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变化，包括引起燃料发热量变化的种种因素；四是汽包压力的变化，压力变化对汽包水位的影响是通过汽包内部汽水系统在压力升高时的“自凝结”过程和压力降低时的“自蒸发”过程作用的。由于燃料量对汽包水位的影响有传递滞后和容积滞后，影响十分缓慢，可以略去不计。对于汽包压力的变化往往是由于蒸汽负荷变化引起的，因此，压力的变化可归到蒸汽负荷中去，所以压力变化对汽包水位的影响可略去不计。这样引起汽包水位变化的主要扰动是蒸汽流量的变化和给水量的变化。下面我们将着重分析在给水流量（称为内干扰）和蒸汽流量（称为外干扰）扰动下，汽包水位调节对象的动态特性。 4.1给水流量作用下的动态特性
如果蒸汽负荷量不变，给水流量产生变化时，汽包水位调节对象的动态方程式可近似表示为
H?s?K0?TSG?s???e..............?1?
Uw?s?S其中：S-复参数；H?s?-液位h?t?的拉氏变换；Uw?s?-给水流量Uw?t?的拉氏变换；G?s?-锅炉在给水流量变化时的数学模型；K0-反映速度，即给水流量改变单位流量时水位的变化速度；?-延迟时间。从（1）式中可看出，汽包水位在给水流量作用下的动态特性是由一个积分环节和一个延迟环节所组成。在给水流量扰动下，汽包水位响应曲线如图2所示。如把汽包及水循环系统当作单水槽对象，水位的响应曲线应该如图2的直线h1所示。考虑到给水温度低于汽包内的饱和水温度，当它进入汽包后吸收了原有的饱和水中的一部分热量，使锅炉的蒸汽产量下降。水面一下的
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汽包总体积也就相应减少，导致水位下降。对水位的影响可以用图中的曲线表示。水位的实际响应曲线是h1和h2的总和。从图2可知，响应过程有一段延迟时间?。给水的过冷度越大，纯延迟时间也越大。 4.2汽包水位在蒸汽扰动下的动态特性
在给水量不变的情况下，当负荷蒸汽量发生阶跃变化后，汽包水位调节对象的动态特性可近似表示为：
UW ?w t
h h1 h
0 ? h2 t 图2 给水扰动下的水位响应曲线 H?S?KfK2GD?S????................?2?
UD?S?ST2S?1（2）式中：UD?s?-蒸汽负荷UD(t)的拉氏变换；GD?s?-蒸汽负荷UD(t)作用下锅炉的数学模型；Kf-响应速度，即蒸
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汽变化单位流
UD?D' t h h2h t h1
量时，水位的变化速度；K2-响应曲线h2的放大系数；T2-响应曲线h2的时间常数。
在蒸汽流量扰动下，汽包水位响应曲线如图3所示。汽包水位的特性曲线可分为h1和h2两部分，图3中h1是仅考虑当蒸汽负荷增加，即用汽量增加时由于蒸汽流量和给水流量不平衡引起的水位变化；是由于蒸汽流量的扰动，改变了汽包的气压而引起“虚假水位”的 变化。“虚假水位”产生的主要原因是蒸汽流量增加，汽包内的气压下降，炉水沸点降低，使炉管和汽包混合物中的汽容积增加，体积
膨大，引起汽包水位上升。这给控制带来很大困难，在设计控制方案时，必须有效克服“虚假水位”的影响。
图3 蒸汽流量扰动下的水位响应曲线
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5.锅炉液位的控制方案的选择
5.1单冲量控制系统
单冲量控制系统（冲量一词指的是变量，单冲量即汽包液位）是采用汽包液位直接控制给水调节阀（如图4所示），它是汽包液位自动控制中最简单最基本的一种形式，是典型的单回路定值控制系统。该系统结构简单、投资少、结构易实现，用于小型低压锅炉。因为这种锅炉的蒸汽负荷比较稳定，汽包的相对容积大，用户对蒸汽的要求往往不十分严格，该控制系统若再配上一些报警联锁装置，也可以满足生产要求。
在停留时间较短，负荷变化较大时，就不能采用单冲量液位控制系统。这是因为：
1) 负荷变化时产生的“虚假液位”将使调节器反向错位动作，负荷增大时反而关小给水调节阀，当闪急汽化平息下来时，
蒸汽
LT
LC 图4 单冲量控制系统方框图
省煤器
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会使水位严重下降，产生剧烈波动，调节的动态品
质很差。
2) 负荷变化时，从负荷变化到水位下降再到调节阀动作，滞后时间太长，如果水位过程时间常数很小，偏差必然很显著。
3) 给水系统扰动时，例如给水泵压力变化，进水量立即变化，而到水位产生偏差时才使调节阀动作，同样不够及时。 5.2双冲量控制系统
在汽包的水位控制中，最主要的扰动是负荷的变化，那么引入蒸汽流量来校正，不仅可以补偿“虚假水位”所引起的误动作，而且使给水调节阀的动作及时，这就构成了双冲量控制系统。从本质上看，双冲量控制系统是一个前馈（蒸汽流量FTS）加单回路反馈控制系统构成的复合控制系统。加法器的输出=PC??S?PS+初始偏差。
如果高压蒸汽供给蒸汽透平压缩机，为保护设备，给水阀宜选用气开（F.C）阀，当蒸汽流量加大时，给水流量亦要相应增加，此时选用气开阀，加法器的输出应增加，即?S应该取正号。
如果蒸汽作为工艺生产中的热源时，为保护设备，给水阀宜选用气关（F.O）阀，当蒸汽流量加大时，给水流量亦要相应增加，此时选用气关阀，加法器的输出应减小，即?S应该取负号。
为了兼顾上述两种要求，宜选带保位装置（F.L）的给水阀，即事故状态该阀停在原位。初始偏差设置的目的是：正常负荷下，调节器和加法器的输出都能有一个比较适中