CN102444910A - 一种燃烧控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃烧控制系统，包括：上位机、下位机、燃气稳压模块、安全放散模块、压力保护模块、温度调节模块、点火及火焰检测模块、流量传感器模块、料位计模块，可以实现采用通过下位机控制加合金烘烤炉燃烧系统的自动点火、自动燃烧、自动控温的加热模型，来实现物料的有效加热。本发明与现有技术相比具有以下优点：温度控制精度高、工艺稳定性好、能源消耗低、操作监控直观方便、自动化程度高、运行安全可靠的燃烧控制系统。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧控制系统，适用于合金烘烤炉的燃烧过程的控制。
背景技术
目前要生产高品质钢水，必须对添加的合金进行加热，最大限度降低合金中的氢带入量以及对钢水温度的影响，从而实现冶炼高品质钢的目的。现有的合金加热基本上都采用普通的合金烘烤炉技术，其燃烧系统主要依靠操作人员的经验来判断并操作燃烧过程，这种燃烧系统存在以下几个弊端：
1) 采用人工手动点火，点火任务繁重，且点燃成功率低下，而且在使用过程中，火焰可能熄灭而无法及时察觉，有毒气体外泄，造成安全事故；
2) 合金料的温度不可控，没有温度监测装置，只能人为的去判断温度，误差较大，工艺稳定性差；
3) 燃烧及助燃气体的压力、流量不可控，不能有效的调节燃烧及助燃气体的输入量，并精确的调节燃烧及助燃气体的混合气体比例，导致燃烧气体的极大浪费；
4) 对操作人员的素质技术要求高，大大增加相应的人力成本。
申请号为: 200620023560.X，发明名称为：《高温燃气间歇式窑炉双比例燃烧控制装置》的中国实用新型专利公开了一种高温燃气间歇式窑炉双比例燃烧控制装置，属工业窑炉控制装置领域。包括设置在各燃烧器和燃气总管之间的连接管路和设置在管路上的空／燃比例调节阀，其在每个燃烧器和燃气总管之间并联设置至少两条连接管路，在各连接管路上分别对应设置一套空／燃比例调节装置，各连接管路的管径相同或不相同，各空／燃比例调节装置的混合比例设置不相同；其所述之各空／燃比例调节装置的控制部分之气控部分写风压信号管连接，其电控部分与PLC控制单元连接。其在不同的温度区间范围内可以提供的不同燃烧比例，更加准确地控制窑内的烧成气氛，使产品的烧成质量得到更可靠的保证，可广泛用于各种规格的高温燃气间歇式窑炉之温度控制领域。其缺陷在于稳压性差、不能检测温度和火焰的熄灭。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的缺陷，提供一种自动化程度高、燃烧控制系统温度控制精度高、工艺稳定性好、能源消耗低、操作监控直观方便、运行安全可靠的燃烧控制系统。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该燃烧控制系统，其特征在于，其包括：
1) 上位机，上位机通过HMI画面对整个燃烧系统状态实现实时监控和操作，上位机显示合金烘烤炉燃烧系统的压力、温度、流量、物位、火焰信号、阀位信号，并可通过HMI画面进行操作；
2) 下位机，下位机与上位机连接，作为燃烧系统状态数据的采集、处理与执行模块；
3) 燃气稳压模块，燃气稳压模块设置在燃气管路上，用于燃气的稳压并在燃气压力超出设定范围时切断；
4) 安全放散模块，安全放散模块设置在燃气管路上，用于超压燃气的排放；
5) 压力保护模块，压力保护模块设置在燃气管路上并与下位机连接，用于采集燃气压力信号并根据燃烧控制模型设定的燃气压力范围来开启或关闭燃气的输送；
6) 温度调节模块，温度调节模块与下位机连接，用于采集合金烘烤炉内物料的温度信号传送给下位机，下位机根据燃烧控制模型来自动控制对应温度调节模块，用于控制合金烘烤炉内的温度；
7) 点火及火焰检测模块，点火及火焰检测模块与下位机连接，用于点火、测定并控制燃烧烧嘴的工作状态；
8) 流量传感器模块，流量传感器模块设置在燃气管路上并与下位机连接，用于测定燃气的瞬时和累积流量。
本发明还设置有料位计模块，料位计模块与下位机连接，用于测定合金烘烤炉内物料的堆积高度。不需要人工观察物料的高度，并且可将物料高度直观准确地反映在上位机的HMI画面上。
