CN116182187A - 一种空气量控制方法和装置 - Google Patents

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罗昭坚
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Abstract

本发明实施例提供了一种空气量控制方法和装置。本发明实施例提供的技术方案中，在点火控制阶段，获取多个空燃比数据；根据空燃比数据生成控制曲线；根据控制曲线，控制空气量控制装置的阀门开度，能够精准控制空气量，空气燃气比例可调，燃烧效率高，不会产生有害气体，且维修难度低。

Description

一种空气量控制方法和装置
【技术领域】
本发明涉及新能源领域，尤其涉及一种空气量控制方法和装置。
【背景技术】
当前的空气量控制阀为机械连杆，空气燃气比例固定，燃烧效率低。燃烧不充分会产生有害气体，如一氧化碳。在调整燃烧器的空气燃气比例时，需要调整燃烧器内部的执行器连杆，维修难度大。
综上，当前的空气量控制阀，空气燃气比例固定，燃烧效率低，容易产生有害气体，维修难度高。
【发明内容】
有鉴于此，本发明实施例提供了一种空气量控制方法和装置，能够精准控制空气量，空气燃气比例可调，燃烧效率高，不会产生有害气体，且维修难度低。
第一方面，本发明实施例提供了一种空气量控制方法，所述方法包括：
在点火控制阶段，获取多个空燃比数据；
根据所述空燃比数据生成控制曲线；
根据所述控制曲线，控制空气量控制装置的阀门开度。
可选地，所述空燃比数据包括：多个天然气开度及对应的多个空气量开度。
可选地，所述根据所述控制曲线，控制空气量控制装置的阀门开度，具体包括：
获取当前天然气开度；
根据所述当前天然气开度、所述控制曲线，得出目标空气量开度；
根据所述目标空气量开度，向所述空气量控制装置的比例执行器发送控制信号以控制空气量控制装置的阀门开度。
可选地，所述在点火正常控制阶段，获取多个空燃比数据之前，还包括：在启动阶段，控制所述空气量控制装置的阀门全开。
可选地，所述控制曲线为多点线性曲线。
另一方面，本发明实施例提供了一种空气量控制装置，所述装置包括：阀体、阀板、凸轮、比例执行器、连轴器和轴；
所述阀体具有中空部分，所述中空部分穿过所述阀体的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面相对；
所述轴从所述阀体的第三表面穿过并从所述阀体的第四表面穿出，所述第三表面和所述第四表面相对，所述第三表面和所述第四表面均分别与所述第一表面、所述第二表面相交；
所述轴的一端从所述第三表面伸出并与所述凸轮活动连接；
所述轴的另一端从所述第四表面伸出与连轴器的一端固定连接；
所述连轴器的另一端与所述比例执行器固定连接，所述比例执行器用于接收控制信号并根据所述控制信号控制所述连轴器转动以带动所述轴转动；
所述阀板位于所述中空部分，并与穿过所述中空部分的轴固定连接，所述阀板用于与所述第一表面平行时封闭所述中空部分。
可选地，所述装置还包括：连接板，所述连接板具有开口，所述连接板与所述比例执行器、所述第四表面固定连接；所述连轴器穿过所述开口与比例执行器连接。
可选地，所述装置还包括：行程开关；所述行程开关通过螺杆与所述阀体的所述第三表面连接，所述行程开关用于检测所述空气量控制装置的阀门状态。
可选地，所述轴的靠近所述第三表面的侧面标有阀位置刻度。
可选地，所述阀体与所述轴接触的位置设置有铜套。
本发明实施例提供的一种空气量控制方法和装置的技术方案中，在点火控制阶段，获取多个空燃比数据；根据空燃比数据生成控制曲线；根据控制曲线，控制空气量控制装置的阀门开度，能够精准控制空气量，空气燃气比例可调，燃烧效率高，不会产生有害气体，且维修难度低。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一实施例提供的一种空气量控制方法的流程图；
图2为本发明又一实施例提供的一种空气量控制方法的流程图；
图3为为本发明实施例中的程序梯形图；
