轮机自动化4 大型油轮付锅炉水位自动控制

锅炉是船舶动力装置中最早实现自动控制的设备之一。它包括水位自动控制、燃烧（即蒸汽压力）自动控制、锅炉点火及燃烧时序控制等。

在蒸汽动力装置中，船用锅炉称为主锅炉，它所产生的蒸汽用于驱动船舶主机（如汽轮机等）。它的蒸发量较大，蒸汽压力较高，对水位和蒸汽压力的变化要求比较严格，水位和蒸汽压力不允许有较大的波动，一般采用带有积分作用调节器所组成的定值控制系统。在内燃动力装置中所使用的锅炉称为辅锅炉。油轮辅锅炉所产生的蒸汽要加热货油，驱动甲板机械，其蒸发量和蒸汽压力都比较大，它的工作特点接近主锅炉。货轮辅锅炉所产生的蒸汽仅用于加热柴油机所需用的燃油、滑油及船员生活用，它的蒸发量小（一般小于5t/h），蒸汽压力低（一般低于1.0MPa)，对于水位和蒸汽压力的波动要求不太严格，一般采用双位控制。

本节仅介绍大型油轮辅锅炉水位自动控制，其蒸汽压力自动控制将在下节介绍。

一、锅炉水位控制的特点

锅炉在运行期间，炉水中有一部分是汽泡，这种汽泡不断在受热面上形成，随后脱离受热面升起并进入锅炉的蒸汽空间。对于现代船用锅炉，水面下的总蒸汽量可达到全部水容积的15％~20％。水面下的蒸汽总量与锅炉的蒸发量和汽压有关，蒸发量越大、汽压越小，水面下的蒸汽总容积就越大，因此锅炉在稳定工况时，水位与水面下的蒸汽容积有关。锅炉在过渡工况时，水位不仅受蒸发量和给水量的影响，而且还受水面下蒸汽容积变化的影响。特别是在负荷突然变化的短时间内，水位的变动主要取决于水面下蒸汽容积的变化。这是因为锅炉在运行时，炉水温度接近于锅炉压力下的饱和蒸汽温度。假如蒸汽流量突然增大，而炉膛中的燃烧情况还未来得及随之变化，锅炉汽压就要降低，蒸汽的饱和温度也随之下降，这样会使水面下蒸汽比容增大，造成水面下蒸汽总容积增大；另二方面，由于炉水变成过热水，将产生更多汽泡也使水面下蒸汽容积增大。由于这种自蒸发现象，尽管在蒸汽流量大于给水量的情况下，水位却虚假地上升。反之，当锅炉负荷突然减小时，尽管给水量大于蒸汽流量，水位会虚假地下降。

1．双冲量给水在水位自动控制中的作用

仅仅根据锅炉水位来控制给水阀开度的控制系统称为单冲量水位控制。它是连续给水自动控制中最简单、最基本钓一种形式。在蒸汽压力较高、负荷变动较大、炉水容积相对小的情况下，只用单冲量水位控制会在短时间内加大蒸汽流量与给水量之间的差值。这时采用双冲量的水位控制对克服虚假水位能取得良好效果。其控制原理如图1-4-1所示。它的检测装置有两个：一个是检测水位变化的水位冲量信号3；另一个是检测蒸汽流量变化的蒸汽流量冲量信号4。这两个冲量信号都送到双冲量调节器5。蒸汽流量信号是前馈信号，它与扰动变化大小成比例，控制作用在扰动发生的同时就产生，而不是等到扰动引起被控量发生波动后才产生，因此采用前馈控制可以改善控制的质量。对于双冲量给水自动控制系统，当蒸汽流量发生变化时，就给调节器发去一个信号，使给水量和蒸汽量同方向变化，因此可以减小或抵消由于虚假水位现象而使给水量与蒸汽流量相反方向变化的误动作，使调节阀一开始就向正确的方向移动，从而减小了给水量和水位的波动，缩短了调节时间，可以改善水位的控制品质。

