CN104075587B - 一种砂再生炉炉内温度稳定控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种砂再生炉炉内温度、压力稳定控制方法，S1.按照砂再生炉处理量G0设定炉内温度升温值节点T2、T3、T0和助燃空气的量，其中T2<T3<T0,T0作为炉内最终升温值；S2.实时采集再生炉内的实际温度T1，比较T1与炉内温度升温值的设定值的大小；S3.根据步骤S2中的结果，采用PID控制方式对炉内参数进行调节。本发明根据已有的运行参数及监测系统反馈的数据，用不同特征状态的方式决定系统的输入与输出的对应关系，使系统实现响应速度快、控制精确度较高、对参数变化不敏感以及整定更为容易，充分体现智能控制方法对被控对象的适应性。

Description

一种砂再生炉炉内温度稳定控制方法

技术领域

本发明涉及一种温度控制方法，特别涉及一种砂再生炉炉内温度稳定控制方法。

背景技术

砂再生系统提供砂的煅烧，实现旧砂处理后进行再次使用的砂再生。砂再生系统由砂再生炉与冷却床及其他辅助设备组成，其效率是通过连续的处理工艺、过程热的产生和高的热效率来实现最大化。砂再生炉有效的处理了大量的铸造厂化学粘合剂砂，并用于在型砂处理中作为新砂加入，砂再生的过程是砂在煅烧室里热空气沸腾的砂，使砂的温度达到再生温度。在此过程中，炉体运行环境较为复杂，炉内温度的数值及稳定对砂再生的质量是一个关键性指标，而炉内压力的稳定又是确保炉体安全运行的一个指标。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种砂再生炉炉内温度稳定控制方式，通过这种控制方式，再生炉可以稳定、安全的运行。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的，一种砂再生炉炉内温度稳定控制方法，包括以下步骤：

S1.按照砂再生炉处理量G0设定炉内温度升温值节点T2、T3、T0和助燃空气的量，其中T2<T3<T0,T0作为炉内最终升温值；

S2.实时采集再生炉内的实际温度T1，比较T1与炉内温度升温值的设定值的大小；

S3.根据步骤S2中的结果，采用PID控制方式对炉内参数进行调节。

进一步，所述PID控制方式包括：

1).当T1<T2，助燃空气的量按比例调节，比例参数为P0，初始给定助燃空气量为L1，天然气的量比例给定N*L1，后续按比例调节控制；

2).当T2<T1<T3，助燃空气的量按PID1调节，PID参数设定为第1组参数，即P1、I1、D1，初始给定助燃空气量为L2，天然气的量比例给定N*L2，后续按PID1调节控制；

3).当T3<T1<T0，助燃空气的量按PID2调节，PID参数设定为2组参数，即P2、I2、D2，初始给定助燃空气量为L3，天然气的量比例给定N*L3，后续按PID2调节控制；

4).当T0<T1，温度陡变，超过炉内最终升温值,系统作安全处理，立即降低给定助燃空气量L4，天然气的量比例给定N*L4，其中N表示倍数。

本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的，一种砂再生炉炉内温度稳定控制系统，包括系统控制器、二次空气风量调节机构、引风风量调节机构、天然气风量调节机构、助燃空气风量调节机构、压力检测装置和温度检测装置，所述系统控制器用于分别控制二次空气风量调节机构、引风风量调节机构、天然气风量调节机构和助燃空气风量调节机构动作；所述温度压力检测装置用于检测煅烧室的温度并将温度数据反馈至系统控制器；所述压力检测装置用于检测煅烧室的压力并将压力数据反馈至系统控制器。

进一步，所述系统控制器根据炉内的实际温度T1与炉内温度升温值的设定值的大小；采用PID控制方式对炉内参数进行调节；所述的PID控制方式为：

1).当T1<T2，助燃空气的量按比例调节，比例参数为P0，初始给定助燃空气量为L1，天然气的量比例给定N*L1，后续按比例调节控制；

2).当T2<T1<T3，助燃空气的量按PID1调节，PID参数设定为第1组参数，即P1、I1、D1，初始给定助燃空气量为L2，天然气的量比例给定N*L2，后续按PID1调节控制；

3).当T3<T1<T0，助燃空气的量按PID2调节，PID参数设定为2组参数，即P2、I2、D2，初始给定助燃空气量为L3，天然气的量比例给定N*L3，后续按PID2调节控制；

4).当T0<T1，温度陡变，超过炉内最终升温值,系统作安全处理，立即降低给定助燃空气量为L4，天然气的量比例给定N*L4，其中N表示倍数。

有益技术效果：

1.本发明根据已有的运行参数及监测系统反馈的数据，用不同特征状态的方式决定系统的输入与输出的对应关系，使系统实现响应速度快、控制精确度较高、对参数变化不敏感以及整定更为容易，充分体现智能控制方法对被控对象的适应性。

