CN108571734A - 一种垃圾燃烧温度的控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垃圾燃烧温度的控制装置。该控制装置包括控制柜、触摸屏、多个温度传感器、进气管和2个风机；触摸屏、多个温度传感器、2个风机均通过电缆与控制柜连接；多个温度传感器分别固定在垃圾处理炉的炉膛内，进气风机的进气口与大气连通，进气风机的出气口通过管道与进气管，排烟风机的进气口与垃圾处理设备的除尘装置出气口连接，排烟风机的出气口与垃圾处理设备的废气处理装置的进气口连接，控制器接收触摸屏和多个温度传感器的信号，通过空气进口风机与排烟风机的耦合调节，决定垃圾处理炉炉膛内空气流量的大小，从而实现垃圾燃烧的最佳工艺温度，解决了炉膛温度的恒温调节和空气流量控制的问题，提高了炉膛温度调节的响应速度。

Description

一种垃圾燃烧温度的控制装置

技术领域

本发明属于垃圾处理技术领域，具体涉及一种垃圾燃烧温度的控制装置。

背景技术

现有垃圾处理炉炉膛的燃烧温度控制是通过手动开关阀来控制进入炉膛的空气流量大小，空气在炉膛内的流动是靠热气流的上升产生的负压实现的，因此进入炉膛的气流流量是不稳定的，也不可控，导致炉温的人工控制响应速度慢，炉膛内的燃烧温度波动大，产生有害气体成份多，不利于环保。

发明内容

本发明的目的是提供一种垃圾燃烧温度的控制装置，实现了垃圾处理炉从点火到稳定燃烧以及处于理想烟气排放的温度点的整个要求动态可控，解决了垃圾处理炉工作时炉膛温度的恒温调节问题，达到空气流量的可靠控制，从而提高了炉膛温度调节的响应速度。

本发明的技术方案是，一种垃圾燃烧温度的控制装置包括控制柜3、触摸屏、多个温度传感器、进气管和2个风机；2个风机为进气风机8和排烟风机9，触摸屏、多个温度传感器、进气风机8和排烟风机9均通过电缆与控制柜3连接；多个温度传感器分别固定在垃圾处理炉1的炉膛内，进气管固定在垃圾处理炉1的炉膛内，进气风机8的进气口与大气连通，进气风机8的出气口与进气管连接，排烟风机9的进气口与垃圾处理设备中的除尘装置出气口连接，排烟风机9的出气口与垃圾处理设备中的废气处理装置进气口连接；

触摸屏接收操作人员输入的数据，并实时显示控制柜3输出的炉膛工作温度；多个温度传感器实时检测炉膛温度，并且将检测温度实时输出给控制柜3，控制柜3接收触摸屏和多个温度传感器的信号，并对接收的信号进行数据进行处理，确定2个风机转速的各自增量，输出风机转速控制信号，实现对两个风机转速控制。

触摸屏接收操作人员输入的数据是指炉膛内初始温度、炉膛目标温度、实时温度值和目标温度的最大差值、温度差值与PID控制参数的关系表格。

所述多个温度传感器分别固定在垃圾处理炉1的炉膛内，即分别固定在垃圾处理炉的炉膛两侧内壁和中部立板上，且多个炉膛温度传感器沿两侧内壁和中部立板的高度方向分布。

所述进气管布置在炉膛的侧壁和中间的底部，进气管上设置有多个出气孔，且出气孔位于进气管的下方，并沿进气管的轴向分布。

所述控制柜3包括控制器、电源处理模块、人机接口端子、炉膛温度信号调理模块、进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块；电源处理模块、人机接口端子、炉膛温度信号调理模块、进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块通过电缆与控制器连接，电源处理模块提供电源，炉膛温度信号调理模块通过电缆与多个温度传感器连接，并对接收的多个温度传感器输出的信号进行滤波、放大和整形，将处理后的信号输出给控制器；

控制器通过人机接口端子将控制柜3与触摸屏和2个风机连接，控制器接收并存储触摸屏输入的数据，控制器读取炉膛温度信号调理模块的输出信号，根据炉膛内初始温度、炉膛目标温度，计算当前采集的实时温度值和目标温度的差值，从温度差值与PID控制参数的关系表格中选择PID控制参数，确定2个风机转速的各自增量，得到风机转速控制信号，并将控制信号分别输出给进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块；

进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块均通过电缆与控制器和相应的风机连接，进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块均接收控制器的控制信号，将控制信号转换成相应的电压，并将电压值输出给2个风机的变频器，从而控制各自风机的转速。

本发明的有益效果是，1)本发明使垃圾处理炉从点火开始到恒温稳定燃烧的整个过程可控；多温度传感器的合理分布，提高了温度的测量精度，测量信号更加真实地反映了炉膛内的温度分布情况；2)本发明使空气进入炉膛的流量调节精确，减少烟气排烟道对空气流的流通阻力，提高了炉膛燃烧温度的控制响应速度；3)本发明使垃圾处理炉能够对进入炉膛的不同水分含量、不同成份的垃圾燃烧实现自适应恒温控制，使垃圾处理炉处于理想的状态工作；4)垃圾处理温度越高，垃圾处理效率越高，本发明实现了燃烧温度的控制，从而可以控制垃圾处理效率。