船用水管主锅炉，常采用双冲量，甚至是三冲量（水位、蒸汽流量和给水量作为调节器的输入量）的给水调节器。而船用辅锅炉，大多数采用单冲量或双冲量水位控制系统。

2．双回路给水在水位自动控制中的作用 油轮锅炉给水系统通常由汽轮机给水泵从热水井把水抽出来，经给水调节阀打进锅炉里去。控制给水量可通过改变给水阀的开度来实现。通过给水阀的给水流量G与给水阀的流通面积F和给水阀前后压差△p有关，它们之间的关系如下

G=µF∆P

式中，μ称为流量系数，给水系统选定以后它是一个常数。改变给水阀的开度实际上就是改变给水阀的流通面积F。从上式可知，只有在给水阀前后压差△p基本不变的情况下，给水流量G才能与给水阀的流通面积F成比

例。但对汽轮机给水泵来说，如果蒸汽调节阀开度不变，则泵浦的排量基本不变，不管开大或关小给水阀，进入锅炉的给水量基本上是不变的，因此仅仅改变给水阀的开度往往达不到控制给水量的目的。这样，锅炉水位连续自动控制系统除了具有根据水位偏差和蒸汽流量双冲量来控制给水阀开度的水位控制回路外，还应设有维持给水阀前后压差恒定的给水差压控制回路。这样，给水量就直接与给水阀的开度成比例了。其控制原理如图1-4-2所示。

若锅炉水位低于给定值，水位调节器1输出的控制信号开大给水阀3。由于给水阀开大使其前后压差减小，给水差压调节器输出的控制信号开大蒸汽调节阀4，提高汽轮机给水泵的转速，使给水阀前后压差保持恒定。有的锅炉还有给水温度控制，如果、给水系统用除氧器代替给水加热器，则还要有除氧器压力和水位控制。

二、某油轮辅锅炉水位自动控制系统的组成及工作原理

某油轮辅锅炉给水控制采用的是双冲量水位自动控制系统，在系统中还设有给水差压控制回路，图1-4-3示出了该水位自动控制系统的原理图。

此锅炉水位自动控制系统主要是由水位差压变送器1、水位调节器2、气动计算器3、蒸

汽流量变送器4、给水调节阀5、给水差压变送器6、给水差压调节器7等主要部分组成。锅炉水位的变化是由气动变压变送器1测量的。蒸汽流量的变化也就是锅炉负荷的变化，则由蒸汽流量变送器（气动差压变送器）来测量。系统中水位变送器1的作用是将锅炉水位的变化量转变成标准气压信号送到气动水位调节器2中。水位调节器的作用是将变送器1的输出信号经比例积分的反作用处理后，送到气动计算器的通道A中。气动计算器具有如下功能

P=B+K(A一C)

式中：P——计算器的输出气压信号；

A——锅炉水位调节器的输出信号； B——蒸汽流量变送器的输出信号； K——系统常数，此处K=2；

C——仪表制造常数，本仪表为50%（0.06MPa）。

如果锅炉的负荷保持不变，则蒸汽流量变送器输出的气压信号B将是一个恒定值，此恒定值使给水控制阀在计算器的作用下有一个相应的开度，以保持恒定的水位。而这恒定的水位要保持在锅炉正常水位的中间值，水位调节器的输出必须是在50%的值上（0.06MPa)，故有K(A一C)=2×(50一50)=0。

由此可见，在锅炉负荷不变的条件下，锅炉的正常供水量仅取决于锅炉的负荷量，也就是说锅炉给水阀的开度是由蒸汽流量的大小来决定的。而在变负荷条件下，锅炉的水位是在不断变化的。如随着负荷的变化在某一时刻给水量大于负荷量，锅炉中的水位将随之上升而引起水位调节器的输出信号减小并小于50%(0.06MPa)，在这种情况下K(A－C）将会是负值，即有P

