虹潤溫控器在熱電分廠鍋爐控制系統中應用

一、摘要

       虹潤NHR-5300系列人工智能溫控器/調節儀是依據GB/T 34050-2017國家標準開發的產品，它采用真正的人工智能算式，儀表啟動自整定功能，可以根據被控對象的特性，自動尋找參數以達到很好的控制效果，無須人工整定參數。控制精度基本達到±0.1℃，無超調、欠調，性能達水平。它可與各類傳感器、變送器配合使用，實現對溫度、壓力、液位、流量等物理量的測量顯示與控制，并配合各種執行器對電加熱設備和電磁、電動閥進行PID調節和控制、報警控制、數據采集等功能。產品的EMC設計符合GB/T17626.2-11相關規定，同時產品取得了CE認證。下面是 虹潤NHR-5300系列人工智能溫控器/調節儀在工業鍋爐控制系統中的應用。產品廣泛適用于工業爐，電爐，烘箱，試驗設備，注塑機械，包裝機械，食品機械，印刷機械等行業。

二、產品的市場背景

       鍋爐設備是一個復雜的控制對象，主要輸入變量是負荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風和引風等；主要輸出變量是汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負壓、過剩空氣等。因輸入變量與輸出變量相互關聯，如果蒸汽負荷發生變化，必將會引起汽包水位、蒸汽壓力和過熱蒸汽溫度的變化。所以說鍋爐是一個多輸入、多輸出且相互關聯的控制對象。汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負壓等參量控制的好壞直接影響著鍋爐正常運行。

三、產品的技術原理

       本控制系統將其分為送風系統、爐膛負壓系統、磨煤熱風系統、汽包水位系統、汽包壓力和主汽溫度系統幾部分（見圖1）

圖1：鍋爐對象簡圖

       以汽包水位系統為例，受控變量是汽包水位，操縱變量是給水流量。它主要考慮汽包內部的物料平衡，使給水量適應鍋爐的蒸發量，維持汽包中水位在工藝允許范圍之內，這是保證鍋爐、汽輪機安全運行的必要條件之一，是鍋爐正常運行的重要指標。

　　1. 汽包水位的動態特性 

　　    a.蒸汽負荷（蒸汽流量）對水位的影響，即干擾通道的動態特性。主要是在蒸汽量突然增加時，產生假水位現象。

　　    b.給水流量對水位的影響，即控制通道的動態特性。當給水時，給水溫度和汽包內的水溫相差很大，所以給水量增加后，使汽包中汽泡含量減少，導致水位下降。

　　    c.鍋爐排污、吹灰等對水位也有影響。

　　2. 控制方法

　　    基于汽包水位的特性，我們采用串級控制系統。因本系統受控對象有較大滯后，主控制器采用PID控制。

　　    a.減少干擾對主回路的影響，可由副回路控制器予以校正。

　　    b.由于副回路的存在減少了相位滯后，從而改善了主回路的響應速度。

　　    c.對控制閥特性的變化具有較好的魯棒性。

　　    d.副回路可以按照主回路的需求對對象實施精確控制。

四、產品的應用

       下面以煉油廠熱電分廠鍋爐控制系統改造項目為例，介紹虹潤 NHR-5300系列人工智能溫控器/調節儀在工業鍋爐控制系統中的應用。

       實際PID的控制程序采用主副回路進行串級控制，即主回路的輸出作為副回路的設定值，經副回路輸出作用于被控對象。也可以不用副回路只用主回路形成單回路調解，或手動操作完成。

       本系統共有6個PID回路，除了爐膛負壓和磨煤熱風外均為主、副串級控制，程序的控制算法也是一樣的，只有每個程序中的變量不同，每部分程序主要由兩個PID回路構成，第一個為主回路，第二個為副回路。

       虹潤儀表配置及說明

       1、六臺 虹潤NHR-5300系列人工智能溫控器/調節儀實現鍋爐的三沖量調節應用(見圖所示)

產品圖片 ：

       2、針對鍋爐汽包水位在實際控制中出現假水位現象，引入了蒸汽流量的反饋比較，結合PID算法實現鍋爐水位的正常控制

五、結論

       經驗證，虹潤 NHR-5300系列人工智能溫控器/調節儀能較好的完成鍋爐汽包水位的串級控制，整個過程控制穩定，鍋爐水位在實際運行中不出現異常現象。