附图说明

图1为本发明一种炉膛垃圾燃烧温度控制装置的构成示意图；

图2为本发明中控制柜的构成示意图；

图3为本发明的装配结构示意图；

图4为本发明中控制器的控制流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种垃圾燃烧温度的控制装置包括控制柜3、触摸屏、多个温度传感器、进气管和2个风机。2个风机为进气风机8和排烟风机9。触摸屏、多个温度传感器、进气风机8和排烟风机9均通过电缆与控制柜3连接。2个风机均采用变频调速风机。

进气管固定在垃圾处理炉1的炉膛内，具体布置在炉膛的侧壁和中间的底部，进气管上设置有多个出气孔，且出气孔位于进气管的下方，并沿进气管的轴向分布。多个温度传感器分别固定在垃圾处理炉1的炉膛内，即分别固定在垃圾处理炉的炉膛两侧内壁和中部立板上，且多个炉膛温度传感器沿两侧内壁和中部立板的高度方向分布，垃圾处理炉1的炉膛两侧内壁沿高度方向各固定3个温度传感器，垃圾处理炉1的炉膛内中部立板上沿高度方向固定3个温度传感器，多个温度传感器通过电缆与控制柜3连接。进气风机8的进气口与大气连通，进气风机8的出气口通过管道7与进气管连通。排烟风机9的进气口与垃圾处理设备中的除尘装置出气口连接，排烟风机9的出气口与垃圾处理设备中的废气处理装置的进气口连接。

触摸屏通过电源线与信号线与控制柜3相连，触摸屏接收操作人员输入的炉膛内初始温度(即室温)、炉膛目标温度、实时温度值和目标温度的最大差值、温度差值与PID控制参数的关系表格，PID控制参数是指比例系数、微分系数和积分系数，并实时显示控制柜3输出的炉膛工作温度。

多个温度传感器通过电缆连接到控制柜3，温度传感器实时检测炉膛内不同位置的温度，并且将检测温度实时输出给控制柜。

进气风机8和排烟风机9通过电缆连接到控制柜3。

控制柜接收触摸屏和多个温度传感器的信号，并对接收的信号进行数据进行处理，控制柜根据接收的数据选择PID控制参数，从而确定2个风机转速的各自增量，得到风机转速控制信号频率或电压，并经控制信号分别输出给2个风机的变频器，实现两个风机转速的控制。

如图2所示，控制柜3包括控制器、电源处理模块、人机接口端子、炉膛温度信号调理模块、进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块。电源处理模块、人机接口端子、炉膛温度信号调理模块、进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块通过电缆与控制器连接。

电源处理模块提供电源，即为控制器、炉膛温度信号调理模块、进风机变频控制模块、排烟机变频控制模块和2个风机供电。

炉膛温度信号调理模块通过电缆与多个温度传感器连接，炉膛温度信号调理模块接收多个温度传感器输出的信号，并对接收的多个温度传感器输出的信号进行滤波、放大和整形，以消除干扰信号并满足控制器处理信号的要求，将处理后的信号输出给控制器。

控制器通过人机接口端子将控制柜3与触摸屏和2个风机连接。控制器接收并存储触摸屏输入的数据。控制器读取炉膛温度信号调理模块的输出信号，根据炉膛内初始温度、炉膛目标温度，计算当前采集的实时温度值和目标温度的差值，从温度差值与PID控制参数的关系表格中选择PID控制参数，从而确定2个风机转速的各自增量，得到风机转速控制信号(频率或电压)，并将控制信号分别输出给进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块，控制两个风机转速，从而控制垃圾处理炉1的炉膛内垃圾燃烧的温度。

进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块均通过电缆与控制器和相应的风机连接，进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块均接收控制器的控制信号(即风机转速)，将控制信号转换成相应的电压，并将电压值输出给2个风机的变频器，从而控制各自风机的转速。

控制器对炉膛恒温的控制方法：

第一步：初始化。通过输入显示装置输入预存数据给控制器，即将PID参数与温度差的对应关系表格、炉膛温度目标值、同一个温度传感器相邻两次采集的数据之间最大差值ΔT_max，ΔT_max=1度。

第二步：确定炉膛k时刻的实时温度T(k)。

公式中：i＝0～n，其中，n为炉膛内温度传感器的个数；

β_i为第i个温度传感器的权重系数，权重系数为0～1，温度传感器距离炉膛中心距离近取大值，距离炉膛中心距离远取小值；

k为当前时刻；k值是变化的，指加温过程，k＝1，2，3……

T(k)为炉膛k时刻的实时温度；

T₀为炉膛初始温度；温度单位均为度；

T_i(k)为炉膛内第i个温度传感器k时刻的实时温度，T_i(k)根据下面公式确定，即如果同一个温度传感器相邻两次采集的温度数据差值ΔT小于或等于ΔT_max，则T_i(k)等于采集温度，否则