本发明所述的下位机采用PLC，并通过可输入燃烧控制程序建立多个不同的燃烧控制模型，上位机采用工控机，PLC通过工业以太网/PROFIBUS-DP网实现与工控机通讯。采用这种结构可以实现远程的监控和操作。
本发明所述的燃气稳压模块包括都设置在燃气管路上的安全切断阀和减压阀。减压阀用于稳定燃气压力，安全切断阀可在在燃气压力高于设定范围时切断燃气的输送；
本发明所述的安全放散模块包括设置在燃气管路上的安全溢流阀。
本发明所述的压力保护模块包括设置在燃气管路上且都与下位机连接的压力变送器和燃气切断阀，压力变送器检测燃中的压力信息发送到下位机，下位机根据燃烧控制模型设定的燃气压力范围来开启或关闭燃气的输送在和燃气切断阀。
本发明所述的温度调节模块包括设置在合金烘烤炉内的温度传感器、设置在燃气管路上并连接空气管路的空燃比例阀和设置在空气管路上的空气调节阀，温度传感器、空燃比例阀和空气调节阀连接下位机，温度传感器采用铠装式热电偶，温度传感器用于测定合金烘烤炉内多层物料的温度，并把温度信号传送给下位机，根据燃烧控制模型，通过下位机控制空燃比例阀和空气调节阀，实现合金加热炉的燃烧系统的温度调节。
本发明所述的点火及火焰检测模块包括都与下位机连接的电离式火焰传感器和烧嘴控制器，电离式传感器用于判断燃烧系统火焰的状态，并把信号传送给下位机，下位机根据燃烧控制模型自动控制烧嘴控制器调整燃气热嘴的工作状态。
本发明所述的流量传感器模块采用孔板流量计或涡街流量计，用于测定燃烧气体的瞬时和累积流量，并把流量信号传送给下位机。
本发明所述的料位计模块采用顶装式耐高温型雷达波料位计。
本发明与现有技术相比具有以下优点：温度控制精度高、工艺稳定性好、能源消耗低、操作监控直观方便、自动化程度高、运行安全可靠。
附图说明
图1为本发明实施例的原理框图。
图2为本发明实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
参见图1～图2，本实施例燃烧控制系统，包括：上位机、下位机、燃气稳压模块Ⅰ、安全放散模块Ⅱ、压力保护模块Ⅲ、温度调节模块Ⅳ、点火及火焰检测模块Ⅴ、流量传感器模块、料位计模块。
本实施例下位机采用PLC，上位机采用工控机，PLC通过工业以太网/PROFIBUS-DP网实现与工控机通讯。燃气稳压模块Ⅰ包括都设置在燃气管路A上的安全切断阀Ⅰ-1和减压阀Ⅰ-2。安全放散模块Ⅱ包括设置在燃气管路A上的安全溢流阀Ⅱ-1。压力保护模块Ⅲ包括设置在燃气管路A上且都与PLC连接的压力变送器Ⅲ-1和燃气切断阀Ⅲ-2。温度调节模块Ⅳ包括多个设置在合金烘烤炉内多个间隔设置的铠装式热电偶Ⅳ-1、设置在燃气管路A上并连接空气管路B的空燃比例阀Ⅳ-2和设置在空气管路B上的空气调节阀Ⅳ-3，铠装式热电偶Ⅳ-1、空燃比例阀Ⅳ-2和空气调节阀Ⅳ-3连接PLC。点火及火焰检测模块Ⅴ包括都与PLC连接的电离式火焰传感器Ⅴ-1和烧嘴控制器Ⅴ-2，烧嘴控制器Ⅴ-2设置在燃气热嘴C上。流量传感器模块采用孔板流量计或涡街流量计并设置在燃气管路A上。料位计模块采用顶装式耐高温型雷达波料位计。
工作原理：本实施例中燃烧适合的燃气压力范围为为8Kpa～30Kpa本实施例采用减压阀Ⅰ-2实现自动稳压在8Kpa～30Kpa，并在燃气压力超出燃烧控制模型设定范围（8Kpa～30Kpa）时通过安全切断阀Ⅰ-1自动切断燃气的输送；采用安全溢流阀Ⅱ-1可实现燃气压力高于30Kpa时自动排放超压燃气。
PLC采集压力、温度、流量、物位、火焰信号、阀位信号通过工业以太网/PROFIBUS-DP网实现通讯，并在人机界面实现工业现场的远程实时监控和控制。PLC通过压力变送器Ⅲ-1采集燃气的压力信号，并根据燃烧控制模型设定的燃气压力范围（8Kpa～30Kpa）来开启或关闭燃气切断阀Ⅲ-2,从而控制燃气的输送，PLC通过间隔设置的多个铠装式热电偶Ⅳ-1采集合金烘烤炉温度信号，并根据PLC的燃烧控制模型，本实施例燃烧控制模型设定温度（300℃～350℃）控制空燃比例阀Ⅳ-2和空气调节阀Ⅳ-3来自动调节燃气和空气的比例，不仅使得合金烘烤炉在提供适合温度还可以让燃气燃烧充分，PLC采用电离式火焰传感器Ⅴ-1并通过火焰信号放大器放大信号后，传送给PLC，来判断燃烧系统火焰的状态，如果燃气热嘴C的火焰熄灭，PLC控通过烧嘴控制器Ⅴ-2来控制现场燃气热嘴C的自动点火和或者控制燃气切断阀Ⅲ-2切断燃气。PLC通过孔板流量计或涡街流量计用来测定合金烘烤炉中的物料高度。顶装式耐高温型雷达波料位计用来测定燃烧气体的瞬时和累积流量和合金烘烤炉中的物料高度。
