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。
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。
汽包水位的動態特性
①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。
②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。
③鍋爐排污、吹灰等對水位也有影響。
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。
①減少干擾對主回路的影響，可由副回路控制器予以校正。
②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。
③對控制閥特性的變化具有較好的魯棒性。
④副回路可以按照主回路的需求對對象實施精確控制。
產品的應用
下面以某煉油廠熱電分廠鍋爐控制系統改造項目為例，介紹昌暉儀表YR-GAD系列人工智能PID調節器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。
控制系統儀表配置及說明
①1臺昌暉YR-GAD系列單回路調節器、1臺YR-GAD系列單回路調節器外給定調節器和1臺減法器實現鍋爐的三沖量調節應用(見圖2所示)。如果您需要深入了解汽包水位三沖量控制策略，可參與《水位三沖量調節控制策略及串級調節參數整定方法》和《三沖量汽包水位控制原理及應用教程》文章。
圖2 鍋爐汽包水位三沖量串級調節控制策略
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控制算法實現鍋爐水位的正常控制
經驗證，昌暉儀表YR-GAD系列人工智能PID調節器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。
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