CN109976414A - 一种智能制造专网数据采集控温系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能制造专网数据采集控温系统，包括智能反馈调节终端、控制系统、自动点火单元、吹扫单元、火焰监测单元、温度自动控制单元、燃气加热单元和电加热单元；火焰监测单元收集燃气加热单元的燃烧器加热温度；温度自动控制单元采集火焰监测单元的温度数据和电加热单元的温度数据，并将采集到的温度数据上传到控制系统；智能反馈调节终端接受来自控制系统上传的温度数据，当温度低于工件初始锻造温度时，由自动点火单元驱动燃气加热单元继续加热，当温度高于工件加热加工温度时，由吹扫单元进行喷吹降温。本发明根据温度的变化实现加热炉自动启停、火焰自动调节、熄火自动停炉。

Description

一种智能制造专网数据采集控温系统

技术领域

本发明涉及工业现场数据采集领域，特别涉及一种智能制造专网数据采集控温系统。

背景技术

锻造是金属在两个模具之间定向的无切屑压力成型。最常用的工艺方法是锻模锻造或锻模成型：用此方法可以制造单件重量在200g至150Kg以上的部件。工艺方法、材料和技术的不断发展使锻造更复杂的锻件成为可能，并且提高了生产量。其结果是：竞争压力不断增加，对产品质量的要求越来越高。高温、脏污、部件重量大、具有刺激性的材料和空间狭小，构成了日常工作的挑战。

我国是一个锻造大国，大多数企业的生产车间环境比较恶劣，生产设备相对落后，绝大多数生产过程都是由人工操作完成，导致生产效率低，产品质量不稳定。工人劳动强度大，危险性大，加上夏季高温，工人大都不愿意学习该工种。

锻造过程中会使用到工业加热炉，对工件进行加热。加热炉是传热设备的一种，一般由辐热室、对流室、燃烧器、余热回收系统以及通风系统五部分组成，燃料的燃烧产生炽热的火焰和高温的气流，热量主要通过辐射传给管壁，然后由管壁传给工艺介质。工艺介质在辐热室获得的热量约占热负荷的70％～80％，其余热量在对流端获得，因此加热炉的传热过程比较复杂。

影响炉出口温度的扰动因素有：(1)进料方面：工艺介质的流量、温度、压力、组份等；(2)燃料方面：燃料油(或燃料气)的流量、温度、压力、成分(或热值)、燃料油的雾化情况；(3)其他方面：空气质量情况(氧含量)、喷嘴的阻力、烟囱抽力等。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种智能制造专网数据采集控温系统。

本发明所采用的技术方案如下：

一种智能制造专网数据采集控温系统，包括智能反馈调节终端、控制系统、自动点火单元、吹扫单元、火焰监测单元、温度自动控制单元、燃气加热单元和电加热单元；

火焰监测单元收集燃气加热单元的燃烧器加热温度；温度自动控制单元采集火焰监测单元的温度数据和电加热单元的温度数据，并将采集到的温度数据上传到控制系统；

智能反馈调节终端接受来自控制系统上传的温度数据，当温度低于工件初始锻造温度时，由自动点火单元驱动燃气加热单元继续加热，当温度高于工件加热加工温度时，由吹扫单元进行喷吹降温。

其进一步的技术特征为：所述自动点火单元由数据采集单元触发。

其进一步的技术特征为：所述数据采集单元采集的信息包括工件的型号、设备型号、设备编号、设备技术参数和操作人员编码信息。

其进一步的技术特征为：所述数据采集单元通过扫描工件或设备编码和操作人员刷卡登录设备进行。

其进一步的技术特征为：所述智能反馈调节终端执行命令如下：温度＞1080℃时，由远程终端单元反馈给控制台进行熄火报警。

其进一步的技术特征为：所述燃气加热单元安装在加热炉的预热段；所述电加热单元安装在加热炉的加热段。

本发明的有益效果如下：

由远程终端单元、智能反馈调节终端、控制系统、自动点火单元、吹扫单元、火焰监测单元、温度自动控制单元、燃气加热单元和电加热单元，检测温度的实际值，将温度的实际值与设定值进行比较计算，根据温度的变化实现加热炉自动启停、火焰自动调节、熄火自动停炉，可以有效稳定加热炉运行温度，解决非金属管线因温度过高老化问题。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

下面结合附图，说明本实施例的具体实施方式。

图1为本发明的系统框图。如图1所示，一种智能制造专网数据采集控温系统，包括智能反馈调节终端、控制系统、自动点火单元、吹扫单元、火焰监测单元、温度自动控制单元、燃气加热单元和电加热单元。

火焰监测单元收集燃气加热单元的燃烧器加热温度；温度自动控制单元采集火焰监测单元的温度数据和电加热单元的温度数据，并将采集到的温度数据上传到控制系统。

智能反馈调节终端接受来自控制系统上传的温度数据，当温度低于工件初始锻造温度时，由自动点火单元驱动燃气加热单元继续加热，当温度高于工件加热加工温度时，由吹扫单元进行喷吹降温。数据采集面向上下层级，将下层各种对象中的数据源按照智能反馈调节终端中预设的温度采集预处理后，与上层系统进行交互，因此数据采集系统通过对基础数据的处理后，又派生出生产实绩数据、设备运行数据以及逻辑处理。数据采集关系到各个生产流程中信息的连续性，最终影响上层一体化信息系统的决策、追溯、判别和分析。

