CN103305683A - 一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制系统及其方法，属于冷轧板带技术领域。该系统包括温差计算模块用于根据退火炉炉内的加热控制区的现场实际温度值和目标温度设定值，计算得出加热控制区的温差值；温差应用值模块用于根据现场实际温度值、升温速率和温差值，计算得到温差应用值；加热负载模块用于根据温差应用值，计算得到加热控制区的加热负载值；调整模块根据加热负载值，调整加热控制区的燃气调节阀开度和控制烧嘴燃烧时间。本发明通过加热负载控制燃烧时间，减低了点火失败率。

Description

一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制系统及其方法

技术领域

本发明属于冷轧板带技术领域，特别涉及一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制系统及其方法。

背景技术

在传统的燃烧控制方式中，给退火炉加热一般是通过调节燃料和空气的流量使之充分混合、燃烧来完成的，即在加热的过程中，燃料和空气的流量是连续变化的。但在燃料热值较高的情况下，使用少量的燃料就可以满足热处理工艺的要求，因此燃料和空气的流量都比较小，输送燃料的管路截面也比较小，如果采用连续燃烧的方式进行控制，控制燃料流量的碟阀就要做得很小，而控制系统的响应能力无法满足流量变化的需要，因此控制温度的误差是很大的。

现有工厂的连续退火炉原有控制方式为传统的双交叉限幅串级燃烧控制技术，炉温控制系统根据现场温度实际值和目标设定值的偏差计算出瞬时负载，以百分比的形式，燃料的流量根据负载的大小变化，当负载达到100%时，燃料流量达到最大，加热能力达到上限。这种燃烧控制方式虽然技术成熟、应用广泛，但对于“小流量”，控制阀受死区存在的影响，不能很好的去控制燃气流量和温度。

现有控制系统中烧嘴点火的个数与负载的大小有关，只有超过某一负载，每个加热控制区的烧嘴才会全部工作，在低温低负载下，每个区只有若干烧嘴点火，所需燃气流量比较小，由于控制阀的死区的存在，燃气流量和温度控制精度不高。另外低温状态下，局部烧嘴点火的状态会造成炉内温度场分布不均匀的问题，难以满足具有特殊要求的热处理工艺的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制系统及其方法，消除了现有技术中控制阀死区无法控制燃气流量和温度的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制系统，包括温差计算模块、温差应用值模块、加热负载模块和调整模块；

其中，所述温差计算模块用于根据退火炉炉内的加热控制区的现场实际温度值和目标温度设定值，计算得出所述加热控制区的温差值；

所述温差应用值模块用于根据所述现场实际温度值、升温速率和所述温差值，计算得到温差应用值；

所述加热负载模块用于根据所述温差应用值，计算得到所述加热控制区的加热负载值；

所述调整模块，当所述加热负载值小于所述加热控制区的额定负载的33%时，根据所述加热负载值，调整所述加热控制区的燃气调节阀开度和控制烧嘴燃烧时间。

一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制方法，包括如下步骤：

根据退火炉炉内的加热控制区的现场实际温度值和目标温度设定值，计算得出所述加热控制区的温差值；

根据所述现场实际温度值、升温速率和所述温差值，计算得到温差应用值；

根据所述温差应用值，计算得到所述加热控制区的加热负载值；

当所述加热负载值小于所述加热控制区的额定负载的33%时，根据所述加热负载值，调整所述加热控制区的燃气调节阀开度和控制烧嘴燃烧时间。

进一步地，所述调整加热控制区的燃气调节阀开度为33%的额定燃气流量所对应的燃气调节阀开度值。

进一步地，所述计算得到温差应用值的具体方法包括如下步骤：

根据所述现场实际温度值和所述升温速率，设定得到最大允许偏差值，将所述最大允许偏差值与所述温差值进行比较，当所述温差值大于所述最大允许偏差值时，所述最大允许偏差值为所述温差应用值。

进一步地，所述烧嘴燃烧时间的计算方法如式（1）所示：

$t=\frac{T\•L}{33\%}---\left(1\right)$

其中，t为烧嘴燃烧时间，单位为s，L为加热负载值，T为烧嘴燃烧控制周期，单位为s。

本发明提供的低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制系统及其方法，在低温低功率下，每个加热控制区的燃气流量控制稳定在额定流量的33%，全部烧嘴同时点火工作，解决了现有技术中控制阀存在死区，导致不能对燃气流量和温度无法控制的问题；通过加热负载控制燃烧时间，减低了点火失败率，操作工不需要频繁的到现场恢复烧嘴。另外，与原有控制系统相比，可以降低退火炉内每个加热控制区内的温差。

附图说明

图1为本发明实施例提供的低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制方法步骤图。

具体实施方式

本发明实施例提供的一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制系统，对DREVER公司连续退火炉在低温低功率下进行控制，包括温差计算模块、温差应用值模块、加热负载模块和调整模块；

其中，温差计算模块用于根据退火炉炉内的加热控制区的现场实际温度值和目标温度设定值，计算得出加热控制区的温差值；

温差应用值模块用于根据所述现场实际温度值和升温速率，通过比较所述加热控制区的温差值和最大允许偏差值,得出所述加热控制区的温差应用值；

加热负载模块用于根据所述温差应用值，计算得到所述加热控制区的加热负载值；

调整模块，当加热负载值小于加热控制区的额定负载的33%时，根据加热负载值，调整加热控制区的燃气调节阀开度和控制烧嘴燃烧时间。

一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制方法，以2009年7月20日生产期间加热控制1区为例，包括如下步骤：

