[发明专利]一种蓄热式燃烧控制系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及加热炉燃烧控制技术领域，尤其是涉及一种蓄热式燃烧控制系统及其控制方法，适用于连续式加热炉、周期式加热炉，尤其是锻造加热炉中。

背景技术

随着当今世界经济的快速发展，能源消耗日益增长，作为能源消耗大户的加热炉，如何通过技术改进提高节能效果，已成为非常重要的指标。蓄热式燃烧技术的核心是高温空气燃烧技术，该技术在20世纪90年代以后，发达国家开始普遍采用推广的新型燃烧技术，具有高效烟气回收和高温预热空气，节能、环保效果较好。

目前蓄热式燃烧技术控制方法，主要有连续调节控制和普通的PID脉冲燃烧控制。当前的控制方法存在以下不足：

1、蓄热式控制参数固定，不能自适应整定，不同的加热炉调试需根据经验不断凑试，消耗大量时间精力财力；

2、燃烧器供热过程中容易出现炉膛压力波动较大；

3、不同蓄热体的排烟温度不均匀性明显，容易超温报警。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种控制参数调试简单，炉膛压力稳定，不同蓄热体排烟温度均匀的蓄热式燃烧控制系统及其控制方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括：一种蓄热式燃烧控制系统，包括上位工控机、下位机、助燃风机调节开关、排烟风机调节开关、烧嘴前阀门、传感器组、点火器，上位工控机安装有组态软件，上位工控机通过以太网与下位机连接，烧嘴前阀门包括烧嘴前燃气开关、烧嘴前助燃风开关、烧嘴前排烟开关；下位机与助燃风机调节开关、排烟风机调节开关、烧嘴前阀门、传感器组、点火器均连接，下位机检测传感器组和点火器的工作状态并传送给上位机，上位机根据传感器组、点火器的工作状态以及组态软件进行综合处理，发送指令给下位机，通过下位机对助燃风机调节开关、排烟风机调节开关、烧嘴前阀门、传感器组、点火器对蓄热燃烧器进行控制。

本发明所述下位机由下位机PLC主站和下位机PLC从站组成，下位机PLC主站与下位机PLC从站通过PROFIBUS现场总线连接，下位机PLC从站与助燃风机调节开关、排烟风机调节开关、烧嘴前阀门、传感器组、点火器均连接。

本发明所述调节开关为具有开度调节的变频器或调节阀执行器。

作为优选，本发明所述下位机PLC从站采集现场信号是通过置于加热炉附近的远程站实现，通信采用PROFIBUS协议。

作为优选，本发明所述排烟风机调节开关采用变频器。

作为优选，本发明所述助燃风机调节开关采用变频器。

本发明运行中，下位机PLC从站通过排烟风机调节开关、助燃风机调节开关来调节烟气压力和助燃风压力。根据生产工艺要求，传感器组实时检测获得的炉膛温度信号与设定温度信号偏差值通过下位机PLC从站输出PID值，按照优化的PID脉冲燃烧控制策略，通过实时变化的PID输出值自动确定燃烧时间，以控制蓄热燃烧器的状态来控制炉膛内的供热，从而达到控制加热炉炉膛温度的目的。

本发明所述组态软件包括工艺曲线控制程序、PID脉冲燃烧控制程序、蓄热式烧嘴自动换向程序。所述程序即步骤或者按规定顺序执行的步骤的组合。

本发明所述蓄热燃烧器设置有多对蓄热式烧嘴，每对蓄热式烧嘴具有两个对称配置的蓄热式烧嘴，每个蓄热式烧嘴均由一个烧嘴和一个蓄热体构成。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：一种蓄热式燃烧控制系统的控制方法，其特征是包括以下步骤：系统参数初始化并采集当前现场数据，启动助燃风机、排烟风机进入自动调节模式，开启燃气总阀，启动工艺曲线控制程序，启动PID脉冲燃烧控制程序，启动蓄热式烧嘴自动换向程序。

本发明所述PID脉冲燃烧控制程序包括以下步骤：PID参数初始化，采集热电偶参数并转换成实时温度，根据工艺设定温度与实时温度差值确定PID值，PID值大于死区执行PID值输出步骤，PID值不大于死区或者PID值输出步骤完成延时至下一个周期，转向采集热电偶参数并转换成实时温度步骤。

本发明所述PID值输出步骤包括：PID脉宽调制输出脉冲信号，根据脉冲信号转换为点火信号，烧嘴前阀门对应动作。

本发明所述蓄热式烧嘴自动换向程序包括以下步骤：初始化烧嘴换向标志位，烧嘴排烟温度是否超温的判断步骤，烧嘴排烟温度超温或者前烧嘴换向标志位无效时进行烧嘴不换向步骤否则进行烧嘴换向步骤，延时至下一个周期，转向烧嘴排烟温度是否超温的判断步骤。