2.整个系统按此控制思路运行，根据系统的扰动量(砂量、二次风)、温度偏差、偏差变化等特征状态，使系统切换到不同的控制算法，可以有效实施再生炉温度稳定控制，同样，再生炉压力的控制方式与此相同。

需要说明的是：本以明采用的模糊控制运用到再生炉温度控制上是可以满足要求的、可行的，是以热效率为目标函数的最佳控制系统。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为再生炉设备结构图；

图2为温度控制系统框图；

图3为系统温度控制流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

再生炉设备如图1所示，砂再生炉体由燃烧室、煅烧室组成，燃烧室里安装烧嘴，通过机械方式将再生砂输入煅烧室内，将助燃风机的出风量作为助燃风用，鼓风风机的出风量作为二次风通过燃烧室进入煅烧室炉内，使炉内的砂由于存在压力差沸腾起来，燃烧系统所产生的热量通过二次风也由燃烧室传至煅烧室，将煅烧室炉内的温度加热至设定值，从而使煅烧室里的砂温升高。为了使炉内的砂均匀地作再生处理，煅烧室炉内温度的数值及稳定显得尤为重要。

本系统燃烧过程的主要干扰量为给砂量(内扰)和二次风负荷变化量(外扰)，在燃烧率扰动下及处理能力较大的情况下，砂温的变化存在一定的滞后时间。根据煅烧室温度的变化去改变天然气量和助燃风量以及二次风量和引风量，能够较为有效地控制煅烧室温度，燃烧系统的输入量有：天然气量、助燃风量、二次风量和引风量；输出量有：炉膛压力、炉膛温度。温度控制作为本系统的关键控制量，燃气是热量的唯一来源，我们以给助燃风量的变化直接影响天然气的给定量，也影响炉内压力的变化。助燃风量的变化产生一定的风气比和相应的燃烧状况，以及二次风量、引风量的状况表现出不同的炉膛温度。在二次风量改变的同时也改变引风量，使炉膛负压保持稳定，既保证再生炉安全运行，又确保再生砂的温度。这两个控制回路组成了一个不可分割的再生炉燃烧控制系统，共同保证再生炉运行的机动性、经济性和安全性，其温度控制系统框图如图2所示。

再生炉控制系统具有较大的延时，且工况是时变的，对于这样的系统，本案采用以助燃空气风量维持炉内温度恒定的主温度调节模糊控制系统；以二次空气风量、引风量维持炉膛负压稳定的炉膛负压调节系统。在实际运行中，由于延时的存在，使得被调量不能及时反映系统所承受的扰动，即使测量反馈信号到达控制器，调节机构接受调节信号后立即动作，也需要经过纯延时间τ以后，才波及被调量，使之受到控制。当再生炉系统发生时变或随机干扰较大时，就很难保持良好的控制效果，本发明设置系统控制器、温度检测装置、流量检测装置，采用模糊控制，并运用预估控制，根据系统的偏差、偏差变化、扰动量(包含加砂量、二次风量)等特征状态，使系统切换到不同的控制算法，在系统动态特性不断变化的情况下，控制算法、控制参数也会调整，接近最优点控制。本发明根据已有的运行参数及监测系统反馈的数据，用不同特征状态的方式决定系统的输入与输出的对应关系，使系统实现响应速度快、控制精确度较高、对参数变化不敏感以及整定更为容易，充分体现智能控制方法对被控对象的适应性。

根据上述控制思想本发明提供一种砂再生炉炉内温度稳定控制方法，具体实施流程如图3所示：

给定砂再生炉处理量G0，炉内温度升温值节点为T0、T2、T3，其中T2<T3<T0,T0作为炉内最终升温值,首先控制器发出指令，给定助燃空气L0量，相应执行机构动作；天然气按助燃空气的量比例给定N*L0，相应执行机构动作，天然气燃烧产生热量，经过二次风传热，使煅烧室炉温升高，经过延时时间t后，在砂处理量G0、压力P0一定的情况下，实际炉温T1与设定值T0比较(其中：T2<T3<T0，T1为实际测量反馈值，初始给定助燃空气量L1、L2、L3、L4为经验值)。

当T1<T2，助燃空气的量按比例调节，比例参数为P0，初始给定助燃空气量为L1，天然气的量比例给定N*L1，后续按比例调节控制；

当T2<T1<T3，助燃空气的量按PID1调节，PID参数设定为第1组参数，即P1、I1、D1，初始给定助燃空气量为L2，天然气的量比例给定N*L2，后续按PID1调节控制；

当T3<T1<T0，助燃空气的量按PID2调节，PID参数设定为2组参数，即P2、I2、D2，初始给定助燃空气量为L3，天然气的量比例给定N*L3，后续按PID2调节控制；

当T0<T1，温度陡变，超过炉内最终升温值,系统作安全处理，立即降低给定助燃空气量L4，L4远低于前一时刻助燃空气量，同时，天然气的量比例给定N*L4，N为倍数。初始给定助燃空气量L1、L2、L3、L4为经验值，N为使天然气与助燃空气到达最佳燃烧效果的值，为本领域技术人员的常规选择。