自动点火单元由数据采集单元触发。数据采集单元采集的信息包括工件的型号、设备型号、设备编号、设备技术参数和操作人员编码信息。数据采集单元通过扫描工件或设备编码和操作人员刷卡登录设备进行。

智能反馈调节终端执行命令如下：

If(temp>1080)

warn()；

JAVA语言代表当加热炉的炉膛内温度＞1080℃时，由远程终端单元反馈给控制台进行熄火报警。

加热炉包括辐射室、对流室、余热回收系统、燃烧器和通风系统。辐射室是加热炉进行热交换的主要场所，其热负荷约占全炉的70％～80％。燃气加热单元安装在辐射室的预热段；电加热单元安装在辐射室的加热段。

对流室是靠辐射室排出的高温烟气进行对流传热来加热物料。烟气以较高的速度冲刷炉管管壁，进行有效的对流传热，其热负荷约占全炉的20％～30％。对流室布置在辐射室之上或单独放在地面。为了提高传热效果，炉管采用钉头管或翅片管。

余热回收系统是用以回收加热炉的排烟余热的。回收方法有两类：一类是靠预热燃烧空气来回收，使回收的热量再次返回炉中；另一类是采用另外的回收系统回收热量。前者称为空气预热方式，后者通常用水回收称为废热锅炉方式。

加热炉的工作原理如下：燃料从燃烧器喷出燃烧，产生高温火焰和高温烟气，高温火焰通过辐射将热量传给辐射室内的炉管，进而传给炉管内的介质。高温烟气由于烟囱的抽力或引风机的作用向上进入加热炉的对流室，通过对流的方式将热量传给对流室内的炉管，进而传给炉管内的介质。

本发明的应用后，实验小组对加热炉熄火报警和自动控温功能进行了数据对比分析。分别记录了HJ1000-Y/2.5-Q加热炉、HJ2500-Y/2.5-Q加热炉加装控温系统前的加热前后温度和耗氧量，并给两个加热炉分别加装控温系统，调试稳定后，记录相关数据。

通过优化结果显示温度稳定。加装智能控温系统，运行平稳后，加热炉出口温度设定850℃。相同时间点的加热炉出口温度趋于稳定，波动范围明显降低，可有效降低温度波动对炉管或非金属管的损伤。

能耗优化效果明显。相对产量较平稳的生产状态下，智能控温装置能够保证加热炉平稳运行，避免每天耗氧量波动，火焰熄灭时能及时自动点火，避免了燃气的浪费。HJ1000-Y/2.5-Q加热炉耗氧量由智能控温前的日均耗氧100.45方，优化至82.50方，节氧17.95方，优化17.87％。HJ2500-Y/2.5-Q加热炉耗氧量由智能控温前的日均耗氧73.81方，优化至61.42方，节氧12.39方，优化16.78％。

通过对HJ1000-Y/2.5-Q加热炉和HJ2500-Y/2.5-Q加热炉智能控温改造的数据对比可以得出结论：控温装置能够根据现场的升温或降温情况能够及时远程控制加热炉出温，无需现场人员调试火源大小，节省时间，操作简便提高工作效率；控温系统能够保证加热炉能够根据设定温度保持在较稳定的范围，避免温度波动加快炉管或非金属管道材质的老化，提高管道运行的安全性。

加热炉熄火报警和自动启停炉的功能，杜绝了加热炉熄火后继续供气的安全隐患。节氧效果明显，节氧率在12％～15％。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (6)

1.一种智能制造专网数据采集控温系统，其特征在于：包括智能反馈调节终端、控制系统、自动点火单元、吹扫单元、火焰监测单元、温度自动控制单元、燃气加热单元和电加热单元；

火焰监测单元收集燃气加热单元的燃烧器加热温度；温度自动控制单元采集火焰监测单元的温度数据和电加热单元的温度数据，并将采集到的温度数据上传到控制系统；

智能反馈调节终端接受来自控制系统上传的温度数据，当温度低于工件初始锻造温度时，由自动点火单元驱动燃气加热单元继续加热，当温度高于工件加热加工温度时，由吹扫单元进行喷吹降温。

2.根据权利要求1所述的智能制造专网数据采集控温系统，其特征在于：所述自动点火单元由数据采集单元触发。

3.根据权利要求2所述的智能制造专网数据采集控温系统，其特征在于：所述数据采集单元采集的信息包括工件的型号、设备型号、设备编号、设备技术参数和操作人员编码信息。

4.根据权利要求3所述的智能制造专网数据采集控温系统，其特征在于：所述数据采集单元通过扫描工件或设备编码和操作人员刷卡登录设备进行。

5.根据权利要求1所述的智能制造专网数据采集控温系统，其特征在于：所述智能反馈调节终端执行命令如下：温度＞1080℃时，由远程终端单元反馈给控制台进行熄火报警。

6.根据权利要求1所述的智能制造专网数据采集控温系统，其特征在于：所述燃气加热单元安装在加热炉的预热段；所述电加热单元安装在加热炉的加热段。