汽包是一种常用于蒸汽压力处于亚临界之下的燃煤锅炉的设备，起到汽水分离的作用。汽包水位常作为表征给水和蒸汽平衡程度的运行参数，需要在系统运行中实时监视和精确控制。一个电厂所设计的自控系统对汽包水位控制效果的好坏，直接影响到锅炉的蒸汽产量和品质，以及生产设备的安全。若是汽包水位过低，会使汽包的汽水分离效率降低，降低机组的经济性，严重时甚至形成干锅，将造成汽包的损坏甚至爆炸；若是汽包水位过高，则会引起汽包内水过多，降低汽水分离性能，严重时会导致蒸汽中所携带的水分增多，使蒸汽的品质不合格。如果这些不合格的蒸汽进入汽轮机则会损坏汽轮机的叶片，将造成不可估量的损失。因此，将锅炉汽包水位控制在允许的范围内对系统的经济运行、安全运行方面都具有很重要的意义。具有汽包的锅炉其给水系统的结构如图5-3所示。
图5-3 汽包锅炉给水结构图
很多因素均能够对汽包水位造成影响。从物质平衡的角度来说，汽包水位主要受到物质输入量即给水量和物质输出量即蒸汽量影响，若是给水量大于蒸汽量，则水位上升，反之下降。但是实际上由于汽包具有汽水分离的作用，因此其水位并非常压下的静止水位，而是包含气泡的沸腾水面，也就是说，汽包水位不只是与给水量和蒸汽量有关，还与汽包内构成水位的气泡大小有关，或者说与汽水循环管路中汽水混合物内汽水容积变化有关。水面下汽泡的容积则同锅炉热负荷和汽包内蒸汽压力有直接关系。在给水和蒸汽量都不变的情况下，锅炉热负荷增加，则蒸发量增加，汽包内蒸汽量大于水量，汽包水位会下降。若是汽包内蒸汽压力发生大幅度变化，同样会造成水位波动。比如蒸汽压力增加，水面下的气泡体积会缩小，测量所得水位就会下降；反之亦然。
因此，影响锅炉汽包水位变化的因素主要有四个，即给水量、蒸汽流量、锅炉热负荷和汽包蒸汽压力。通过实验和理论分析可知，给水量和蒸汽流量对汽包水位的影响体现为无自平衡的动态特性，锅炉热负荷和汽包蒸汽压力对汽包水位的影响体现为有自平衡的动态特性。即不管是单方面增加给水量还是增加蒸汽流量，汽包水位总是离开稳定状态，且不会重新达到稳态。而增加锅炉热负荷和汽包蒸汽压力，汽包水位在波动后会重新达到新的稳定状态。对于锅炉的控制系统来说，希望的是汽包水位能够直接反映给水量和蒸汽流量的平衡程度，所以锅炉热负荷和汽包蒸汽压力对它的波动可视为扰动，需要在控制系统中予以补偿抵消。当锅炉负荷突然上升，蒸汽流量增加时，由于汽包内蒸汽压力突然下降，此时汽包水位在一定时间内不是体现由于给水-蒸汽不平衡造成的水位下降，而是体现为由于水面下气泡体积增加造成的水位上升，在控制上被称为“虚假水位”，这种现象是设计给水控制系统时所必须解决的问题。(www.xing528.com)
对于燃煤锅炉来说，蒸汽流量是锅炉的输出负荷，因此只能通过调节给水量来保持给水量和蒸汽量的平衡，也就是保持汽包水位的稳定。所以水位调节系统的手段是调节给水量。对于变速泵，调节给水量可以通过调节水泵的转速，对于定速泵，则可以调节泵的出口阀门。
目前给水控制系统主要有单冲量控制系统和三冲量控制系统两种调节方式。所谓单冲量指的是在控制系统中只使用汽包水位这一个参数来反映给水-蒸汽的平衡程度；所谓三冲量指的是在控制系统中同时使用汽包水位 （H）、蒸汽流量 （D）、给水流量（G）三个参数来反映水-蒸汽的平衡程度。单冲量控制系统在使用上无法有效地克服“虚假水位”的影响，因此一般只在负荷较低时采用；三冲量控制系统通常使用串级控制系统加前馈控制的结构，引入给水流量作为内回路反馈，引入蒸汽流量作为前馈补偿。单冲量控制系统和三冲量控制系统的控制原理图如图5-4所示。
图5-4 汽包水位控制系统原理图
（a）单冲量汽包水位控制系统；（b）三冲量串级汽包水位控制系统
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