T_i(k)＝T_i(k-1)+αΔT_i(k-1)+(1-α)ΔT_i(k-2)，0.5≤α≤1。α为积分权重系数，α为0.65。

第三步：判断炉膛内温度是否上升到设定值的80％，确定2个风机的转速n1和n2。

比较T(k)与T_c＝(T_b-T₀)·80％的大小，T_b为炉膛目标温度；

如果T(k)≤T_c，则n1＝N1，n2＝N2；式中，N1为进气风机的最高转速，N2为排烟风机的最高转速，转速单位为r/min。垃圾处理炉开始工作时，炉内温度会有一个较大的跳跃机会，风机以最高转速输出，使炉内温度快速上升。

否则， k值是变化的，指加温过程，进入PID调节控制。

其中，

Δn(k)＝K_p[e(k)-e(k-1)]+K_i·e(k)+K_d[e(k)-2e(k-1)+2e(k-2)]；Δn(k)为风机转速PID控制增量；

温度差值e(k)＝T_b-T(k)；e(k)是当前温度与控制目标温度的差值。

PID参数比例系数K_p、积分系数K_i、微分系数K_d，按照预先存放在内存中的PID参数与温度差的对应关系表格确定。

第四步：控制器输出控制信号，控制2个风机以转速n1和n2运转，从而实现炉内温度的自动调节。

本发明在控制进口风机的变频器、调节进口风机的转速的同时控制排烟风机9变频器，调节排烟风机9的转速。通过空气进口风机与排烟风机9的耦合调节，决定垃圾处理炉1炉膛内空气流量的大小，从而调节炉膛内垃圾燃烧的温度，达到垃圾燃烧的最佳工艺温度要求。

本发明适用于垃圾处理炉1的炉膛温度控制。在垃圾处理炉1工作时，对炉膛内的温度进行调节，实现炉膛恒温燃烧的控制。

Claims (5)

1.一种垃圾燃烧温度的控制装置，其特征是：该控制装置包括控制柜(3)、触摸屏、多个温度传感器、进气管和2个风机；2个风机为进气风机(8)和排烟风机(9)，触摸屏、多个温度传感器、进气风机(8)和排烟风机(9)均通过电缆与控制柜(3)连接；多个温度传感器分别固定在垃圾处理炉(1)的炉膛内，进气管固定在垃圾处理炉(1)的炉膛内，进气风机(8)的进气口与大气连通，进气风机(8)的出气口与进气管连接，排烟风机(9)的进气口与垃圾处理设备中的除尘装置出气口连接，排烟风机(9)的出气口与垃圾处理设备中的废气处理装置进气口连接；

触摸屏接收操作人员输入的数据，并实时显示控制柜(3)输出的炉膛工作温度；多个温度传感器实时检测炉膛温度，并且将检测温度实时输出给控制柜(3)，控制柜(3)接收触摸屏和多个温度传感器的信号，并对接收的信号进行数据进行处理，确定2个风机转速的各自增量，输出风机转速控制信号，实现对两个风机转速控制。

2.按照权利要求1所述的一种垃圾燃烧温度的控制装置，其特征在于：触摸屏接收操作人员输入的数据是指炉膛内初始温度、炉膛目标温度、实时温度值和目标温度的最大差值、温度差值与PID控制参数的关系表格。

3.按照权利要求1所述的一种炉膛垃圾燃烧温度控制装置，其特征在于：所述多个温度传感器分别固定在垃圾处理炉(1)的炉膛内，即分别固定在垃圾处理炉的炉膛两侧内壁和中部立板上，且多个炉膛温度传感器沿两侧内壁和中部立板的高度方向分布。

4.按照权利要求1所述的一种炉膛垃圾燃烧温度控制装置，其特征在于：所述进气管布置在炉膛的侧壁和中间的底部，进气管上设置有多个出气孔，且出气孔位于进气管的下方，并沿进气管的轴向分布。

5.按照权利要求1所述的一种炉膛垃圾燃烧温度控制装置，其特征在于：所述控制柜(3)包括控制器、电源处理模块、人机接口端子、炉膛温度信号调理模块、进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块；电源处理模块、人机接口端子、炉膛温度信号调理模块、进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块通过电缆与控制器连接，电源处理模块提供电源，炉膛温度信号调理模块通过电缆与多个温度传感器连接，并对接收的多个温度传感器输出的信号进行滤波、放大和整形，将处理后的信号输出给控制器；

控制器通过人机接口端子将控制柜(3)与触摸屏和2个风机连接，控制器接收并存储触摸屏输入的数据，控制器读取炉膛温度信号调理模块的输出信号，根据炉膛内初始温度、炉膛目标温度，计算当前采集的实时温度值和目标温度的差值，从温度差值与PID控制参数的关系表格中选择PID控制参数，确定2个风机转速的各自增量，得到风机转速控制信号，并将控制信号分别输出给进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块；

进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块均通过电缆与控制器和相应的风机连接，进风机变频控制模块和排烟机变频控制模块均接收控制器的控制信号，将控制信号转换成相应的电压，并将电压值输出给2个风机的变频器，从而控制各自风机的转速。