CN104197732B - 一种蓄热式燃气加热炉控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄热式燃气加热炉控制系统，包括可编程逻辑制器PLC，人机界面触摸屏、温控仪表、温度传感器、压力传感器、电磁换向阀、点火线圈、离子火焰探测器、报警器；控制系统分为吹扫控制、点火控制、换向控制、温度控制、报警控制，每个环节均可由机界面触摸屏设置通过编程逻辑制器PLC调节控制。本发明自动化程度高，操作准确、及时和稳定，加入报警控制可以加热炉运行更加安全，通过PLC控制机构的运动，减少了电气元器件的使用，能够使控制系统内部结构的设计简单，减少了设计的工作量，布局美观，接线简单，维修容易，并极大提高系统的使用效果和产品的加热品质。

Description

一种蓄热式燃气加热炉控制系统

技术领域

本发明涉及一种加热炉控制技术领域，尤其涉及一种蓄热式燃气加热炉控制系统。

背景技术

随着人类对石油、煤、天然气等资源的无节制索取，能源危机变得越来越严峻，因此开发新能源和节约能源已经成为当今世界发展的主旋律。显而易见的是钢铁冶金行业是耗能的主要群体。其中耗能最多的当属冶炼加热炉，但如今加热炉的功率不高，不仅燃料利用率低，有很大一部分余热被浪费掉，而且产生大量污染环境的NOx。因此，对加热炉的改革与创新是当今钢铁冶炼行业节能的重中之重。我国作为快速发展中国家，对能源需求愈来愈大，同时伴随着世界范围内能源供给的减少，高效合理地利用低热值燃料和进行废气的预热回收就显得十分重要。近几年，随着蓄热式燃烧技术的发展，冶金加热炉中对低热值燃料的应用率和对废气的热回收率都有了显著的提高。在加热炉上应用蓄热式燃气燃烧技术逐步实现，而且快速发展。蓄热式燃烧技术是高温空气燃烧(HighTemperatureAirCombustion-HTAC)技术的通俗叫法，其原理是通过蓄热体的储热作用，获得高温预热的空气(或煤气)，以最大限度回收烟气中的余热。

目前，蓄热式加热炉在节约能源、提高产量、改善加热质量等方面有很大的优点，但是蓄热加热技术还不是很成熟，燃烧过程普耗能高、环境污染严重、温度控制精度差、自动化程度低等问题，操作工劳动强度大等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种蓄热式燃气加热炉控制系统，提高加热品质，使加热温度较均匀，本发明具体设计了一种蓄热式燃气加热炉控制系统。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种蓄热式燃气加热炉控制系统，包括一台可编程逻辑制器PLC，人机界面触摸屏，两台温控仪表，温度传感器，压力传感器，电磁换向阀，点火线圈，离子火焰探测器，报警器。所述可编程控制器PLC安装在操作柜内部；

所述人机界面触摸屏安装在操作柜面板表面；

所述温度传感器分别安装在炉膛内和烟道中；

所述两台温控仪表安装在操作柜面板表面，触摸屏右部；

所述压力传感器安装在炉膛内部炉顶；

所述可编程制器PLC的输出端安装电磁换向阀、点火线圈、报警器和火位指示灯。

所述电磁换向阀分别安装在空气管道、烟气管道和燃气管道中各个管道中。

所述温度传感器安装在炉膛中的为热电偶温度传感器，烟道中的为热电阻传感器。

所述人机界面触摸屏与可编程控制器PLC通过RS232接口通讯连接，同时通过组态软件编程监控加热炉的工作状态，也可以由人机界面触摸屏设置可编程控制器PLC调整加热炉的工作参数。

所述两台温控仪表用来采集炉膛和烟道内温度传感器的信号，并将处理得到的温度信号通过RS485接口通讯给可编程控制器PLC。

所述电磁换向阀为两通阀，由可编程制器PLC控制其开关。

所述火位指示灯用来指示每个烧嘴是否燃烧。

本发明的工作过程如下:

整个控制系统的运作时通过PLC接受传感器传来的待测数据信息，进行分析后，把得到的运算结果传给执行机构，进而控制相应的设备部件动作，完成自动控制功能。

吹扫控制，PLC通过控制空气换向阀使鼓风机、引风机在左右烧嘴交替工作将炉膛内残余燃气派出，保证点后安全，吹扫时间由触摸屏设定。

点火控制，通过PLC控制点火线圈实现点火功能的自动控制，通过点火装置完成混合气体的点燃，可以避免人为点火的危险，并通过离子火焰探测器将点火信息输送给PLC来判断点火是否成功，点火次数可在热机界面触摸屏设定。

换向控制，通过PLC控制相应的燃气阀和空气换向阀进行，工作中根据触摸屏设定的换向周期时间PLC控制左右烧嘴切换工作状态，即加热和排烟的切换，若烟道内的热电阻温度传感器检测到温度低于烟气温度下限(由触摸屏设定)，则PLC控制相应电磁阀两侧烧嘴切换工作状态。

