個流域的汛期、非汛期劃分是很不清晰的, 其原因是天然徑流現象與大氣循環和氣象變化有直接聯系。地球的自轉和公轉規律決定了大氣循環、氣象變化的周期性和漸變性, 從而影響到水文現象及其分期在年度周期內的漸變過渡過程。因此任一地區、任一流域的汛期和非汛期都是模糊現象。已往根據統計分析, 人為指定水文分期時間間隔點, 把汛期和非汛期看作時間論域上的普通集合的處理, 只能是對客觀現象的一種近似描述。要客觀合理地描述水文分期, 應該計入其模糊性特點, 把汛期和非汛期看作時間論域上的模糊集。
模糊集合分析法進行汛期分期的實質就是如何確定描述汛期的中介過渡性和隸屬函數形狀或參數。由于自然徑流現象受到地球物理及大氣循環周期性變化的影響, 每年降雨集中、徑流較豐的汛期具有產生、增長、保持、減小、消失的變化規律,因此汛期是一種升半降半分布的模糊集合。汛期模糊集合的隸屬函數可選用升半降半嶺形分布函數, 或選用升半降半正態分布函數。升半降半正態分布隸屬函數更接近模糊統計分析結果，其表達式為:
（1）
式中exp為e的指數;參數a1，a2分別是汛期開始與結束時間;參數b1，b2是采用最小二乘法進行曲線擬合而得，和過渡期控制防洪庫容與校核洪水標準的防洪庫容之比有關。
基于模糊集合論,過渡期中任意時間屬于主汛期的隸屬度是不同的, 也就是說, 過渡期中不同時間所要求的防洪庫容是不一樣的。據此, 當已知所需要的設計防洪庫容, 和研究得出的水庫汛期的相對隸屬函數, 即可完整地勾畫出過渡期防洪庫容的連續變化過程, 計算出不同時間水庫的防洪庫容，然后在確定出不同時間的水庫庫容，從而可確定水庫水位。
采用采用模糊集合分析法對汛期過渡期的水位進行控制，充分考慮了洪水發生發展變化規律，過渡期內發生較大洪水的幾率較小，適當抬高過渡期的限制水位，可以有效避免不必要的棄水現象，實現多蓄水，提高水庫的綜合利用效益。
目前，很多水庫（例如北京的密云水庫、黑龍江省的二龍山水庫等）采用模糊集合分析法對汛期過渡期的水位進行控制，使汛限水位更具可操作性， 在防洪安全的前提下，確保水庫攔蓄更多的水量。
受極端惡劣天氣影響，暴雨、臺風洪水頻發，合理控制和防御洪水災害顯得尤為重要，水庫防洪調度工作面臨新的挑戰，充分利用先進科技手段，加強技術理論創新，總結經驗教訓，全過程、全方位、多角度治理洪水， 促進人與自然和諧共存。
參考文獻：
[1] 林明智，畢寶貴，喬林.中央氣象臺短期降雨預報水平初步分析[J].應用氣象學報，1995，6(4):391-399.
水位控制器范文5
關鍵詞：鍋爐 汽包水位 調整
一、汽包水位事故的危害
汽包水位是鍋爐運行中的一個重要監控參數，維持汽包水位是保證機組安全運行的重要條件。當汽包水位過高時，由于汽包蒸汽空間減小，會增加蒸汽攜帶水分使蒸汽品質惡化，容易造成過熱器沉積鹽垢使管子過熱損壞。嚴重滿水時，會造成蒸汽大量帶水，除造成過熱汽溫急劇下降外，還會引起在蒸汽管道和汽輪機內產生嚴重水沖擊，甚至造成汽輪機葉片斷裂事故。當汽包水位過低則可能引起鍋爐水循環破壞，使水冷壁管的安全受到威脅引起水冷壁管的破裂，嚴重時會造成干鍋損壞汽包。如果出現嚴重缺水而又處理不當時，則可能造成爐管爆破，帶來更為嚴重的損害。所以鍋爐運行中對水位監視不嚴操作維護不當，或設備存在缺陷而發生缺水、滿水事故時，都會造成巨大的損失。尤其對于現代大型鍋爐，汽包容水量小，而蒸發量又大，如給水中斷而繼續運行，則只需幾十秒鐘，汽包水位計中的水位就會消失。如果不是給水中斷，而只是給水量與蒸發量不相適應，那也會在幾分鐘內發生缺水或滿水事故，由此可見，鍋爐運行中保持水位的正常是一項極為重要的工作。
二、影響水位變化的原因
鍋爐在正常運行中，水位是經常變化的。引起水位變化的原因主要有：
1.鍋爐負荷的變化