＜B，也就是计算器的输出将逐渐减小，使给水阀趋于关小，直到建立新的平衡为止。反之，当锅炉的水位在瞬间变低时，通过水位变送器及调节器的作用，可使K(A一C）变成一个正值，并且这个正值加上蒸汽流量信号成为气动计算器的新输出值，这个新输出值是渐渐地开大给水调节阀，以恢复正常的水位。所以，锅炉水位是由给水调节阀的开度来保证的。而当锅炉负荷变化时，控制给水阀开度的信号大小是由气动计算器根据蒸汽流量变化加上一个水位调节器的输出信号（正或负）来决定的。在使用管理过程中，如果锅炉水位需要维持得高一些或低一些时，只要相应地改变表征给定值的设定气压信号即可。系统中的给水差压控制回路把给水调节阀前后的压差信号，送到给水差压变送器6的测量部分，并按比例转换成气压信号。变送器输出的给水差压信号送到气动比例积分调节器7的测量波纹管。在调节器7的内部可以给定一个固定的气压信号，并将它转换成给定参数，一般相当于0.2MPa的给水压差。当给水压差测量值偏离上述给定值时，调节器输出一个随时间变化的气压信号，改变蒸汽调节阀的开度及进入给水泵的蒸汽量，同时改变给水泵的转速，最后使给水差压值恢复到给定值上。

系统中水位变送器与调节器之间有一个气容和气阻构成的惯性环节，以克服和减少由于船舶摇摆而对测量信号造成的干扰。

三、变送器

变送器属于测量仪表。它用以测量各种被控量（温度、压力、液位、流量、粘度等），并把被控量的变化按比例地转变成统一的信号输出，这个输出信号送至调节器和显示仪表。气动仪表的统一信号是0.02MPa~0.1MPa。根据被控量的性质不同，变送器又有温度变送器、压力变送器及差压变送器等等。尽管变送器的种类和结构形式很多，但它们的基本工作原理是相同的。本系统所用的变送器主要有水位变送器、蒸汽流量变送器及给水差压变送器，它们均采用差压变送器。

1． 气动差压变送器的结构和工作原理 差压变送器的结构形式很多，这里仅介绍单杠杆和双杠杆差压变送器两种，图1-4-4示出单杠杆差压变送器的结构原理图。

差压变送器是由测量和气动转换两部分组成的。测量膜盒16把测量室分成正压室（pl）15和负压室（p2）17，并分别承受pl和p2压力信号。在压差△p=p1－p2的作用下，测量膜盒16带动主杠杆9的下端产生微小的位移，经主杠杆的弹性支点13，其上端也会有一个

微小的位移。比如，当作用在测量膜盒上的压差信号△p增大时，测量膜盒连同主杠杆的下端一起左移，主杠杆绕弹性支点13顺时针转动，顶针架5和顶针4右移，挡板7靠本身弹性靠近喷嘴6，喷嘴背压升高，经气动功率放大器1放大，差压变送器的输出压力信号p出增大。

这个输出信号，一方面代表被控量的测量值送至显示仪表和调节器，另一方面直接送入反馈波纹管10，p出与波纹管10的有效面积相乘就等于波纹管对主杠杆产生的推力。这个推力对弹性支点13产生的反馈力矩与测量膜盒对弹性支点产生的测量力矩相等时，主杠杆不再移动，喷嘴与挡板之间的开度不变，差压变送器输出信号p出稳定不变。若测量信号△p减小，主杠杆9将绕弹性支点13逆时针转动，顶针架5和顶针4左移，使挡板7离开喷嘴6，喷嘴背压下降，差压变送器输出p出减小，反馈波纹管10对主杠杆产生的反馈力矩将使主杠杆顺时针转动。当测量力矩与反馈力矩相等时，差压变送器的输出将稳定在比原来低的值上。

图1-4-5示出双杠杆差压变送器的工作原理图，它的工作原理与单杠杆相仿，不过由于多了一个副杠杆5使力的传递过程略有不同。当主杠杆顺时针转动时，通过顶针架。使副杠杆5绕量程支点8顺时针转动，挡板12靠近喷嘴11，变送器输出压力信号p出增大。这个信号，一路送至调节器和显示仪表，另一路直接送入反馈波纹管14，使副杠杆5对量程支点8产生一个与测量力矩方向相反的反馈力矩。当这两个力矩平衡时，差压变送器的输出就稳定在某个值上。

