智能溫控器在熱電分廠鍋爐控制系統(tǒng)中應(yīng)用

一、摘要

       虹潤NHR-5300系列人工智能溫控器/調(diào)節(jié)儀是依據(jù)GB/T 34050-2017國家標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的產(chǎn)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(jù)被控對象的特性，自動尋找最優(yōu)參數(shù)以達(dá)到很好的控制效果，無須人工整定參數(shù)。控制精度基本達(dá)到±0.1℃，無超調(diào)、欠調(diào)，性能達(dá)國際先進(jìn)水平。它可與各類傳感器、變送器配合使用，實(shí)現(xiàn)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(zhí)行器對電加熱設(shè)備和電磁、電動閥進(jìn)行PID調(diào)節(jié)和控制、報(bào)警控制、數(shù)據(jù)采集等功能。產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)符合GB/T17626.2-11相關(guān)規(guī)定，同時(shí)產(chǎn)品取得了CE認(rèn)證。下面是 虹潤NHR-5300系列人工智能溫控器/調(diào)節(jié)儀在工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。產(chǎn)品廣泛適用于工業(yè)爐，電爐，烘箱，試驗(yàn)設(shè)備，注塑機(jī)械，包裝機(jī)械，食品機(jī)械，印刷機(jī)械等行業(yè)。

二、產(chǎn)品的市場背景

       鍋爐設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的控制對象，主要輸入變量是負(fù)荷、鍋爐給水、燃料量、減溫水、送風(fēng)和引風(fēng)等；主要輸出變量是汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓、過剩空氣等。因輸入變量與輸出變量相互關(guān)聯(lián)，如果蒸汽負(fù)荷發(fā)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(gè)多輸入、多輸出且相互關(guān)聯(lián)的控制對象。汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓等參量控制的好壞直接影響著鍋爐正常運(yùn)行。

三、產(chǎn)品的技術(shù)原理

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

圖1：鍋爐對象簡圖

       以汽包水位系統(tǒng)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(nèi)部的物料平衡，使給水量適應(yīng)鍋爐的蒸發(fā)量，維持汽包中水位在工藝允許范圍之內(nèi)，這是保證鍋爐、汽輪機(jī)安全運(yùn)行的必要條件之一，是鍋爐正常運(yùn)行的重要指標(biāo)。

　　1. 汽包水位的動態(tài)特性

　　    a.蒸汽負(fù)荷（蒸汽流量）對水位的影響，即干擾通道的動態(tài)特性。主要是在蒸汽量突然增加時(shí)，產(chǎn)生假水位現(xiàn)象。

　　    b.給水流量對水位的影響，即控制通道的動態(tài)特性。當(dāng)給水時(shí)，給水溫度和汽包內(nèi)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(dǎo)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(tǒng)。因本系統(tǒng)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(yīng)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(shí)施精確控制。

四、產(chǎn)品的應(yīng)用

       下面以煉油廠熱電分廠鍋爐控制系統(tǒng)改造項(xiàng)目為例，介紹虹潤 NHR-5300系列人工智能溫控器/調(diào)節(jié)儀在工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

       實(shí)際PID的控制程序采用主副回路進(jìn)行串級控制，即主回路的輸出作為副回路的設(shè)定值，經(jīng)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(diào)解，或手動操作完成。

       本系統(tǒng)共有6個(gè)PID回路，除了爐膛負(fù)壓和磨煤熱風(fēng)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(gè)程序中的變量不同，每部分程序主要由兩個(gè)PID回路構(gòu)成，第一個(gè)為主回路，第二個(gè)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(diào)節(jié)儀實(shí)現(xiàn)鍋爐的三沖量調(diào)節(jié)應(yīng)用(見圖所示)

產(chǎn)品圖片 ：

       2、針對鍋爐汽包水位在實(shí)際控制中出現(xiàn)假水位現(xiàn)象，引入了蒸汽流量的反饋比較，結(jié)合PID算法實(shí)現(xiàn)鍋爐水位的正常控制

五、結(jié)論

       經(jīng)驗(yàn)證，虹潤 NHR-5300系列人工智能溫控器/調(diào)節(jié)儀能較好的完成鍋爐汽包水位的串級控制，整個(gè)過程控制穩(wěn)定，鍋爐水位在實(shí)際運(yùn)行中不出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。