步骤101：计算加热控制区的温差值；

根据退火炉炉内的加热控制区的现场实际温度值和目标温度设定值，计算得出加热控制区的温差值，在本发明实施例中，热电偶采集到的炉内现场实际温度值为140℃，目标温度设定值为300℃，温差值为160℃；

步骤102：计算温差应用值；

根据现场实际温度值、升温速率和温差值，计算得到温差应用值；

具体方法为：根据现场实际温度值和升温速率，设定得到最大允许偏差值，将最大允许偏差值与温差值进行比较，当温差值大于最大允许偏差值时，该最大允许偏差值为温差应用值，其中，各条件下最大允许偏差值见表1；

表1加热控制区各条件下最大允许偏差值表

现场实际温度值	升温速率	最大允许偏差值
			<550℃	3℃/min	20℃
>550℃	6℃/min	25℃
			<680℃	600℃/min	40℃

在本发明实例中,现场实际温度为140℃,升温速率为3℃/min，因此，其最大允许偏差值为20℃,根据步骤101所得，其温差值为160℃,由于温差值大于最大允许偏差值,因此温差应用值为20℃。

步骤103：计算加热负载值；

根据温差应用值，计算得到加热控制区的加热负载值，本发明实例中，在温差应用值为20℃时，因此，此时的加热负载值为额定负载的20%；

步骤104：调整燃气调节阀开度和控制烧嘴燃烧时间；

当加热负载值小于额定负载的33%时，该加热控制区处于低功率状态，根据加热负载值，调整加热控制区的燃气调节阀开度和控制烧嘴燃烧时间，经比较，当前的加热控制区为低功率状态，调整加热控制区的燃气调节阀开度为33%的额定燃气流量所对应的燃气调节阀开度值，首先强制加热控制1区的燃气调节阀为定值，从表2可知，1区的燃气调节阀开度值为12%，这样加热控制1区的燃气流量就可以稳定在200Nm³/h。

表2各加热控制区的燃气调节阀开度值表

其中，烧嘴燃烧时间的计算方法如式（1）所示：

$t=\frac{T\•L}{33\%}---\left(1\right)$

其中，t为烧嘴燃烧时间，单位为s，L为加热负载值，T为烧嘴燃烧控制周期，单位为s。

在本发明实施例中，设定烧嘴燃烧控制周期为200s，加热负载为额定负载的20%，经计算，该周期内烧嘴燃烧时间为121s.然后将加热控制1区所有烧嘴的燃气关断阀同时打开，同时关闭。当前的烧嘴燃烧控制周期内，打开时间控制在121s，关闭时间为79s，这样可以提供所需要的20%的加热负载。

经本发明实施例提供的低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制系统及其方法，在连续退火炉在低温低功率下，每个加热控制区的燃气流量控制稳定在额定流量的33%，全部烧嘴同时点火工作，燃烧时间根据加热负载来确定，解决了原有控制系统在低功率下，部分烧嘴工作，所需燃气流量较小，受燃气调节阀死区影响出现燃气流量不可控，而导致烧嘴点火经常失败的问题。烧嘴的点火失败率从原来的40%降到1%，操作工不需要频繁的到现场恢复烧嘴。另外，与原有控制系统相比，退火炉内每个加热控制区内的温差由30℃降到15℃。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制系统，其特征在于，包括温差计算模块、温差应用值模块、加热负载模块和调整模块；

其中，所述温差计算模块用于根据退火炉炉内的加热控制区的现场实际温度值和目标温度设定值，计算得出所述加热控制区的温差值；

所述温差应用值模块用于根据所述现场实际温度值、升温速率和所述温差值，计算得到温差应用值；

所述加热负载模块用于根据所述温差应用值，计算得到所述加热控制区的加热负载值；

所述调整模块，当所述加热负载值小于所述加热控制区的额定负载的33%时，根据所述加热负载值，调整所述加热控制区的燃气调节阀开度和控制烧嘴燃烧时间。

2.一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据退火炉炉内的加热控制区的现场实际温度值和目标温度设定值，计算得出所述加热控制区的温差值；

根据所述现场实际温度值、升温速率和所述温差值，计算得到温差应用值；

根据所述温差应用值，计算得到所述加热控制区的加热负载值；

当所述加热负载值小于所述所述加热控制区的额定负载的33%时，根据所述加热负载值，调整所述加热控制区的燃气调节阀开度和控制烧嘴燃烧时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调整加热控制区的燃气调节阀开度为33%的额定燃气流量所对应的燃气调节阀开度值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算得到温差应用值的具体方法包括如下步骤：

根据所述现场实际温度值和所述升温速率，设定得到最大允许偏差值，将所述最大允许偏差值与所述温差值进行比较，当所述温差值大于所述最大允许偏差值时，所述最大允许偏差值为所述温差应用值。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述烧嘴燃烧时间的计算方法如式（1）所示：

$t=\frac{T\•L}{33\%}---\left(1\right)$

其中，t为烧嘴燃烧时间，单位为s，L为加热负载值，T为烧嘴燃烧控制周期，单位为s。

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