上面简单地分析了单杠杆差压变送器和双杠杆差压变送器的工作过程。下面将较详细地分析差压变送器各组成部分的结构特点和工作特性。

（1）测量部分

测量部分的作用是把被控量的变化转换为轴向推力。其结构原理如图1-4-6所示。它由主杠杆及密封装置、检测元件和基体等部分组成。

杠杆的密封装置直接与工作介质接触，要求它具有良好的密封性和耐腐蚀性，以防止工作介质漏泄和本身被腐蚀。同时，密封簧片又作为杠杆转动的支点，要求它具有良好的弹性和机械强度。为了满足上述要求，密封簧片一般用镍铬钛合金制成。

检测元件是把基体1分为正、负压室的测量膜盒。金属膜片3用滚焊分别焊接在硬芯4和基座2上。在制造测量膜盒时，首先把膜盒抽成真空，然后充注硅油11，硅油是一种低凝固点和体积膨胀系数较小的有机硅化合物。它在膜盒内作为传递压力的介质使膜片的运动产生阻尼，防止膜片以

至变送器发生振荡。单向过载保护圈5和硅油可防止膜盒在单向受力几时被压坏。一般正、负压室承受压差信号△p，但由于操作错误，可能造成正、负压室一边的压力比另一边大大增加。这时，由于硅油的阻尼作用，膜片缓慢位移，当硬芯与单向过载保护密封圈5接触时，因液体不可压缩，膜片不会再有位移，这就防止了膜片位移过大而损坏。

测量元件是把所承受的压差信号△p转换为轴向推力q侧。假定测量膜盒中金属膜片的有效面积为F膜，则q侧＝△p・F膜。若膜盒的有效面积F膜不变，那么轴向推力q侧就与压差信号△p成正比例。

（2）气动转换部分

气动转换部分由喷嘴6、挡板7、放大器1、反馈波纹管10及调零和迁移弹簧等组成，它把测量部分输出的轴向推力（主杠杆的微小位移）转换成标准的气压信号作为差压变送器的输出。

图1-4-7示出单杠杆差压变送器的工作原理，图中标明了各部分有关尺寸l1、l2和l3。作用在比较杠杆（主杠杆）上有两个力矩：测量力矩M侧=△p・F膜・l1；反馈力矩M反＝p出・F波・l2（F波是波纹管的有效面积）。杠杆在平衡时，对M侧=M反，即△p・F膜・l1＝p出・F波・l2，由此可求得差压变送器的输出压力信号为

式中，是单杠杆差压变送器的放大系数。

在式（1-4-l）中，F膜、F波和l1都是固定不变的，唯一可改变的是l2。反馈波纹管上移l2增大，K单就减小。这就需要有较大的△p，即被控量要变化较大的范围才能使p出=0.1MPa，亦即增大了变送器的量程。反馈波纹管下移l2减小，K单就增大，变送器的量程减小。要得到较大的量程，必须把主杠杆做得很长，这不仅影响变送器的精度，而且变送器的结构也很庞大，所以单杠杆差压变送器的量程不可能太大，而双杠杆差压变送器能进一步增大量程。

图1-4-8示出双杠杆差压变送器受力分析图。图中q反是主杠杆对副杠杆的作用力；q’反是副杠杆对主杠杆的作用力，两者大小相等方向相反。l2相当于把单杠杆的反馈波纹管推到杠杆最上端（量程最大）时，波纹管轴线到杠杆支点的臂长。在主杠杆上作用两个力矩：测量力矩M侧=△p・F膜・l1；反馈力矩M反＝q反・l2。杠杆平衡时，M侧=M反，即△p・F膜・l1＝q反・l2。同理，要使副杠杆平衡，必须是q’反・l4＝p出・F波・l3。这样就可以得出双杠杆差压变送器的输出压力信号为

式中，是双杠杆差压变送器的放大系数。

由式（1-4-2）可以看出，若取l3=l4，双杠杆差压变送器的量程等于单杠杆差压变送器的最大量程。若把量程支点向上移，l3增大、l4减小、K双减小，这时双杠杆差压变送器的量程