鍋爐負荷發生緩慢變化，鍋爐燃燒和給水的調整均能及時配合進行時，汽包水位的變化是不明顯的，但當負荷發生突然變化時，則會引起水位的迅速波動。如負荷突然增加，在燃燒和給水未調整之前，汽壓將迅速下降，造成爐水飽和溫度下降，汽水混合物比容增大，體積膨脹，使水位上升，形成虛假水位，但此時給水流量并沒有隨負荷增加，因而在大量蒸汽逸出水面后，水位也即隨之降低。因此，當負荷突然增加時，汽包水位的變化為先高后低。反之，當負荷突然降低時，在給水和燃燒未調整之前，汽包水位則會出現先低后高的現象。
2.燃燒工況的變化
燃燒工況的變化對汽包水位的影響也是很大的。如燃料量突然增加，鍋爐燃燒率和爐水汽化加強，體積膨脹，使水位暫時升高；由于鍋爐蒸發量的增加，而給水流量卻未變，因此繼而又即發生水位下降。鍋爐燃燒率減弱時汽包水位的變化則與此相反。
3.給水壓力的變化
如果給水系統不正常使給水壓力變化時，將使進入鍋爐的給水流量發生變化，從而引起汽包水位的波動。在其它情況不變時，給水壓力升高，將引起汽包水位升高；給水壓力下降，將引起汽包水位下降。
4.汽包相對水容積的大小
汽包的相對水容積越大，水位變化速度越慢；汽包的相對水容積越小，水位變化速度則越快。
5.設備泄漏或故障的影響
運行中如發生高壓加熱器、省煤器、水冷壁泄漏或給水系統主要設備故障等情況，都會造成汽包水位的變化。
三、汽包水位的控制與調整
說起水位的控制及調整，在正常的運行中只要解決外因，即給水量和蒸發量達到平衡就可以維持汽包水位的穩定。但在工況劇烈變化時，水位變化的決定因素就不僅僅是給水量和蒸發量的平衡了，內因所產生的虛假水位是妨礙我們正確調整水位的關鍵。
鍋爐汽包水位的調節是通過改變主給水調節閥的開度或給水泵的轉速，即通過改變給水流量來實現的。通常在正常運行時汽包水位采用調節靈敏度高、偏差小的三沖量給水自動調節系統，它把蒸汽流量作為前饋信號，給水流量作為反饋信號進行粗調節，然后把汽包水位作為主信號進行校正。而在工況急劇改變的情況下，水位自動調節將會跟蹤不上水位的實際變化，這時就需要進行手動調節。當負荷急劇增加時，起初水位上升。這時應當明確，從蒸發量與給水量不平衡的情況來看，蒸發量大于給水量，因而這時的水位上升現象是暫時的，它不可能無止境的上升，而且很快就會下降的。因而切不可立即去減少給水，而應當作好強化燃燒、恢復水位的正常。虛假水位過后應相應增加給水。
當負荷急劇降低時，水位暫時下降，則采取與上述相反的調節方法。當然，在出現虛假水位現象時，還需要根據具體情況具體對待。例如負荷急劇增加，虛假水位嚴重時，水位上升幅度很大，上升速度也很快時，還是應該先適當的減少給水，以免滿水事故的發生。帶水位即將開始下降時，再增加給水，恢復水位正常。
鍋爐在安裝完畢試運過程中有一個重要環節，即吹管。為了保證機組運行時的蒸汽品質，就需要用吹管來清除安裝時管道中的各種雜質。吹管時汽壓下降及其迅速，造成汽包壓力下降很快，爐水飽和溫度下降很快，這樣爐水急劇蒸發，產生大量汽泡，導致水位急劇上升，但這是虛假的，因為吹掃用汽量很大，就造成給水量遠遠小于蒸汽量，最終水位會急劇下降。這種情況實際調整時要在吹掃之前盡量維持較低水位，這樣吹掃時虛假水位上升會相對低些。吹掃開始后要進行大量補水，否則水位迅速下降時容易造成過低水位。
鍋爐安全門動作時水位變化跟吹管一樣，只是動作之前未能維持低水位，就需要在動作時先適當減少給水，待水位即將下降時再大量補水。
汽機跳閘時蒸汽被切斷，造成壓力急劇上升，爐水飽和溫度上升，爐水中大量汽泡凝結成水，形成虛假水位，造成水位急劇下降，但因為給水量遠遠大于蒸汽量，汽包水位很快會迅速上升。這樣需要采取先增加給水，待水位即將上升時大量減少給水的辦法。
高壓旁路開啟時水位變化與安全門動作相同，操作方法與其相同，關閉時操作方法相反。
