[发明专利]燃气工业窑炉炉内温度的智能控制方法

权利要求书

1.燃气工业窑炉炉内温度智能控制的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤(1)、在窑炉顶部安装热电偶温度传感器，将炉内温度的电流信号送至窑炉控制器；

步骤(2)、窑炉控制器将温度的电流信号转换为数字信号；之后查找温度分度表获取炉内实际的温度值，并将该值输出到增量式PID控制模块进行处理；

步骤(3)、采用增量式PID控制方法，将窑炉的预设温度与当前采集温度的差值e(k)作为PID控制的输入值，比例阀开度控制量的增量Δu(k)作为PID控制的输出值；PID控制方法为：

Δu(k)＝K_pΔe(k)+K_ie(k)+K_d[Δe(k)-Δe(k-1)]

其中，Δu(k)为比例阀开度控制量的增量，e(k)为预设窑炉温度值与实际温度值的差值，Δe(k)＝e(k)-e(k-1)为温度差值的增量，Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数，k为采样序号，k＝1,2,3…；

步骤(4)、计算当前的比例阀开度控制量u(k)，计算方法为：

u(k)＝u(k-1)+Δu(k)

其中,u(k-1)为上次比例阀开度控制量；

窑炉控制器根据u(k)值的大小控制电动比例阀的开度：u(k)越大，增大电流输出至电动比例阀使阀门开度增大，增加燃气进气量；u(k)越小，减小电流输出至电动比例阀使阀门开度缩减，减少燃气进气量。

2.根据权利要求1所述的燃气工业窑炉炉内温度智能控制的方法，其特征在于为了实现对燃气工业窑炉温度的精确控制，需要通过温度反馈值来控制比例阀的开度调整燃气的进气量来实现；对窑炉温度值设定两个参数：预设温度st与当前温度的采样值pt；在窑炉烧制过程需要调节温度时，通过st、pt可得知第k次采样时刻的输入偏差值为：

e(k)＝st-pt

将偏差值e(k)作为PID控制的输入值，比例阀开度控制量的增量Δu(k)作为PID控制的输出值；PID控制方法为：

Δu(k)＝K_pΔe(k)+K_ie(k)+K_d[Δe(k)-Δe(k-1)]

其中，Δu(k)为比例阀开度控制量的增量，e(k)为预设窑炉温度值与实际温度值的差值，Δe(k)＝e(k)-e(k-1)为温度差值的增量，Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数，k为采样序号，k＝1,2,3…；

再计算当前的比例阀开度控制量u(k)，计算方法为：

u(k)＝u(k-1)+Δu(k)

其中,u(k-1)为上次比例阀开度控制量；

窑炉控制器根据u(k)值的大小控制电动比例阀的开度：u(k)越大，增大电流输出至电动比例阀使阀门开度增大，增加燃气进气量；u(k)越小，减小电流输出至电动比例阀使阀门开度减小，减少燃气进气量。

3.根据权利要求1或2所述的燃气工业窑炉炉内温度智能控制的方法使用的窑炉控制系统，其特征在于包括：供应燃气(1)、前端压力传感器(2)、电动比例阀(3)、热电偶温度传感器(4)、窑炉控制器(5)、增量式PID控制模块(6)、温度分度表(7)、AD转换模块(8)、燃气管道(9)和梭式窑(10)，供应燃气(1)经前端压力传感器(2)、电动比例阀(3)，由燃气管道(9)传输至梭式窑(10)；

前端压力传感器，采集源头燃气压力值；反馈供应燃气(1)的压力值，燃气工业窑炉温度控制的前提是供应燃气(1)压力值大于窑炉烧制生产燃气压力最小值；

热电偶温度传感器(4)位于梭式窑(10)内，用于将采集燃气窑炉内温度，在窑炉烧制过程中，将采集的温度值转换为电流信号，输出给窑炉控制器；

电动比例阀(3)接收增量式PID控制模块(6)发出的指令，并作出相应的动作响应，从而控制燃气的进气量，从而达到对燃气工业窑炉生产烧制过程中温度的智能、精确控制；

窑炉控制器，包括窑炉的增量式PID控制模块、AD转换模块和温度分度表；

AD转换模块，将热电偶温度传感器输入的模拟信号转换为数字信号；

温度分度表，用于建立AD转换数字值与炉内温度值的比例关系；

增量式PID控制模块(6)接收经AD转换模块(8)处理的热电偶温度传感器(4)采集的温度反馈值并与预设温度值的偏差，然后根据偏差量进行PID处理，输出相应指令使电动比例阀(3)进行调整,PID控制方法为：

Δu(k)＝K_pΔe(k)+K_ie(k)+K_d[Δe(k)-Δe(k-1)]

其中，Δu(k)为比例阀开度控制量的增量，e(k)为预设窑炉温度值与实际温度值的差值，Δe(k)＝e(k)-e(k-1)为温度差值的增量，Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数，k为采样序号，k＝1,2,3…。