Передаточные функции объекта управления. Уровень воды в барабане котла как управляемая величина имеет геометрический характер и определяет состояние заполнения испарительной части. Он соответствует массе среды в испарительной части котла только в том случае, если плотность ее можно считать постоянной величиной.

Для измерения уровня воды в барабане применяются преимущественно устройства непрерывного действия. Соответствующие датчики выполнены либо по принципу измерения силы поддержания (поплавки, погружные тела), либо разности давления. Следует, однако, учитывать, что такие измерительные приборы’дают ошибочные результаты при разводке холодного котла.

Управляющее воздействие на уровень воды в барабане осуществляется преимущественно с помощью питательного клапана и реже путем изменения частоты вращения питательного насоса. Для обеспечения стабильной характеристики управляющего органа в некоторых случаях перепад давления на питательном клапане поддерживается постоянным с помощью отдельной системы управления.

Возмущающими воздействиями для уровня воды являются изменения расхода пара от котла и подачи топлива.

Передаточная функция для уровня воды определяется в первом приближении на основе баланса расходов воды в барабан и qnB и пара из него qno. При нарушении баланса этих расходов уровень h меняется со скоростью, прямо пропорциональной разности этих расходов и обратно пропорциональной величине, характеризующей аккумулирующую способность.

Таким образом, имеем объект управления без самовыравнивания.

Однако более точное исследование показывает, что такое состояние имеет место практически только в том случае, если питательная вода поступает в барабан с температурой кипения. Если же в барабан поступает переохлажденная или наоборот перегретая питательная вода, то в каждом из этих случаев имеет место различное состояние, как это показано на рис. 1. Более подробно эти вопросы излагаются в работе.

Автоматическое управление уровнем воды в барабане. Для управления уровнем воды в барабане небольших парогенераторов часто применяются регуляторы прямого действия поплавкового типа, причем необходимая перестановочная сила на управляющем органе питательной воды обеспечивается самим измерительным механизмом. Такие регуляторы имеют пропорциональную характеристику. Достигаемое при этом качество управления отвечает лишь умеренным требованиям.

Управление уровнем воды в более крупных барабанных котлах осуществляется в настоящее время преимущественно по так называемой трехимпульсной схеме. В результате подвода к регулятору импульсов по расходу пара и питательной воде автоматически достигается соответствие между этими величинами. Поэтому результат измерения уровня воды в барабане должен оказывать лишь корректирующее действие, для того чтобы воспрепятствовать отклонению уровня воды, вследствие возможных неточностей измерения расходов.

Рис. 1. Временные зависимости уровня воды (Л) в барабане:
а — при поступлении в барабан переохлажденной питательной воды; б — при поступлении в барабан питательной воды с температурой кипения; в—при подводе слегка перегретой питательной воды.

Рис. 2. Управление уровнем воды регулятором прямого действия.

Рис. 3. Трехимпульсная схема управления уровнем воды