比单杠杆最大量程还要大。

（3）调零和调量程

在差压变送器投入工作以前，要根据测量信号△p的最大变化范围调好零点和量程。所谓调零点，就是当测量信号△p＝0时，差压变送器的输出p出＝0.02MPa。但从p出＝K・△p看出，当△p＝0时，p出≠0.02MPa。为此，我们要调整迁移弹簧（参看图1-4-4中的8，图1-4-5中的15）的拉力，改变挡板与喷嘴之间的初始开度，保证在△p＝0时，p出＝0.02MPa。所谓调量程，是指当测量信号△p达到最大值时，p出＝0.1MPa。

调零和调量程的具体步骤是：假定测量信号△p的最大变化范围是0～1000mmH2O。首先，把量程支点（图1-4-4中的20或图1-4-5中的8）固定在某一位置，再让正、负压室均通大气，使△p＝0，观察变送器输出压力表是否指示为0.02Mpa，若零点不对，可拧动相应的迁移螺钉（见图1-4-4中3）改变迁移弹簧的拉力，直到p出＝0.02MPa为止。然后，逐渐增大正压室压力，直到p出＝0.1MPa为止，观察正压室压力是否为1000mmH2O，若不是，比如△p=800mmH2O，说明量程小了，为此要松开量程支点的锁紧螺母，上移支点后再把螺母锁紧。最后，重新调零，再看量程是否合适，若量程仍然不合适，可再改变量程支点，重复上述操作，直到零点与量程准确为止。有经验者经2次～3次调整，即可把零点和量程调准。

2．迁移原理

所谓迁移，是根据实际需要将变送器量程的起点由零迁到某一数值。迁移后，量程的起点和终点都改变，但量程不变。现以测量锅炉水位为例说明其迁移原理。

测量锅炉水位通常采用参考水位罐装置，如图1-4-9所示。参考水位罐上端与锅炉汽空间相通，下端有测量水位管和参考水位管4分别接在差压变送器的正、负压室。测量水位管还与锅炉的水鼓相通，其管伸进参考水位罐里面，管口的位置调整到与锅炉的最高水位一致。由于蒸汽的不断冷凝，参考水位罐中的水位不断升高，当水位升至测量管的管口时，蒸汽再冷凝成的水会经测量管管口流回锅炉水鼓。因此，参考水位罐将保持与锅炉最高水位一致，即最高水位与测量管管口相平，这个固定不变的水位，叫参考水位，而测量管中的液面与锅炉的实际水位一致，叫测量水位。差压变送器接受管4的压力为蒸汽压力加上参考水位水柱高度，接受管3的压力为蒸汽压力加上测量水位水柱高度。因此，差压变送器正、负压室所承受的压差信号△p是参考水位与测量水位之间的水柱高度差H。由于参考水位不变，所以随着测量水位的升高H减少，即却减小。反之，测量水位降低，H增大，△p增大。

现在分析管3和管4哪根接在差压变送器的正压室，哪根接在负压室更合适。如果把管4接在正压室，

把管3接在负压室，这时△p为正，差压变送器能正常工作。但是，随着锅炉测量水位的上升，△p减小，变送器输出信号也随之减小。这样，变送器的输出与锅炉测量水位的变化方向正好相反，显示仪表指示锅炉的水位方向也必然相反。这不符合人们的习惯，容易造成错觉。为了解决这个问题，可把参考水位管4接到变送器的负压室，把测量水位管3接到正压室。现在变送器的输出与锅炉的测量水位的变化方向一致了，即随着侧量水位的升高，变送器正压室压力不断增加。但是，由于△p是负值，挡板远离喷嘴，这对一般差压变送器是不会有输出的，比如锅炉水位的最大变化范围是600mmH2O。当锅炉水位处于最低水位时△p=600mmH2O，本来

△p＝0时，差压变送器输出p出＝0.02MPa。现在锅炉水位处于最低水位，即△p＝－600mmH2O的情况下，调整迁移弹簧（参看图1-4-4中的8，图1-4-5中的15)，把挡板拉向喷嘴，直到变送器输出p出＝0.02MPa为止。以后随着水位的上升，△p的负值减小，靠迁移弹簧的张力使挡板不断靠近喷嘴，变送器的输出不断增加。当测量水位上升到最高水位（与参考水位一致）时，△p＝0，变送器的输出p出＝0.1MPa。这就是迁移原理。在上述的例子中，把变送器的零点从△p＝0迁移到△p＝－600mmH20，这是负迁移，迁移量为－600mmH2O，