制粉系統啟停情況屬于燃燒工況改變，強化燃燒水位先上升后下降，減弱燃燒水位先下降后上升。但是水位波動不會太大，完全可以根據水位變化反方向調整給水量，一般來說，水位自動調節系統就可以勝任，不需要進行手動調整。而機組啟停時，水位變化很復雜，但是都可以分解成上述幾個情況來對待，在不同的階段采取相應的方法。
還有一種情況就是汽水系統自身問題造成給水量與蒸發量的不平衡，比如給水系統故障造成供水量不足，鍋爐“四管泄漏”等等。就需要降低蒸發量來平衡給水量的不足，即降低鍋爐負荷。嚴重時不足以維持汽包水位穩定的，就得進行緊急停爐處理了。
四、結束語
影響汽包水位變化的因素很多，水位變化是各種因素綜合作用的結果。所以，正常運行中應認真監視各項參數及工況的變化，及時進行有關的調節，將調節工作做在水位變化之前，一旦發生水位變化時，應迅速查明引起水位變化的原因，及時分析判斷汽包水位的變化趨勢和進行必要的調節，保證汽包水位的穩定運行。
參考文獻
[1] 白國亮、鍋爐設備運行、中國電力出版社、2005.
水位控制器范文6
關鍵詞：壓力自適應；除氧器水位；節能
中圖分類號：TK223 文獻標識碼：A
0.引言
近年來隨著國家對節能環保越來越重視，各電廠都開始在節能降耗上下功夫。目前，凝結水泵已有不少機組改造為變頻泵，凝泵變頻在各新建電廠也成了主流配置。怎樣能夠控制除氧器水位在各種工況下的穩定，同時盡量減小凝結水壓力和管道阻力，充分發揮變頻泵的節能效果，是近年來一直在研究的問題。本文提出的基于壓力自適應的除氧器水位控制的節能優化策略，通過與常規的變頻控制方案對比，優化了除氧器水位控制及凝泵變頻控制策略，進一步降低了管道阻力，進一步挖掘了凝泵變頻的優藎達到了最佳的節能效果。
1.常規的除氧器水位控制策略
600MW超臨界直流機組一般配有兩臺100%變頻泵，正常運行時一用一備。凝結水流量調節閥設計有主副兩個調節閥，主閥100%流量調節，副閥30%流量調節。30%負荷以下時副調節閥單沖量調節除氧器水位，凝結水泵變頻調節凝結水母管壓力。30%負荷以上時切換至凝結水泵三沖量（除氧器水位、主給水流量、凝結水流量）調節除氧器水位，凝結水流量主調節閥通過PID閉環調節凝結水壓力，副調節閥慢慢關閉。上述控制方案可以滿足除氧器水位調節的要求，同時通過凝結水流量主調節閥的調節作用，可以有效地減小凝結水壓力，降低凝結水泵電流，達到一定的節能效果。其中存在的問題是，壓力設定值的整定一般是通過各個負荷段的試驗得出，并不是最佳值，當凝結水用戶用水量發生變化時，調門開度也隨之變化。在實際運行過程中發現，凝結水流量調節閥開度通常在一定范圍內（50%～100%）變化，仍然存在一定的節流損失，不能達到最佳的節能效果，存在優化的空間。
2.基于壓力自適應的除氧器水位控制策略
2.1 凝結水流量調節閥的控制
在低負荷段，仍然采用凝結水流量副調節閥單沖量調節除氧器水位，凝結水泵變頻調節凝結水母管壓力。升負荷到30%后，凝結水流量副調節閥慢慢關閉，凝結水流量主調節閥進入串級三沖量調節。主調節器保證水位的無靜態偏差調節，主調節器的輸出和給水流量、凝結水流量共同作為副調節器的輸入，副調節器的作用主要是通過內回路進行給水流量和凝結水流量的比值調節，并快速消除來自給水側的擾動。在工藝上凝結水流量調節閥比凝結水泵更靠近除氧器，因此用凝結水流量調節閥控制除氧器水位能夠更加快速地對除氧器水位變化做出響應，對除氧器水位控制的精度更高。
2.2 凝結水泵的壓力自適應控制
