CN104215084A - 单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统，尤其适用于单面双排双蓄热式金属镁横罐还原炉自动控制系统，本还原炉的控制系统由还原炉自动控制系统硬件1、控制系统软件2、仪表控制系统3和电气控制系统4组成，其特征在于具有能源介质的安全监控、控制手/自动控制方式的转换、安全和保护、燃烧安全装置报警的功能。本发明的有益效果：1、一种实现燃烧优化控制，节约能源；2、控制系统是一个集监视、操作为一体的综合性数字化系统，操作人员仅通过设在操作室内的触摸屏上的监视画面即可进行操作、监控及记录；3、控制系统的监控集中管理，操作容易，操作人员经简单的培训后即可掌握生产操作，处理问题快捷方便。

Description

单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统

技术领域

  本发明涉及一种单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统，尤其适用于单面双排双蓄热式金属镁横罐还原炉自动控制系统，属于炉窑自动化控制技术领域。

背景技术

现有还原炉自动控制系统是通过PLC或DCS进行的智能自动控制，所有控制参数在中央控制室中的计算机上设定，设定好的参数会自动下载到现场控制器中（PLC等控制单元）。现场的温度、压力、流量等数据，由现场数据采集仪表（热电偶、热电阻、压力变送器、流量计等）采集到中央处理器，中央处理器将实测的参数与给定的数值作比较，得出差值，采用PID的方法调节各阀门，从而保证实测值与给定值保持一致。现在金属镁还原炉一般都用这种方式，但是都不具备燃烧控制的功能，空气和煤气的燃烧比例的调节都由人工手动调节。

发明内容

 本发明的目的就是为克服以上技术的不足，提供一种实现燃烧优化控制，节约能源的还原炉自动控制系统。本发明通过采用以下技术方案实现的：本发明涉及一种单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统，尤其适用于单面双排双蓄热式金属镁横罐还原炉自动控制系统，本还原炉的控制系统由还原炉自动控制系统硬件1、控制系统软件2、仪表控制系统3和电气控制系统4组成，其特征在于具有能源介质的安全监控、控制手/自动控制方式的转换、安全和保护、燃烧安全装置报警的功能。所述的还原炉仪表自动化控制系统1由PLC可编程序控制器1-1、工控机1-2、MPI现场总线1-3组成，PLC可编程序控制器1-1用于生产过程的逻辑和顺序控制，闭环调节控制、数据采集、计算和过程I/O处理等，PLC控制系统完成对生产过程中各种参量、数据的采集，输入输出信号的变换、处理，用于实现运算、连锁报警、回路控制、逻辑控制、数据通讯等功能；工控机1-2用于参数设定、操作和修改、报警和事故显示、过程画面显示、系统状态显示，作为操作、监视及工程组态用等；MPI现场总线结构1-3将PLC可编程序控制器1-1与工控机1-2系统相连接，I/O通道备用不低于15%。所述的控制系统软件2用界面分别显示各炉监视、控制所必须的各种操作、监视画画；操作人员可以通过电脑屏幕上的总貌画面、流程画面、趋势记录、报警、操作等画面进行观测分析，改变工艺参数及状态；具有仪表画面清单、系统总貌画面、报警总貌画面、参数设定画面。所述的仪表控制系统3包括还原炉区的燃烧控制系统3-1、压力及流量控制检测系统3-2、安全连锁及报警系统3-3等组成；仪表均为电子式智能仪表；装在现场的压力表、压力开关、调节阀等保护等级为IECIP65；装在控制室内仪表与电气设备的保护等级为IECIP54；助燃空气调节阀、煤气调节阀均为电动调节阀，煤气切断阀为气动快切阀； 炉温及助燃风预热后温度检测用热电偶；仪表控制用电源为220VAC 50Hz，容量15kVA；仪表气源为除油、除尘、脱湿后的洁净压缩空气，供三通换向阀和煤气切断阀及其它仪表装置使用，是一个集监视、操作为一体的综合性数字化系统，操作人员仅通过设在操作室内的触摸屏上的监视画面即可进行操作、监控及记录；控制系统的监控集中管理，操作容易，操作人员经简单的培训后即可掌握生产操作；处理问题快捷方便。所述的电气控制系统4的范围为还原炉区的供配电系统4-1、风机驱动系统4-2组成，电气传动控制的范围主要包括：低压配电设备，操作设备，检测器等；还原炉的用电采用低压380VAC供电，工厂独立的一路380/220VAC电源送到炉区控制室的受电柜内，作为加热炉区电气控制设备、仪表、照明等的电源；电气与仪表基础自动化系统共用一套PLC可编程序控制器1-1检测控制，为就地控制柜。所述的  还原炉区的燃烧控制系统3-1每座炉设置双蓄热烧嘴28个，常规烧嘴6个，每套常规烧嘴裴置包括火焰监测器3-1-1、监测装置3-1-2、自动点火装置3-1-3、控制装置3-1-4和保护装置3-1-5，炉温及助燃风预热后温度检测用热电偶3-1-2-1；助燃空气调节阀3-1-4-1、煤气调节阀3-1-4-2均为电动调节阀，3-1-4-3煤气切断阀为气动快切阀。所述的还原炉区的压力及流量控制检测系统3-2在煤气总管上安装现场控制阀组3-2-1，当煤气压力过低不能保证还原炉正常生产时，PLC可编程序控制器1-1送出信号控制装在煤气总管上的电动调节阀3-2-2进行调节保证压力；为避免干扰信号造成误动作，在煤气总管上又装了辅助压力开关3-2-3；同时在助燃空气总管上安装电接点压力表3-2-4检测压力并转为电信号送至PLC可编程序控制器1-1，由PLC可编程序控制器1-1可编程序控制器按设定值控制助燃风机的进风量，以调节和稳定空气总管。