图4为图3中根据控制曲线，控制空气量控制装置的具体流程图；
图5为本发明一实施例提供的一种空气量控制装置的结构示意图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
图1为本发明一实施例提供的一种空气量控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
步骤101、在点火控制阶段，获取多个空燃比数据。
步骤102、根据空燃比数据生成控制曲线。
步骤103、根据控制曲线，控制空气量控制装置的阀门开度。
本发明实施例提供的一种空气量控制方法的技术方案中，在点火控制阶段，获取多个空燃比数据；根据空燃比数据生成控制曲线；根据控制曲线，控制空气量控制装置的阀门开度，能够精准控制空气量，空气燃气比例可调，燃烧效率高，不会产生有害气体，且维修难度低。
图2为本发明又一实施例提供的一种空气量控制方法的流程图，应用于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，如图2所示，该方法包括：
步骤201、在启动阶段，控制空气量控制装置的阀门全开。
本发明实施例中，各步骤由PLC执行。
本发明实施例中，在启动阶段，PLC控制空气量控制装置的阀门全开，使新空气充分的吹扫燃烧室，以确保燃烧器的炉膛内没有残余的天然气。
本发明实施例中，启动阶段还包括：助燃风机启动、检测天然气管路是否泄漏、在控制空气量控制装置的阀门全开，使新空气充分吹扫燃烧室后，关闭空气量控制装置的阀门，启动主燃气阀。
步骤202、在点火控制阶段，获取多个空燃比数据。
本发明实施例中，空燃比数据包括：多个天然气开度及对应的多个空气量开度。本实施例对空燃比数据的数量不做限定，表1为空燃比数据表，如表1所示，例如，5个空燃比数据包括：5个天然气开度及对应的5个空气量开度。又例如，空燃比数据为20个，即20个天然气开度及对应的20个空气量开度1。
表1空燃比数据表
变量名称 数值 数据类型 描述
Gas_Simple[1] 0.0 REAL 燃气开度样本1
Air_Actul[1] 0.0 REAL 空气开度样本1
Gas_Simple[2] 5.0 REAL 燃气开度样本2
Air_Actul[2] 6.0 REAL 空气开度样本2
Gas_Simple[3] 10.0 REAL 燃气开度样本3
Air_Actul[3] 14.0 REAL 空气开度样本3
Gas_Simple[4] 15.0 REAL 燃气开度样本4
Air_Actul[4] 18.0 REAL 空气开度样本4
Gas_Simple[5] 20.0 REAL 燃气开度样本5
Air_Actul[5] 25.0 REAL 空气开度样本5
本发明实施例中，用户将移动式课仪表放在尾气排放管道进行尾气测量，根据仪表反馈的值调整空气量控制装置的阀门开度；使天然气开度及对应的空气量开度为最佳空燃比数据，即充分燃烧状态，不产生有害气体；PLC获取当前的天然气开度及对应的空气量开度。
步骤203、根据空燃比数据生成控制曲线。
本发明实施例中，控制曲线为多点线性曲线。
本发明实施例中，PLC根据获取的多个空燃比数据，生成多点线性曲线。具体计算方式如下：
以上一个控制区间、下一个控制区间为线性控制点进行计算；以燃气点1与燃气点2为例进行计算：
已知量为天然气开度1％、空气量开度1％，变量名简称为Gas_Simple[1]与Air_Actul[1]，下一组所测的天然气开度2％、空气量开度2％简称为Gas_Simple[2]与Air_Actul[2]。其中，1％、2％为开度比例，数值范围为0％-100％；100％为开度90度；0％为开度0度。
图3为本发明实施例中的程序梯形图，如图3所示，BurnerOn为主机(即燃烧控制器)发送的燃烧器启动信号，即启动阶段完成，点火成功后发出的信号。主机点火成功后，在天燃气开度大于0的情况下，且当前天然气开度在Gas_Simple[1]与Gas_Simple[2]之间，开始计算两点之间其他开度的值，设定其他两点之间为线性变化，根据一次函数方程式y＝factor(a)x+factor(b)可得出以下计算公式：