如图1-4-10所示，由图可知，变送器迁移后，量程的起点和终点均改变，但量程没有变，仍为600mmH2O。

实际上，不仅差压变送释可以迁移，压力、温度等变送器也可以迁移，不仅可以负迁移，还可以进行正迁移。如锅炉蒸汽压力最大变化范围是0.6MPa~1.0MPa，若不使用迁移，必须选用量程为0～1.0MPa的压力变送器。若采用迁移，可把变送器的零点由p入＝0迁至p入＝0.6MPa（正迁移），可选用量程为0.4MPa的压力变送器。这时，变送器输入压力为0.6MPa～1.0MPa，变送器所对应的输出压力信号p出＝0.02Mpa～0.1Mpa。有时还可以提高仪表的灵敏度和减小误差，比如选用一级精度的变送器，不用迁移时其绝对误差为（1.0－0）×l％＝0.01MPa，采用迁移后，其绝对误差为（1.0－0.6）×1%＝0.004MPa，可见仪表的测量精度提高了2.5倍。同理可以证明，迁移后仪表的灵敏度也将随着提高。

四、调节器

调节器的结构原理如图1-4-11所示。它是通用型比例积分微分调节器，用途比较广泛。在浮动环3的下面对称放着四个波纹管，其中给定波纹管5和测量波纹管12为一组，负反馈波纹管11和正反馈波纹管4为另一组，两组波纹管同时作用于浮动环3上。浮动环既作为力矩的比较机构，又作为挡板。浮动环上面有一个比例带调整杆13，作为浮动环偏转的支点。比例带调整杆13固定在比例带调整杆轴上，并可沿该轴转动，从而可改变对浮动环支点的位置，调整比例带的大小。另外，调节器下面装有放大器，左端装有积分针阀和气容，右端装有微分针阀和气容，前面有正、反作用切换板等。

假定四个波纹管有效面积F和刚度E都相等，而且成90度角均匀分布在同一圆周上，如图1-4-12所示。如果调节器是正作用式，波纹管12是给定波纹管，波纹管5是测量波纹管，波纹管4和11分别是正反馈和负反馈波纹管，各波纹管感受的压力在浮动环上形成的力矩为

稳态时，合力矩∑M＝0，即

这时喷嘴挡板开度不变，调节器输出一个稳定的气压信号，此时p11＝p4＝p出。如果微分阀7全开，积分阀9全关，则p11=p出，p4是一个常数，这样调节器就是纯比例调节器。

当测量信号从p12变化到p5＋△p5时，为保持浮动环上的力矩平衡，p出必然要从p出变化到p出＋△p出，则新的平衡关系为

上两式相减可得到△p5×b＝△p出×a，由于P12不变，因此△P12＝p入，可得到下面的表达式

由图1-4-12容易得到a/b=tgθ，即PB＝tgθ×100％。也就是说，改变比例带调整杆与正、负反馈波纹管中心连线之间的夹角θ可调整调节器比例作用的比例带。若θ角在0～90度之间变化，PB将从0变化到∞。

oo

在实际使用中，0<θ<90，相对应的比例带PB＝10％～500％。

将微分阀7全开，让积分阀9保持一定的开度，增大测量信号，迫使挡板靠近喷嘴，调节器增大的输出一路送入给水调节阀，另一路经微分阀、微分气室8直接进入负反馈波纹管实现比例作用。同时还经积分阀乐积分气室10进入正反馈波纹管。由于气阻和气容的存在，正反馈波纹管压力逐渐升高，调节器的输出随时间不断增加。经过一段时间以后，正、负反馈波纹管压力相等，P12也必然等于p5，消除了静差，这就实现了积分作用。如果微分阀7也有一定的开度，可实现比例积分微分作用。