温度控制，由炉膛内热电偶温度传感器将检测到的信号输送给温控表并将处理得到的温度信号通过RS485接口通讯给可编程控制器PLC，PLC根据实际温度与设定温度的计算值，对炉温进行相应控制，若炉膛内的温度传感器检测到的温度超过设定的温度上、下限(由触摸屏设定)，则PLC发出指令控制相应的燃气阀和空气阀进行相应的保温或加热状态。

报警控制，分为超温报警和超压报警，当炉膛内热电偶温度传感器采集到的温度信号达到由人机界面触摸屏设定的高温报警温度时则可编程控制器PLC发出停止加热和报警指令加热炉停止工作并报警；当由炉膛内的压力传感器传送给可编程控制器PLC的压力信号达到由人机界面触摸屏设定的高压报警压力时，可编程控制器PLC发出停止加热和报警指令加热炉停止工作并报警。

本发明的有益效果是：

自动化程度高，操作准确、及时和稳定，加入报警控制可以加热炉运行更加安全，通过PLC控制机构的运动，减少了电气元器件的使用，能够使控制系统内部结构的设计简单，减少了设计的工作量，布局美观，接线简单，维修容易，并极大提高系统的使用效果和产品的加热品质。

附图说明

图1为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统结构示意图。

图2为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统的主程序框图。

图3为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统吹扫程序流程图。

图4为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统点火程序流程图。

图5为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统加热程序流程图。

图6为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统保温程序流程图。

图7为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统PLC与温控表通讯的流程图。

图8为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统PLC与触摸屏通讯接线图。

图9为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统PLC与触摸屏通讯接线母头。

图10为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统PLC与触摸屏通讯接线公头。

图11为本发明一种蓄热式燃气加热炉控制系统温控表与PLC通讯接线图。

其中，1可编程控制器PLC，2人机界面触摸屏，3温度传感器，4温控仪表，5火焰探测器，6压力传感器，7燃气阀，8空气换向阀，9点火线圈，10报警器，11火位指示灯。

具体实施方式

下结合附图对本发明进行详细说明：

一种蓄热式燃气加热炉控制系统，包括一台可编程逻辑制器PLC1，人机界面触摸屏2，两台温控仪表4，温度传感器3，压力传感器6，电磁换向阀，点火线圈9，离子火焰探测器5，报警器10。

所述主控可编程逻辑制器PLC1安装在操作柜内部，选用的是OMRONCP1E，模块集成性高、体积小、CPU运行速度快、存储器宽裕、软元件范围丰富，可插装扩展模块进行扩充输入、输出以及通讯。

所述人机界面触摸屏2，安装操作柜面板表面，与可编程控制器PLC1通讯连接，其中，触摸屏与PLC的通讯方式为：接口类型RS232，通讯端口COM1，通讯线接线方式是屏(母头)6、9、5——PLC(公头)3、2、9，4和5短接；同时通过组态软件编程监控加热炉的工作状态，也可以由人机界面触摸屏2设置可编程控制器PLC1调整加热炉的工作参数。人机界面触摸屏2选用的是昆仑通态TPC7062KX型嵌入式一体化触摸屏，通过EB8000编译人机界面。

所述温度传感器3，分别安装在炉膛壁和烟道中，安装在炉膛壁的为热电偶温度传感器，安装在烟道中的为热电阻温度传感器。炉膛的温度传感器选用S型热电偶，这是由于炉膛温度高达1200℃，S型热电偶测量范围-50℃～+1700℃，良好的物理、化学性能使其具有热电势稳定性及在高温下抗氧化性，适用于氧化性和惰性气氛中；烟道内的传感器选用Pt100温度传感器，这是因为烟道温度不高于150℃，它的测量范围为-200℃～+800℃，该型号热电偶具有准确度最高，稳定性最好，测量温区宽，使用寿命长等优点。

所述两台温控仪表4安装在操作柜面板表面，触摸屏2的右部，温控仪表4选用的AI-500型智能化测量报警仪表，可编程模块化输入，采用单排四位显示器面板，支持多达四路报警功能，具备数字校正、数字滤波及热电偶冷端自动补偿功能，支持RS485通讯接口功能，支持温度变送输出等功能；另外，温控仪表4用来采集炉膛和烟道内温度传感器的信号，并将处理得到的温度信号通过RS485接口通讯给可编程控制器PLC1。

