[发明专利]熔铸保温炉的温度串级控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动化控制系统，具体涉及工业生产与加工线上所使用的熔铸保温炉的温度串级控制系统及其控制方法。

背景技术

保温炉是熔铸生产线中最广泛采用的设备，而要保证铸造产品的质量，温度控制是很重要的一个环节。传统的保温炉温度串级控制系统包括热量源、温度传感器、控制器和执行机构，温度传感器将收集到的温度数据传送给控制器，控制器分析温度数据后使得执行机构对热量源采取相应地动作，升高或降低保温炉内炉气的温度，从而通过控制炉气温度来控制金属液的温度。虽然按照传统方法能达到工艺要求，但是这种控制方法在控制炉气温度时，炉气温度波动较大，造成金属液的氧化烧损比较严重，例如铝液等易氧化的金属液，氧化烧损更为严重，生产成本也随之加大。

因此，针对传统温度串级控制系统的不足，设计一种新的温度串级控制系统，加强对温度的控制，减小炉气的波动，显得很有意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种熔铸保温炉的温度串级控制系统及其控制方法，旨在减少熔铸保温炉内金属液的氧化烧损，节约生产成本。

本发明的技术解决方案是：熔铸保温炉的温度串级控制系统，包括保温炉、烧嘴、炉气温度热电偶、金属液温度热电偶、助燃风机和天然气输出口，所述炉气温度热电偶和金属液温度热电偶安装于保温炉内，所述烧嘴安装于保温炉上，且烧嘴的烧嘴口位于保温炉内部，另设有助燃风调节阀、风控气比例阀、第一PLC控制器和第二PLC控制器，所述烧嘴与助燃风机通过管道相连形成第一管路，同时，所述烧嘴与天然气输出口通过管道相连形成第二管路；在第一管路与第二管路之间连接有风控气比例阀，所述第一管路上且在风控气比例阀与助燃风机之间的位置设有助燃风调节阀；所述炉气温度热电偶的输出端与第一PLC控制器的输入端相连，所述金属液温度热电偶的输出端与第二PLC控制器的输入端相连，所述第一PLC控制器的输出端与第二PLC控制器的输入端相连，所述第二PLC控制器的输出端与第一管路上的助燃风调节阀相连。

进一步地，上述熔铸保温炉的温度串级控制系统，其中：所述烧嘴设有两个，即第一烧嘴和第二烧嘴，第一烧嘴和第二烧嘴分别与助燃风机通过管道相连形成第一管路，同时，所述第一烧嘴和第二烧嘴分别与天然气输出口通过管道相连形成第二管路；在第一管路与第二管路之间均连接有风控气比例阀，所述第一管路上且在风控气比例阀与助燃风机之间的位置设有助燃风调节阀，所述第二PLC控制器的输出端与第一烧嘴所在的第一管路上的助燃风调节阀及第二烧嘴所在的第一管路上的助燃风调节阀相连。

进一步地，上述熔铸保温炉的温度串级控制系统，其中：另设有一人机界面，该人机界面与第一PLC控制器的输入端相连。

更进一步地，上述熔铸保温炉的温度串级控制系统，其中：另设有一放散口，所述烧嘴与放散口通过管道相连，所述烧嘴与放散口之间的管道设有放散阀。

更进一步地，上述熔铸保温炉的温度串级控制系统，其中：所述助燃风机的出口处设有压力开关和压力表。

再进一步地，上述熔铸保温炉的温度串级控制系统，其中：所述天然气输出口的出口处设有压力开关及流量计，且在压力开关的前后两侧均设有压力表。

再进一步地，上述熔铸保温炉的温度串级控制系统，其中：所述流量计的后侧设有主管路电磁阀，所述烧嘴所在的第二管路上，且靠近烧嘴的位置设有支管路电磁阀。

另外，上述熔铸保温炉的温度串级控制系统具体采用以下方法进行控制：首先通过人机界面设定目标金属液温度T₁、最高炉气温度T_m以及炉气温度与金属液温度比值K，然后通过助燃风机、天然气输出口及烧嘴升高保温炉内的炉气温度，直至炉气温度达到最高值T_m。此时，炉气温度热电偶检测到炉气温度达到最高值T_m，并向第一PLC控制器发送降低炉气温度的信号，金属液温度热电偶检测金属液温度得到当前金属液温度T₀，并向第二PLC控制器发送信号，第一PLC控制器和第二PLC控制器相互协作经过PID运算，使得第二PLC控制器输出端输出电信号控制助燃风比例调节阀，逐渐关小阀门，减少助燃风流量。由于助燃风的减小，风控比例调节阀也相应关小，减少天然气流量，炉气温度逐渐降低，最终使得在控制过程中金属液温度每升高1 ℃，炉气温度降低K ℃，金属液温度达到目标金属液温度T₁，炉气温度达到设定的目标炉气温度T₂。