基本概念

锅炉汽包三冲量控制是一种用于控制锅炉汽包水位的先进控制策略。“三冲量” 是指汽包水位、蒸汽流量和给水流量这三个信号量。汽包水位是被控变量，蒸汽流量和给水流量是操纵变量。其目的是通过对这三个信号的综合处理，更精确地控制汽包水位，使其保持在设定的范围内。

工作原理

三冲量控制系统将这三个信号进行综合运算。在控制过程中，汽包水位信号作为主信号，它与设定水位值进行比较，产生水位偏差信号。蒸汽流量信号作为前馈信号，因为蒸汽流量的变化会直接导致汽包水位的变化。例如，当蒸汽流量突然增加时，汽包内的水位会迅速下降，所以提前根据蒸汽流量的变化来调整给水流量，可以有效地补偿这种水位变化。给水流量信号作为反馈信号，用于实时监控进入汽包的实际给水量，并且与根据水位偏差和蒸汽流量计算出的应该给水量进行比较，通过调节给水调节阀的开度来控制给水流量，使汽包水位保持稳定。

具体的控制算法可以采用比例 - 积分 - 微分（PID）控制方式。PID 控制器根据水位偏差信号、蒸汽流量前馈信号和给水流量反馈信号，计算出合适的控制输出信号，该信号用于驱动给水调节阀。例如，当水位偏差增大时，PID 控制器会增加输出信号，使给水调节阀开度增大，从而增加给水流量，促使水位回升；同时，考虑蒸汽流量的变化，如果蒸汽流量增加，前馈部分会使给水流量相应增加，以防止水位下降过多。

首先，要同时获取汽包水位信号、蒸汽流量信号和给水流量信号。汽包水位信号通常由安装在汽包上的水位传感器（如差压式水位计）来采集，它反映了汽包内实际水位的高低。蒸汽流量信号一般通过安装在蒸汽管道上的流量计（如孔板流量计、涡街流量计等）获取，用于指示蒸汽的流出速度和流量大小。给水流量信号则是由安装在给水管路上的流量计测量得到，它体现了进入汽包的给水流量。

信号采集

信号处理与控制算法

优点

通过综合三个信号进行控制，可以更精确地调节汽包水位。因为它不仅考虑了水位的偏差，还考虑了引起水位变化的主要因素（蒸汽流量）以及实际的给水情况（给水流量），使水位控制在更窄的设定范围内，从而保证锅炉的安全、稳定运行。

相比于单冲量（仅以汽包水位为控制信号）和双冲量（汽包水位和蒸汽流量）控制，三冲量控制能够更好地应对各种干扰因素。例如，当蒸汽流量发生大幅度波动（如发电机组负荷突然变化）或者给水流量出现扰动（如给水泵故障）时，由于系统同时考虑了蒸汽流量的前馈补偿和给水流量的反馈调节，汽包水位能够更快地恢复到正常水平，减少水位波动对锅炉运行的不利影响。

抗干扰能力强

提高控制精度

应用场景

广泛应用于各种工业锅炉，特别是在大型电站锅炉中，由于发电负荷经常变化，蒸汽流量波动较大，采用三冲量控制可以有效地保障锅炉汽包水位的稳定。在化工、炼油等行业的蒸汽锅炉中，也经常使用这种控制策略，以满足生产过程中对蒸汽供应的稳定性要求。