所述压力传感器6安装在炉膛内部炉顶。

所述可编程制器PLC1的输出端安装有电磁换向阀、点火线圈9和报警器10和火位指示灯11。

所述电磁换向阀为两通阀，分别安装在空气管道、烟气管道和燃气管道中各个管道中，并由可编程制器PLC1控制其开关。

所述火位指示灯11用来指示每个烧嘴是否燃烧。

工作过程如下：

一种蓄热式燃气加热炉控制系统，如图3吹扫流程图所示，a.吹扫控制：鼓风机、引风机工作，可编程控制器PLC1通过控制空气换向阀8使一侧的引气阀(2#，4#)另一侧的空气阀(1#，3#)工作，即一侧烧嘴排气另一侧鼓入空气，一段时间后(换向时间在触摸屏设定)两侧烧嘴切换工作状态，将炉膛内残余燃气派出；b.点火控制：如图4点火程序流程图，在点火之前系统判断是否已经吹扫过以保证点火安全，确认吹扫已完成后，可编程控制器PLC1控制打开燃气阀7(1#，2#，3#，4#)，并控制点火线圈9(1#，2#，3#，4#)点火，通过离子火焰探测器5将点火信息输送给可编程控制器PLC1判断点火是否成功，成功则火位指示灯点亮，若连续三次点过不成功则报警；c.加热过程控制：如图5所示，换向控制是加热过程中的关键，通过可编程控制器PLC1控制相应燃气阀7和空气换向阀8进行，工作中根据人机界面触摸屏2设定的换向周期时间可编程控制器PLC1控制左右烧嘴切换工作状态，首先一侧燃气阀、空气阀打开即一侧烧嘴加热另一侧烧嘴排烟，达到由人机界面触摸屏2设定的换向周期时间后，两侧烧嘴切换工作状态；d.温度控制：如图6所示，由温度传感器3将检测到的温度信号输送给温控表4，然后温控表4将信号通讯给可编程控制器PLC1根据实际温度与设定温度的计算值，对炉温进行相应控制，若炉膛内的温度传感器检3测到的温度超过设定的温度上限，则可编程控制器PLC1发出指令控制切断所有燃气阀7和空气阀8进行保温，若没达到则继续进行加热；e.报警控制：分为超温报警和超压报警，当炉膛内热电偶温度传感器3采集到的温度信号达到由人机界面触摸屏2设定的高温报警温度时则可编程控制器PLC1发出停止加热和报警指令加热炉停止工作并报警器10发出报警；当由炉膛内的压力传感器6传送给可编程控制器PLC1的压力信号达到由人机界面触摸屏2设定的高压报警压力时，可编程控制器PLC1发出停止加热和报警指令加热炉停止工作并报警器10工作；温控表与可编程控制器PLC1的通讯方式如图6所示。

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 (6)

1.一种蓄热式燃气加热炉控制系统的控制方法是：可编程控制器PLC接受传感器传来的待测数据信息，按照预定程序或由设计界面触摸屏设置后，信号传给执行机构，进而控制相应的设备部件动作，完成控制过程，其特征是：

所述蓄热式燃气加热炉控制系统，包括一台可编程控制器PLC、一块触摸屏、两台温控仪表、温度传感器、压力传感器、电磁换向阀、点火线圈、离子火焰探测器和报警器；

所述可编程控制器PLC安装在操作柜内部；

人机界面触摸屏安装在操作柜面板表面；

所述温度传感器分别安装在炉膛内和烟道中，安装在炉膛中的为热电偶温度传感器，烟道中的为热电阻传感器；

所述两台温控仪表安装在操作柜面板表面，触摸屏右部；

所述压力传感器安装在炉膛内部炉顶；

所述可编程控制器PLC的输出端安装电磁换向阀、点火线圈、报警器和火位指示灯；

所述电磁换向阀分别安装在空气管道、烟气管道和燃气管道的管道中；

（1）吹扫控制，可编程控制器PLC通过控制空气换向阀使鼓风机、引风机在左右烧嘴交替工作将炉膛内残余燃气派出，吹扫时间由触摸屏设定；

（2）点火控制，可编程控制器PLC控制点火线圈实现点火功能的自动控制并通过点火装置完成混合气体的点燃；

（3）换向控制，通过可编程控制器PLC控制相应的燃气阀和空气换向阀进行，根据触摸屏设定的换向周期时间控制左右烧嘴切换为加热和排烟状态；

（4）温度控制，由炉膛内热电偶温度传感器将检测到的信号输送给温控表并将处理得到的温度信号通讯给可编程控制器PLC，对炉温进行控制；

（5）报警控制，分为超温报警和超压报警。

2.如权利要求1所述的一种蓄热式燃气加热炉控制方法，其特征是：所述（2）中，通过离子火焰探测器将点火信息输送给PLC来判断点火是否成功，点火次数由人机界面触摸屏设定。

3.如权利要求2所述的一种蓄热式燃气加热炉控制方法，其特征是：所述（3）中，若烟道内的热电阻温度传感器检测到温度低于烟气温度下限，则可编程控制器PLC控制相应电磁阀两侧烧嘴切换工作状态。

4.如权利要求2所述的一种蓄热式燃气加热炉控制方法，其特征是：所述（4）中，若炉膛内的温度传感器检测到的温度超过设定的温度上、下限，则可编程控制器PLC发出指令控制相应的燃气阀和空气阀进行相应的保温或加热状态。

5.如权利要求2所述的一种蓄热式燃气加热炉控制方法，其特征是：所述（5）中超温报警控制方式为：当炉膛内热电偶温度传感器采集到的温度信号达到由人机界面触摸屏设定的高温报警温度时，可编程控制器PLC发出停止加热和报警指令，加热炉停止工作并报警。

6.如权利要求2所述的一种蓄热式燃气加热炉控制方法，其特征是：所述（5）中超压报警控制方式为：当由炉膛内的压力传感器传感应到的压力信号达到由人机界面触摸屏设定的高压报警压力时，可编程控制器PLC发出停止加热和报警指令，加热炉停止工作并报警。