凝結水泵閉環調節凝結水母管壓力，其中凝結水流量主副調節閥開度的函數作為凝結水泵轉速的前饋信號，加快凝泵的響應速度。凝結水母管壓力設定值為負荷對應的函數，該函數可通過試驗或查詢歷史曲線得出。在壓力設定值回路中加入了一路壓力修正回路，壓力修正回路通過一個閉環的PID調節器實現。通過凝結水主調節閥的閥位與設定的最佳閥位比較，自動計算出壓力修正值，使凝結水母管壓力自動適應工況的變化，最終控制凝結水主調節閥的開度穩定在最佳開度附近。經試驗，汕尾電廠2號機組凝結水主調節閥最佳開度約為88%。即當凝結水主調節閥開度小于88%時，壓力修正值減小，凝結水母管壓力降低，為了維持除氧器水位，凝結水主調節閥開大；當凝結水主調節閥開度大于88%時，壓力修正值增大，凝結水母管壓力升高，為了維持除氧器水位，凝結水主調節閥減小。調節閥的閥位始終控制在目標值88%附近。由于凝結水流量調節閥開度、凝結水母管壓力、除氧器水位相互影響，為了防止調節作用相互耦合發生振蕩，壓力修正回路的PID調節作用要盡量減弱。由于壓力設定值可以根據調節閥開度自動修正，因此壓力設定值函數不需要整定得太精確，減小了函數整定的難度。此外，在壓力修正值回路中引入了凝結水主調節閥開度的函數作為前饋信號，當凝結水主調節閥開度大于95%時迅速提高凝結水母管壓力，彌補凝結水主調節閥接近全開時調節裕量不足的缺陷。當高加退出、凝結水用量突然增大等異常工況時，該前饋信號可以迅速提高凝結水母管壓力，維持除氧器水位不發生大的波動。
3.除氧器副調節閥的有效利用
在原控制策略中，30%負荷以上時，除氧器副調節閥全關，完全由除氧器主調門調整除氧器水位。經過試驗調整發現在機組高負荷運行時，開大除氧器副調閥能有效降低除氧器調節閥節流損失，降低管道阻力，從而降低凝泵電耗。根據試驗情況，當機組負荷450MW以上時，同樣的一臺凝泵，電流能降低10A以上，節能效果非常明顯。在保證機組安全穩定運行的前提下，初步設定機組大于60%負荷時，開啟除氧器副調節閥，具體邏輯條件如下：
（1）各機組凝泵變頻投入運行，機組負荷大于450MW、除氧器主調門開度大于80%且凝泵出口壓力大于1.6MPa時，除氧器副調閥自動緩慢開啟至全開。
（2）凝泵工頻運行時該項節能措施不起作用，所以有任一凝結水泵工頻運行、凝泵工頻試運、凝泵定期切換時需要自動關閉除氧器副調閥。
（3）機組負荷小于400MW、除氧器主調門開度小于60%或凝泵出口壓力低于1.6MPa時，除氧器副調閥自動緩慢關閉。
（4）除氧器副調閥開關速率根據運行人員要求，可由熱控人員設定調節速率。
（5）優化后除氧器副調閥不影響除氧器主調和變頻自動控制，不影響機組低負荷時（約120MW）除氧器主副調控制自動切換。
4.實際應用效果
上述控制策略在汕尾電廠1、2號機組進行了實際應用。在升負荷過程中，凝結水流量調節閥迅速全開，凝結水母管壓力在負荷函數及調節閥函數的雙重作用下快速增大，整個過程中除氧器水位波動不超過20mm。變負荷結束后，在凝結水壓力設定值修正回路PID的調節作用下，經過一段時間調整，凝結水母管壓力自動調整到最佳的目標值，凝結水流量調節閥逐漸穩定在設定值88%附近。
與常規控制策略相比，該方案既能滿足機組在各種工況下除氧器水位、凝結水母管壓力的穩定調節，同時由于凝結水流量調節閥始終處于最佳開度，凝結水母管壓力在各個負荷段可降低0.2MPa～0.5MPa，單臺凝結水泵電流降低20A～40A，進一步挖掘了凝泵變頻的節能效果。
結語
本文提出了一種基于壓力自適應的除氧器水位控制節能優化策略，當負荷大于30%時，凝結水流量調節閥的串級三沖量調節保證了除氧器水位控制的穩定，凝結水壓力的自適應控制使調節閥處于最佳開度，實現了最佳的節能效果，同時調節閥對壓力設定值的前饋作用滿足了在高加退出、凝結水用量突然增大等異常工況下的控制要求。并且，在60%負荷以上時，通過全開除氧器副調節閥，有效降低管道阻力，進一步降低凝泵電流10A左右。綜上所述，采用該技術實現了除氧器水位的穩定調節和凝結水泵最佳的節能效果。