若把正反作用切换板6转90o于A位置（B位置为正作用式），则波纹管12是测量波纹管，波纹管5为给定波纹管，调节器就成为反作用式调节器。

五、给水调节阀

这是一种带有阀门定位器的气动调节阀，其结构原理如图1-4-13所示。

从气动计算器输出的压力信号送到定位器的输入端E，并作用在测量气室9的膜片10上。若这个信号增大（意味着水位升高），挡板11靠近喷嘴12远离喷嘴13，引起喷嘴12背压升高，喷嘴13背压降低。这两个背压信号送入比较气室16，分别作用于膜片17的上、下两面，使膜片17连同可动放气阀20一起下移，推动球阀坤离开固定球阀座21，使压缩空气经C室进入D室。这时因为放气阀18处于关闭状态，故D室压力升高并由输出端输出这个升高的压力信号p0。这个信号送入调节阀的膜盒4，由膜片，5推动阀杆2下移，关小给水阀，减少给水量。当调节阀杆2向下移动时，反馈弹簧23被拉长，使杠杆24绕支点F逆时针转动。通过圆球支点使挡板往回移动，并停在一个新的位置上，这时阀门定位器有一个稳定的输出。这个输出信号与给水调节阀的阀位相对应。阀门定位器的作用是消除由膜片阀内的阀杆所引起的滞后现象。这种滞后现象的产生是由于填料太紧或流动阻力太大而使其摩擦力过大所造成的。它适用于调节阀与调节器或计算器之间距离较远的场合以及波纹管容量较小的系统中。另外，通过调整比例范围旋钮25可以改变阀门定位器输入与输出信号变化关系的比值。

采用气关式调节阀可在气源中断或控制系统失灵时，使给水阀全开，防止因给水阀全关造成锅炉断水的危险，这时可手操手轮8对锅一炉水位进行手动控制。

六、控制系统常见故障分析及管理要点

1．常见故障分析

(1）锅炉负荷处在稳定状态，但水位出现波动原因可能是：给水调节阀工作不稳定而产生振荡；检测水位用的差压变送器和蒸汽流量差压变送器本身振荡；给水泵或给水调节阀前后差压控制回路工作不正常，给水阀前后压差不能恒定；蒸汽压力不稳定；调节器或气动计算器的灵敏度太高等。

(2）锅炉负荷处在稳定状态，但实际水位与给定值不符原因可能是：水位调节器或气动计算器调节得不正确；用于测量水位差压变送器的零点和量程调节不当等。

(3）锅炉的实际水位和所显示的值不符原因可能是：用于测量水位差压变送器的零点漂移或量程调整不正确；显示仪表调校有误差等。

2．管理要点 (1）管理好气源

气动仪表的能源是压缩空气，要求它是无尘、无油、无水的干燥空气。在使用时必须经常’打开过滤器下面的放残旋塞换新。，排除污油、水和杂质。定期拆洗过滤器的滤芯和其他附件，必要时换新。

(2）注意调节器和气动计算器整定的参数

对比例积分调节器，它的比例带PB、积分时间Ti和气动计算器的增益K是在系统投入工作之前就整定好的。在控制系统工作过程中，切不可轻易转动诸旋钮。如果由于气源污染比例阀和积分阀不能正常工作，在清洗之前一要作好记号，装复后保证比例带和积分时不变。

(3）要定期清洁喷嘴挡板和放大器

如果发现变送器的线性不好，零位不稳，调节器的作用规律不符合要求，很可能是喷嘴和恒节流孔堵塞。必须进行拆开清洗，用通针通洗或用压缩空气吹洗。如果污染严重可先用汽油泡洗，然后用酒精或四氯化碳吹洗，最后用电吹风或干净的压缩空气吹干，按拆卸之前所打的记号装好。

(4）防止波纹管扭曲、并圈及锁紧螺母松动

在改变变送器量程或调节器检修时，都要松开锁紧螺母后，移动波纹管。如果波纹管扭滋或并圈，就会引起波纹管有效面积的变化，造成仪表的比例关系跟着变化。调好后，必须把锁紧螺母拧紧。

(5）经常注意给水调节阀的工作状态给水调节阀的工作状态直接影响系统的稳定状况，因此，必须经常检查其填料松紧合适否？工作是否平稳？定期检查膜片、密封垫的工作状况，必要时换新。