第七章习题
7-1 汽包锅炉给水调节系统中，被调对象为什么会出现“虚假水位”的现象？在设计调节系统时采用了什么对策？
答：“虚假水位”现象主要是来自于蒸汽量的变化。

蒸汽量Ｄ扰动时，汽包水位Ｈ的变化过程同样可以从两个角度加以分析。

如果仅仅从物质平衡的角度来分析，当蒸汽量Ｄ产生一个阶跃扰动（增加），而给水量不变时，汽包水位是下降的。

如果仅仅从热平衡的角度来分析，由于随着蒸汽量的增加汽包内部的压力将下降，汽水混合物中的汽泡容积迅速增加，使汽包水位上升，当汽泡容积的增加与负荷相适应达到新的热平衡状态后，水位不再上升而保证不变。

综合上述两种角度分析的结果，对汽包而言，在其输出流量（蒸汽量）增加，输入流量（给水量）不变的情况下，汽包水位一开始不但不下降，反而上升，这种现象称为“虚假水位”，当“虚假水位”达到极值后，水位将反方向的突然快速变化，这一点在设计自动调节系统时要特别引起重视的。

显然蒸汽量是一个不可调节的量（对调节系统而言），但它是一个可测量，所以在系统中引入这些扰动信息来改善调节品质是非常必要的。

调节系统引入蒸汽流量信号D作为前馈信号，当蒸汽流量D改变时，调节作用使给水流量W同方向改变（D增加时W增加；D减少时W减少），所以这个前馈信号的引入可以有效地减少或消除“虚假水位”现象产生误动作带来的影响。

7-2 三冲量给水自动调节系统中三个“冲量”的引入，分别起到什么作用？
答：调节器依据汽包水位H、给水流量W和蒸汽流量D三个信号进行调节，称为三冲量调节系统。

其中，汽包水位信号H是调节系统的主信号，它和单冲量给水调节系统中的作用原理一样，汽包水位信号H上升时，调节作用使给水流量W减小，H下降时调节作用使W增加。

蒸汽流量信号D是调节系统引入的前馈信号，当蒸汽流量D改变时，调节作用使给水流量W同方向改变（D增加时W 增加；D减少时W减少），所以这个前馈信号的引入可以有效地减少或消除“虚假水位”现象产生误动作带来的影响。

给水流量信号W作为调节系统的反馈信号，当给水流量W发生自发性扰动时调节器立即动作，使给水流量在较短时间内恢复原有数值，汽包水位可基本不受其影响。

由于在单冲量调节系统的基础上，增加了前馈信号D和反馈信号W，使系统更有效地控制汽包水位的变化，提高了系统的调节品质。

7-3 叙述单级三冲量给水调节系统的整定步骤以及每一步的整定目的。

答：见教材p135-138。

7-4 单级给水调节系统和串级给水调节系统在调节效果上有什么主要的区别？
答：单级三冲量给水自动调节系统存在着一些不足之处：（1）分流系数αW的数值同时影响到内、外回路的稳定性，在整定参数时内、外回路相互之间并不是独立的，对整定工作带来不便。

（2）前馈信号的引入能改善调节过程的调节品质，克服“虚假水位”带来不利的影响。

但是为了实现无差调节，必须使αD等于αW，因此前馈信号的强弱程度受到了限制，不能更好地改善调节过程的调节品质。

为了解决上述存在的问题，可采用串级三冲量给水调节系统，串级三冲量给水调节系统具有内、外两个闭合回路。

内回路的作用也是迅速消除自发性的内部扰动，在外回路中作为一个快速随动的环节。

串级系统实现自动调节比单级系统更加灵活，克服静态偏差完全由主调节器实现，分流系数αD取值不必考虑静态偏差的问题，αD值可取得大一些，以利于更好地改善调节过程的调节品质。

分流系数αW 取值影响内回路的稳定性，在外回路中，可通过主调节器的δ和T i来整定，αW的影响并不大，从而使内、外回路互不影响。

7-5 全程给水控制系统对于常规的给水调节系统而言，有哪些问题必须得到解决？通常是如何解决的？
答：从常规的调节过渡到全程调节会遇到许多新的技术问题，主要有：
（1）测量信号的准确性。

测量信号准确与否是自动调节的前提，当锅炉从启动到正常运行或者从正常
运行到停炉，其蒸汽参数的变化是相当大的，汽包水位、给水流量和蒸汽流量的测量准确性必然会受到严重的影响。

为了实现全程调节，这个问题首先必须得到解决。

解决的思路是找出受影响的原因，即：哪些物理量影响测量信号的准确性，并找出它们之间的函数关系，在设计调节系统时引入这些物理量，根据函数关系在调节系统加以校正。

（2）调节系统的结构切换。

锅炉在低负荷工况下，蒸汽流量和给水流量的测量值误差很大，所以在低负荷运行时宜采用单冲量调节系统，在非低负荷工况下（一般取满负荷的25%左右为界）宜采用三冲量调节系统，所以，单冲量系统和三冲量系统的切换在全程调节系统也是必要的。

解决的方法是在调节系统中增加逻辑控制功能。

（3）调节机构的切换。

当机组负荷全程变化时，给水流量也大幅度变化，如果仅采用一种流通量的阀门已不能适应全程调节的要求，所以要根据不同的负荷适时地切换调换调节机构。

在低负荷运行时通常采用改变调节阀门的开度改变给水流量，在高负荷运行时采用改变给水泵转速改变给水流量，因此，调节阀和变速泵之间的配合和无扰动的切换在设计系统时要加以考虑。

7-6为什么要进行汽包锅炉的给水调节？
答：汽包水位反映了汽包锅炉蒸汽负荷与给水量之间的平衡关系，是锅炉运行中一个非常重要的监控参数，保持汽包水位正常是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件。

汽包水位过高，会影响汽包内汽水分离装置的正常工作，造成出口蒸汽水分过多而使过热器管壁结后，容易导致过热器烧坏，同时，也会使过热气温产生急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性。

汽包水位过低，则可能破坏锅炉水循环，造成水冷壁管烧坏而破裂。

7-7 在单级三冲量给水控制系统和串级三冲量给水控制系统中，若失去蒸汽流量信号，各应出现什么结果？
答：在单级三冲量给水控制系统中，水位等于给定值是通过蒸汽流量信号与给水流量信号的平衡关系来维持的，若失去蒸汽流量信号，则会造成调节器输入信号不平衡，使水位存在偏差，即不能维持水位等于给定值。

在串级三冲量给水控制系统中，水位等于给定值是由主回路的PI调节器来维持的，若失去蒸汽流量信号，主调节器仍可暂时维持水位等于给定值。