Air_Actul1＝factor(a)*Gas_Simple1+factor(b)
Air_Actul2＝factor(a)*Gas_Simple2+factor(b)
分别求出一次函数中的factor(a)与factor(b)的值：
factor(a)＝(Air_Actul[2]-Air_Actul[1])/(Gas_Simple[2]-Gas_Simple[1])
factor(b)＝Air_Actul[2]-A_factor[a]*Gas_Simple[2]
例如，PLC将获取的20个空燃比数据，输入程序内，PLC自动生成控制曲线。
步骤204、根据控制曲线，控制空气量控制装置的阀门开度。
本发明实施例中，如图4所示，步骤204具体包括：
步骤2041、获取当前天然气开度；
步骤2042、根据当前天然气开度、控制曲线，得出目标空气量开度。
本发明实施例中，PLC根据当前天然气开度和多点线性曲线，得出当前天然气开度对应的目标空气量开度。
步骤2043、根据目标空气量开度，向空气量控制装置的比例执行器发送控制信号以控制空气量控制装置的阀门开度。
本发明实施例中，PLC根据目标空气量开度，向空气量控制装置的比例执行器发送控制信号；空气量控制装置的比例执行器接收PLC发送的控制信号，并根据控制信号使空气量控制装置的连轴器转动，以带动空气量控制装置的阀板转动，使空气量控制装置实现目标空气量开度。
例如，罗克韦尔PLC通过本地模拟量输出模块1756-OF8A输出4-20ma模拟量控制空气量控制装置。当PLC控制输出电流为4ma时，空气量控制装置的阀门开度为0度，当PLC控制输出电流为20ma时，空气量控制装置的阀门开度为90度(即为全开状态)。
例如，在工厂现场的烘炉系统中，涂装车间使用间接燃烧区域总共有32套。原燃烧器燃烧控制方式中，空气量控制方式为机械连杆控制，空气燃气比例固定，无法单独精细调整空气量开度和天燃气开度，燃烧效率低，燃烧不完全会产生有害气体。本发明实施例通过多点曲线拟合算法，取燃烧器天然气开度20-50个点，得出对应的空气量开度，通过两点间线性的比例计算方法，计算出燃烧器天然气开度0％到100％的曲线，每个天然气开度对应一个空气量开度，精确控制燃烧比例。目前，已在涂装车间烘炉系统的多个燃烧器燃烧区域中安装了PLC控制的空气量控制装置，空气量控制装置可以通过控制曲线控制空气和燃气的比例，燃烧效率高，燃烧充分，不会产生有害气体，减少了废气排放量。且结构精简、节约成本。本发明实施例中将算法在艾伦–布拉德利(Allen Bradley，AB)系列PLC内做成指令，固定算法，防止修改。同时可以推广到同行业内的所有适宜燃气进行烘烤车身的区域，直接放置安装，维护维修简便。
本发明实施例提供的一种空气量控制方法的技术方案中，在点火控制阶段，获取多个空燃比数据；根据空燃比数据生成控制曲线；根据控制曲线，控制空气量控制装置的阀门开度，能够精准控制空气量，空气燃气比例可调，燃烧效率高，不会产生有害气体，且维修难度低。
图5为本发明一实施例提供的一种空气量控制装置的结构示意图，如图5所示，所述装置包括：阀体1、阀板2、凸轮3、行程开关4、比例执行器5、连轴器6、连接板7和轴8。
阀体1具有中空部分，中空部分穿过阀体1的第一表面11和第二表面12，第一表面11和第二表面12相对；例如，阀体1为长方体，中空部分为长方体。
轴8从阀体1的第三表面13穿过并从阀体1的第四表面14穿出，第三表面13和第四表面14相对，第三表面13和第四表面14均分别与第一表面11、第二表面12相交；
轴8的一端从第三表面13伸出并与凸轮3活动连接；
轴8的另一端从第四表面14伸出与连轴器6的一端固定连接；
连轴器6的另一端与比例执行器5固定连接，比例执行器5用于接收控制信号并根据控制信号控制连轴器6转动以带动轴8转动；
阀板2位于中空部分，并与穿过中空部分的轴8固定连接，阀板2用于与第一表面平行时封闭中空部分。
可选地，空气量控制装置还包括连接板7，连接板7具有开口，连接板7与比例执行器5、第四表面14固定连接；连轴器6穿过开口与比例执行器5连接。