本发明的有益效果：

1、一种实现燃烧优化控制，节约能源；

2、控制系统是一个集监视、操作为一体的综合性数字化系统，操作人员仅通过设在操作室内的触摸屏上的监视画面即可进行操作、监控及记录；

3、控制系统的监控集中管理，操作容易，操作人员经简单的培训后即可掌握生产操作，处理问题快捷方便。

附图说明  图1是单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统的系统结构图

1-还原炉的控制系统由还原炉自动控制系统硬件：

1-1 PLC可编程序控制器  1-2工控机  1-3MPI现场总线；

2-控制系统软件；

3-仪表控制系统：

3-1还原炉区的燃烧控制系统：

3-1 保护装置；

3-1-1火焰监测器；

3-1-2监测装置：

3-1-2-1热电偶；

3-1-3自动点火装置：

3-1-4控制装置 ：

3-1-4-1助燃空气调节阀；

3-1-4-2煤气调节阀 ；

3-1-4-3煤气切断阀；

3-2压力及流量控制检测系统：

3-2-1现场控制阀组；

3-2-2电动调节阀；

3-2-3辅助压力开关；

3-2-4电接点压力表；

3-3安全连锁及报警系统； 

4-电气控制系统：

4-1供配电系统；

4-2风机驱动系统。 

具体实施方式

实施例1单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统组成及作用：

本还原炉的控制系统由还原炉自动控制系统硬件1、控制系统软件2、仪表控制系统3和电气控制系统4组成。

还原炉仪表自动化控制系统1由PLC可编程序控制器1-1、工控机1-2、MPI现场总线1-3组成，PLC可编程序控制器1-1用于生产过程的逻辑和顺序控制，闭环调节控制、数据采集、计算和过程I/O处理等，PLC控制系统完成对生产过程中各种参量、数据的采集，输入输出信号的变换、处理，用于实现运算、连锁报警、回路控制、逻辑控制、数据通讯等功能；工控机1-2用于参数设定、操作和修改、报警和事故显示、过程画面显示、系统状态显示，作为操作、监视及工程组态用等；MPI现场总线结构1-3将PLC可编程序控制器1-1与工控机1-2系统相连接，I/O通道备用不低于15%。

控制系统软件2用界面分别显示各炉监视、控制所必须的各种操作、监视画画；操作人员可以通过电脑屏幕上的总貌画面、流程画面、趋势记录、报警、操作等画面进行观测分析，改变工艺参数及状态；具有仪表画面清单、系统总貌画面、报警总貌画面、参数设定画面。

