虹润NHR-5300系列温控器/调节仪在锅炉设备控制中的应用

一、引言

虹润NHR-5300系列人工智能温控器/调节仪是依据GB/T 34050-2017国家标准开发的产品，它采用真正的人工智能算式，仪表启动自整定功能，可以根据被控对象的特性，自动寻找最优参数以达到很好的控制效果，无须人工整定参数。控制精度基本达到±0.1℃，无超调、欠调，性能达国际先进水平。它可与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、流量等物理量的测量显示与控制，并配合各种执行器对电加热设备和电磁、电动阀进行PID调节和控制、报警控制、数据采集等功能。产品的EMC设计符合GB/T17626.2-11相关规定，同时产品取得了CE认证。下面是 虹润NHR-5300系列人工智能温控器/调节仪在工业锅炉控制系统中的应用。产品广泛适用于工业炉，电炉，烘箱，试验设备，注塑机械，包装机械，食品机械，印刷机械等行业。

二、产品的市场背景

锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风等；主要输出变量是汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压、过剩空气等。因输入变量与输出变量相互关联，如果蒸汽负荷发生变化，必将会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化。所以说锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的控制对象。汽包水位、蒸汽压力、炉膛负压等参量控制的好坏直接影响着锅炉正常运行。

三、产品的技术原理

本控制系统将其分为送风系统、炉膛负压系统、磨煤热风系统、汽包水位系统、汽包压力和主汽温度系统几部分（见图1）

图1：锅炉对象简图

以汽包水位系统为例，受控变量是汽包水位，操纵变量是给水流量。它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包中水位在工艺允许范围之内，这是保证锅炉、汽轮机安全运行的必要条件之一，是锅炉正常运行的重要指标。

1. 汽包水位的动态特性

a.蒸汽负荷（蒸汽流量）对水位的影响，即干扰通道的动态特性。主要是在蒸汽量突然增加时，产生假水位现象。

b.给水流量对水位的影响，即控制通道的动态特性。当给水时，给水温度和汽包内的水温相差很大，所以给水量增加后，使汽包中汽泡含量减少，导致水位下降。

c.锅炉排污、吹灰等对水位也有影响。

2. 控制方法

基于汽包水位的特性，我们采用串级控制系统。因本系统受控对象有较大滞后，主控制器采用PID控制。

a.减少干扰对主回路的影响，可由副回路控制器予以校正。

b.由于副回路的存在减少了相位滞后，从而改善了主回路的响应速度。

c.对控制阀特性的变化具有较好的鲁棒性。

d.副回路可以按照主回路的需求对对象实施精确控制。

四、产品的应用

下面以炼油厂热电分厂锅炉控制系统改造项目为例，介绍虹润 NHR-5300系列人工智能温控器/调节仪在工业锅炉控制系统中的应用。

实际PID的控制程序采用主副回路进行串级控制，即主回路的输出作为副回路的设定值，经副回路输出作用于被控对象。也可以不用副回路只用主回路形成单回路调解，或手动操作完成。

本系统共有6个PID回路，除了炉膛负压和磨煤热风外均为主、副串级控制，程序的控制算法也是一样的，只有每个程序中的变量不同，每部分程序主要由两个PID回路构成，第一个为主回路，第二个为副回路。

虹润仪表配置及说明

1、六台 虹润NHR-5300系列人工智能温控器/调节仪实现锅炉的三冲量调节应用（见图所示）

产品图片 ：

2、针对锅炉汽包水位在实际控制中出现假水位现象，引入了蒸汽流量的反馈比较，结合PID算法实现锅炉水位的正常控制

五、结论

经验证，虹润 NHR-5300系列人工智能温控器/调节仪能较好的完成锅炉汽包水位的串级控制，整个过程控制稳定，锅炉水位在实际运行中不出现异常现象。

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