本实施例不仅实现了燃烧过程的实时监控和自动化控制，而且温度控制精度高、工艺稳定性好、能源消耗低、操作监控直观方便、自动化程度高、运行安全可靠。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种燃烧控制系统，其特征在于，其包括：
上位机，上位机通过HMI画面对整个燃烧系统状态实现实时监控和操作；
下位机，下位机与上位机连接，作为燃烧系统状态数据的采集、处理与执行模块；
燃气稳压模块，燃气稳压模块设置在燃气管路上，用于燃气的稳压并在燃气压力超出设定范围时切断；
安全放散模块，安全放散模块设置在燃气管路上，用于超压燃气的排放；
压力保护模块，压力保护模块设置在燃气管路上并与下位机连接，用于采集燃气压力信号并根据燃烧控制模型设定的燃气压力范围来开启或关闭燃气的输送；
温度调节模块，温度调节模块与下位机连接，用于采集合金烘烤炉内物料的温度信号传送给下位机，下位机根据燃烧控制模型来自动控制温度调节模块，用于控制合金烘烤炉内的温度；
点火及火焰检测模块，点火及火焰检测模块与下位机连接，用于点火、测定并控制燃烧烧嘴的工作状态；
流量传感器模块，流量传感器模块设置在燃气管路上并与下位机连接，用于测定燃气的瞬时和累积流量。
2.根据权利要求1所述的燃烧控制系统，其特征在于：还设置有料位计模块，料位计模块与下位机连接，用于测定合金烘烤炉内物料的堆积高度。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述的下位机采用PLC，并通过可输入燃烧控制程序建立多个不同的燃烧控制模型，上位机采用工控机，PLC通过工业以太网/PROFIBUS-DP网实现与工控机通讯。
4.根据权利要求1或2所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述的燃气稳压模块包括都设置在燃气管路上的安全切断阀和减压阀。
5.根据权利要求1或2所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述的安全放散模块包括设置在燃气管路上的安全溢流阀。
6.根据权利要求1或2所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述的压力保护模块包括设置在燃气管路上且都与下位机连接的压力变送器和燃气切断阀。
7.根据权利要求1或2所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述的温度调节模块包括设置在合金烘烤炉内的温度传感器、设置在燃气管路上并连接空气管路的空燃比例阀和设置在空气管路上的空气调节阀，温度传感器、空燃比例阀和空气调节阀连接下位机，温度传感器采用铠装式热电偶，温度传感器用于测定合金烘烤炉内多层物料的温度，并把温度信号传送给下位机，下位机根据燃烧控制模型，控制空燃比例阀和空气调节阀，实现合金加热炉的燃烧系统的温度调节。
8.根据权利要求1或2所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述的点火及火焰检测模块包括都与下位机连接的电离式火焰传感器和烧嘴控制器，电离式传感器用于判断燃烧系统火焰的状态，并把信号传送给下位机。
9.根据权利要求1或2所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述的流量传感器模块采用孔板流量计或涡街流量计。
10.根据权利要求2所述的燃烧控制系统，其特征在于：所述的料位计模块采用顶装式耐高温型雷达波料位计。
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