仪表控制系统3包括还原炉区的燃烧控制系统3-1、压力及流量控制检测系统3-2、安全连锁及报警系统3-3等组成；仪表均为电子式智能仪表；装在现场的压力表、压力开关、调节阀等保护等级为IECIP65；装在控制室内仪表与电气设备的保护等级为IECIP54；助燃空气调节阀、煤气调节阀均为电动调节阀，煤气切断阀为气动快切阀； 炉温及助燃风预热后温度检测用热电偶；仪表控制用电源为220VAC 50Hz，容量15kVA；仪表气源为除油、除尘、脱湿后的洁净压缩空气，供三通换向阀和煤气切断阀及其它仪表装置使用，是一个集监视、操作为一体的综合性数字化系统，操作人员仅通过设在操作室内的触摸屏上的监视画面即可进行操作、监控及记录；控制系统的监控集中管理，操作容易，操作人员经简单的培训后即可掌握生产操作；处理问题快捷方便。还原炉区的燃烧控制系统3-1每座炉设置双蓄热烧嘴28个，常规烧嘴6个，每套常规烧嘴裴置包括火焰监测器3-1-2、监测装置3-1-2、自动点火装置3-1-3、控制装置3-1-4和保护装置3-1-5，炉温及助燃风预热后温度检测用热电偶3-1-2-1；助燃空气调节阀3-1-4-1、煤气调节阀3-1-4-2均为电动调节阀，3-1-4-3煤气切断阀为气动快切阀。所述的还原炉区的压力及流量控制检测系统3-2在煤气总管上安装现场控制阀组3-2-1，当煤气压力过低不能保证还原炉正常生产时，PLC可编程序控制器1-1送出信号控制装在煤气总管上的电动调节阀3-2-2进行调节保证压力；为避免干扰信号造成误动作，在煤气总管上又装了辅助压力开关3-2-3；同时在助燃空气总管上安装电接点压力表3-2-4检测压力并转为电信号送至PLC可编程序控制器1-1，由PLC可编程序控制器1-1可编程序控制器按设定值控制助燃风机的进风量，以调节和稳定空气总管。

电气控制系统4的包括还原炉区的供配电系统4-1、风机驱动系统4-2组成，电气传动控制的范围主要包括：低压配电设备，操作设备，检测器等；还原炉的用电采用低压380VAC供电，工厂独立的一路380/220VAC电源送到炉区控制室的受电柜内，作为加热炉区电气控制设备、仪表、照明等的电源；电气与仪表基础自动化系统共用一套PLC可编程序控制器1-1检测控制，为就地控制柜。

实施例2单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统控制方式：

分为自动方式和手动方式:

自动方式-在电脑屏幕上由人工按照温度曲线给定设定值；

手动方式-在电脑屏幕上由人工分别对煤气、空气电动阀进行手动控制。

实施例3单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统燃烧控制：

    常规烧嘴自动点火，点击画面点火按钮一一开启煤气电磁阀通煤气点燃一一红外火检检测，火焰确认点火后一一点火成功。若不着火则关闭煤气电磁阀一一显示故障和报警。

根据工艺要求按最合理的空燃比，调节一组蓄热式烧嘴的煤气和助燃空气调节阀。每

个蓄热式烧嘴的控制手动局部调整。

实施例4单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统换向控制：

    三通阀的换向过程执行先关后开的原则。即由排烟状态换向为进气状态时，先关闭排

烟侧，再打开进气侧；由进气状态换向为排烟状态时，先关闭进气侧，再打开排烟侧。由

PLC和三通换向阀实现换向控制，换向周期一般为30～200秒。

换向过程描述：假设初始状态是在A位燃烧，则换向信号到来时，立即关闭A位燃

烧快切阀，延时1秒将三通换向阀切换到B位燃烧的阀位，再延时1秒打开B位燃烧快

切阀，至此完成一次换向。换向信号再次到来时，状态反之。换向控制设有两种并行切换

模式：定时切换和定温切换。在正常情况下换向阀控制的烧嘴一侧燃烧，另一侧排烟。

1、定时换向：系统正常运行状态按照换向周期作定时周期换，当一组燃烧到达换向周期时，系统会按照规定的顺序对该段的煤气和空气三通阀进行切断停止燃烧，使之处于排烟状态，同时将另一组与之相对应的煤气和空气三通阀打开进行燃烧，完成换向功能；

2、定温控制：是指当某加热段一侧燃烧另一侧排烟时，该燃烧过程还没有达到换向周期，如果排烟温度超过设定温度时，系统会自动发生连锁保护，强制关闭三通阀的排烟侧，等待换向，避免了因排烟温度过高造成设备损坏。如果单个换向阀频繁发生排烟终止的情况，需要进行单个烧嘴的手动调整或检查蓄热体。如果多个三通阀发生次类情况，需要调整换向周期时间；

3、阀位报警：换向系统中每一个三通阀设置有开关位置反馈，在正常运行状态下，每一个阀位状态全部显示在触摸屏上。当其中一个阀出现故障时致使阀位反馈信号错误，系统会自动发出报警，提示检修人员及时处理故障，彻底分散了设备故障点，使系统更加安全可靠。

实施例5单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统安全和保护措施：

常规烧嘴设置火焰检测，保证熄火后实现再点火，若仍不能点燃则关闭电磁阀。蓄热式烧嘴燃烧如果出现异常，用气动快切阀对煤气进行关闭操作并报警，以便于进行故障检查。

实施例6单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统燃烧安全装置：

1、煤气的压力用压力变送器检测，当检测压力异常时进行报警，必要时进行燃烧切断；

2、各种故障分为重故障和轻故障：轻故障时进行报警，重故障发生时进行燃烧切断。

Claims (7)