可选地，空气量控制装置还包括行程开关4；行程开关4通过螺杆与阀体1的第三表面13连接，行程开关4用于检测空气量控制装置的阀门状态。
可选地，轴8的靠近第三表面13的侧面标有阀位置刻度。阀位置刻度用于用户能够观察到当前空气量控制装置的阀门位置，便于巡检和维修。
可选地，阀体1与轴8接触的位置设置有铜套，铜套用于防止轴8磨损。
可选地，空气量控制装置的控制部分根据涂装车间烘炉燃烧器进空气口进行设计，使用45#钢对空气量控制装置的阀体1进行加工。
例如，比例执行器5使用西门子阀门执行器SQM41.241A21作为动力，此阀门执行器能够提供0到90度的阀门开关动力，且控制度高。
本发明实施例提供的空气量控制装置可用于实现上述图1至图2中的空气量控制方法，具体描述可参见上述空气量控制方法的实施例，此处不再重复描述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种空气量控制方法，其特征在于，所述方法包括：
在点火控制阶段，获取多个空燃比数据；
根据所述空燃比数据生成控制曲线；
根据所述控制曲线，控制空气量控制装置的阀门开度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空燃比数据包括：天然气开度及其对应的空气量开度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述控制曲线，控制空气量控制装置的阀门开度，具体包括：
获取当前天然气开度；
根据所述当前天然气开度、所述控制曲线，得出目标空气量开度；
根据所述目标空气量开度，向所述空气量控制装置的比例执行器发送控制信号以控制空气量控制装置的阀门开度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在点火正常控制阶段，获取多个空燃比数据之前，还包括：
在启动阶段，控制所述空气量控制装置的阀门全开。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制曲线为多点线性曲线。
6.一种空气量控制装置，其特征在于，所述装置包括：阀体、阀板、凸轮、比例执行器、连轴器和轴；
所述阀体具有中空部分，所述中空部分穿过所述阀体的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面相对；
所述轴从所述阀体的第三表面穿过并从所述阀体的第四表面穿出，所述第三表面和所述第四表面相对，所述第三表面和所述第四表面均分别与所述第一表面、所述第二表面相交；
所述轴的一端从所述第三表面伸出并与所述凸轮活动连接；
所述轴的另一端从所述第四表面伸出与连轴器的一端固定连接；
所述连轴器的另一端与所述比例执行器固定连接，所述比例执行器用于接收控制信号并根据所述控制信号控制所述连轴器转动以带动所述轴转动；
所述阀板位于所述中空部分，并与穿过所述中空部分的轴固定连接，所述阀板用于与所述第一表面平行时封闭所述中空部分。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：连接板，所述连接板具有开口，所述连接板与所述比例执行器、所述第四表面固定连接；所述连轴器穿过所述开口与比例执行器连接。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：行程开关；
所述行程开关通过螺杆与所述阀体的所述第三表面连接，所述行程开关用于检测所述空气量控制装置的阀门状态。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述轴的靠近所述第三表面的侧面标有阀位置刻度。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述阀体与所述轴接触的位置设置有铜套。
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