整个系统按此控制思路运行，根据系统的扰动量(砂量、二次风)、温度偏差、偏差变化等特征状态，使系统切换到不同的控制算法，可以有效实施再生炉温度稳定控制，同样，再生炉压力的控制方式与此相同。

同时本发明提供一种砂再生炉炉内温度稳定控制系统，包括系统控制器、二次空气风量调节机构、引风风量调节机构、天然气风量调节机构、助燃空气风量调节机构、压力检测装置和温度检测装置，所述系统控制器用于分别控制二次空气风量调节机构、引风风量调节机构、天然气风量调节机构和助燃空气风量调节机构动作；所述温度压力检测装置用于检测煅烧室的温度并将温度数据反馈至系统控制器；所述压力检测装置用于检测煅烧室的压力并将压力数据反馈至系统控制器。

所述系统控制器根据炉内的实际温度T1与炉内温度升温值的设定值的大小；采用PID控制方式对炉内参数进行调节；所述的PID控制方式为：

1).当T1<T2，助燃空气的量按比例调节，比例参数为P0，初始给定助燃空气量为L1，天然气的量比例给定N*L1，后续按比例调节控制；

2).当T2<T1<T3，助燃空气的量按PID1调节，PID参数设定为第1组参数，即P1、I1、D1，初始给定助燃空气量为L2，天然气的量比例给定N*L2，后续按PID1调节控制；

3).当T3<T1<T0，助燃空气的量按PID2调节，PID参数设定为2组参数，即P2、I2、D2，初始给定助燃空气量为L3，天然气的量比例给定N*L3，后续按PID2调节控制；

4).当T0<T1，温度陡变，超过炉内最终升温值,系统作安全处理，立即降低给定助燃空气量为L4，天然气的量比例给定N*L4，其中N表示倍数。

需要说明的是：本发明采用的模糊控制运用到再生炉温度、压力控制上是可以满足要求的、可行的，是以热效率为目标函数的最佳控制系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种砂再生炉炉内温度稳定控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.按照砂再生炉处理量G0，设定炉内温度升温值节点T2、T3、T0和助燃空气的量，其中T2<T3<T0,T0作为炉内最终升温值；

S2.实时采集再生炉内的实际温度T1，比较T1与炉内温度升温值的设定值的大小；

S3.根据步骤S2中的结果，采用PID控制方式对炉内参数进行调节；

所述PID控制方式包括：

1）.当T1<T2，助燃空气的量按比例调节，比例参数为P0，初始给定助燃空气量为L1，天然气的量比例给定N*L1，后续按比例调节控制；

2）.当T2<T1<T3，助燃空气的量按PID1调节，PID参数设定为第1组参数，即P1、I1、D1，初始给定助燃空气量为L2，天然气的量比例给定N*L2，后续按PID1调节控制；

3）.当T3<T1<T0，助燃空气的量按PID2调节，PID参数设定为2组参数，即P2、I2、D2，初始给定助燃空气量为L3，天然气的量比例给定N*L3，后续按PID2调节控制；

4）.当T0<T1，温度陡变，超过炉内最终升温值,系统作安全处理，立即降低给定助燃空气量L4，天然气的量比例给定N*L4，其中N表示倍数。

2.一种砂再生炉炉内温度稳定控制系统，其特征在于:包括系统控制器、二次空气风量调节机构、引风风量调节机构、天然气风量调节机构、助燃空气风量调节机构、压力检测装置和温度检测装置，所述系统控制器用于分别控制二次空气风量调节机构、引风风量调节机构、天然气风量调节机构和助燃空气风量调节机构动作；所述温度检测装置用于检测煅烧室的温度并将温度数据反馈至系统控制器；所述压力检测装置用于检测煅烧室的压力并将压力数据反馈至系统控制器。

3.根据权利要求2所述的砂再生炉炉内温度稳定控制系统，其特征在于：所述系统控制器根据炉内的实际温度T1与炉内温度升温值的设定值的大小；采用PID控制方式对炉内参数进行调节；所述的PID控制方式为：

1）.当T1<T2，助燃空气的量按比例调节，比例参数为P0，初始给定助燃空气量为L1，天然气的量比例给定N*L1，后续按比例调节控制；

2）.当T2<T1<T3，助燃空气的量按PID1调节，PID参数设定为第1组参数，即P1、I1、D1，初始给定助燃空气量为L2，天然气的量比例给定N*L2，后续按PID1调节控制；

3）.当T3<T1<T0，助燃空气的量按PID2调节，PID参数设定为2组参数，即P2、I2、D2，初始给定助燃空气量为L3，天然气的量比例给定N*L3，后续按PID2调节控制；

4）.当T0<T1，温度陡变，超过炉内最终升温值,系统作安全处理，立即降低给定助燃空气量L4，天然气的量比例给定N*L4，其中N表示倍数。