1.本发明涉及一种单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统，尤其适用于单面双排双蓄热式金属镁横罐还原炉自动控制系统，本还原炉的控制系统由还原炉自动控制系统硬件1、控制系统软件2、仪表控制系统3和电气控制系统4组成，其特征在于具有能源介质的安全监控、控制手/自动控制方式的转换、安全和保护、燃烧安全装置报警的功能。

2.根据权利要求1所述的一种单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统，其特征在于所述的还原炉仪表自动化控制系统1由PLC可编程序控制器1-1、工控机1-2、MPI现场总线1-3组成，PLC可编程序控制器1-1用于生产过程的逻辑和顺序控制，闭环调节控制、数据采集、计算和过程I/O处理等，PLC控制系统完成对生产过程中各种参量、数据的采集，输入输出信号的变换、处理，用于实现运算、连锁报警、回路控制、逻辑控制、数据通讯等功能；工控机1-2用于参数设定、操作和修改、报警和事故显示、过程画面显示、系统状态显示，作为操作、监视及工程组态用等；MPI现场总线结构1-3将PLC可编程序控制器1-1与工控机1-2系统相连接，I/O通道备用不低于15%。

3.根据权利要求1所述的一种单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统，其特征在于所述的控制系统软件2用界面分别显示各炉监视、控制所必须的各种操作、监视画画；操作人员可以通过电脑屏幕上的总貌画面、流程画面、趋势记录、报警、操作等画面进行观测分析，改变工艺参数及状态；具有仪表画面清单、系统总貌画面、报警总貌画面、参数设定画面。

4.根据权利要求1所述的一种单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统，其特征在于所述的仪表控制系统3包括还原炉区的燃烧控制系统3-1、压力及流量控制检测系统3-2、安全连锁及报警系统3-3等组成；仪表均为电子式智能仪表；装在现场的压力表、压力开关、调节阀等保护等级为IECIP65；装在控制室内仪表与电气设备的保护等级为IECIP54；助燃空气调节阀、煤气调节阀均为电动调节阀，煤气切断阀为气动快切阀； 炉温及助燃风预热后温度检测用热电偶；仪表控制用电源为220VAC 50Hz，容量15kVA；仪表气源为除油、除尘、脱湿后的洁净压缩空气，供三通换向阀和煤气切断阀及其它仪表装置使用，是一个集监视、操作为一体的综合性数字化系统，操作人员仅通过设在操作室内的触摸屏上的监视画面即可进行操作、监控及记录；控制系统的监控集中管理，操作容易，操作人员经简单的培训后即可掌握生产操作；处理问题快捷方便。

5.根据权利要求1所述的一种单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统，其特征在于所述的电气控制系统4的范围为还原炉区的供配电系统4-1、风机驱动系统4-2组成，电气传动控制的范围主要包括：低压配电设备，操作设备，检测器等；还原炉的用电采用低压380VAC供电，工厂独立的一路380/220VAC电源送到炉区控制室的受电柜内，作为加热炉区电气控制设备、仪表、照明等的电源；电气与仪表基础自动化系统共用一套PLC可编程序控制器1-1检测控制，为就地控制柜。

6. 根据权利要求4所述的一种单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统，其特征在于所述的  还原炉区的燃烧控制系统3-1每座炉设置双蓄热烧嘴28个，常规烧嘴6个，每套常规烧嘴裴置包括火焰监测器3-1-1、监测装置3-1-2、自动点火装置3-1-3、控制装置3-1-4和保护装置3-1-5，炉温及助燃风预热后温度检测用热电偶3-1-2-1；助燃空气调节阀3-1-4-1、煤气调节阀3-1-4-2均为电动调节阀，3-1-4-3煤气切断阀为气动快切阀。

7.根据权利要求4所述的一种单面双排双蓄热式镁还原炉自动控制系统，其特征在于所述的还原炉区的压力及流量控制检测系统3-2在煤气总管上安装现场控制阀组3-2-1，当煤气压力过低不能保证还原炉正常生产时，PLC可编程序控制器1-1送出信号控制装在煤气总管上的电动调节阀3-2-2进行调节保证压力；为避免干扰信号造成误动作，在煤气总管上又装了辅助压力开关3-2-3；同时在助燃空气总管上安装电接点压力表3-2-4检测压力并转为电信号送至PLC可编程序控制器1-1，由PLC可编程序控制器1-1可编程序控制器按设定值控制助燃风机的进风量，以调节和稳定空气总管。