CN117268126A - 加热炉控制系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种加热炉控制系统。该加热炉控制系统包括：现场设备层和操作监控层；所述现场设备层包括数据采集器以及多个温度控制器；所述数据采集器用于采集加热炉对应的第一数据；所述温度控制器用于根据所述第一数据对所述加热炉进行控制；所述操作监控层用于基于所述第一数据对所述加热炉进行监控，以及对所述温度控制器的控制参数进行优化。本公开能够解决传统燃烧控制难以满足快速、精准的控制要求的问题。

Description

加热炉控制系统

技术领域

本公开涉及控制技术领域，尤其涉及一种加热炉控制系统。

背景技术

实施燃气工业炉过程控制数字化升级，构建以面向各类工艺任务的嵌入式现场数字控制器为核心的工业炉现场总线控制系统是提高燃烧效率和工艺参数控制精度并降低NOx排放量的重要保证。

天然气燃烧是一个极其复杂的过程，高效低氮燃烧过程需要燃气流量、空气流量、炉气含氧量、炉膛压力等热工参数的精准匹配，由于燃气工业炉非线性、大惯性、纯滞后的特点，运用传统燃烧控制难以满足快速、精准的控制要求。

发明内容

本公开实施例提供了一种加热炉控制系统，以解决运用传统燃烧控制难以满足快速、精准的控制要求的问题。

本公开实施例提供了一种加热炉控制系统，包括：

现场设备层和操作监控层；

所述现场设备层包括数据采集器以及多个温度控制器；

所述数据采集器用于采集加热炉对应的第一数据；

所述温度控制器用于根据所述第一数据对所述加热炉进行控制；

所述操作监控层用于基于所述第一数据对所述加热炉进行监控，以及对所述温度控制器的控制参数进行优化。

在本公开的一种示例性实施例中，每个温度控制器对应一个加热炉烧嘴，所述操作监控层包括：

集中控制器；

所述集中控制器用于收集各个加热炉烧嘴的第一数据，以及根据各个加热炉烧嘴的第一数据确定加热炉的第一控制参数；

所述温度控制器具体用于根据其对应的加热炉烧嘴的第一数据以及所述第一控制参数生成其对应的加热炉烧嘴的第二控制参数，基于所述第二控制参数对其对应的加热炉烧嘴进行控制。

在本公开的一种示例性实施例中，操作监控层还包括：

工控机；

所述工控机与所述集中控制器连接，所述工控机用于显示所述第一数据、所述第二控制参数和用户输入的操作指令；

所述集中控制器根据所述操作指令调节并输出第一控制参数。

在本公开的一种示例性实施例中，所述多个温度控制器互相连接且互为冗余。

在本公开的一种示例性实施例中，所述现场设备层还包括：炉膛压力控制器、空燃比控制器、点火控制器、空气压力控制器、燃气压力控制器、排烟控制器和阀门控制器；

所述炉膛压力控制器用于调节所述加热炉的炉膛压力；

所述空燃比控制器用于调节所述加热炉炉膛内的空气和燃气的比例；

所述点火控制器用于控制所述加热炉烧嘴的点火；

所述空气压力控制器用于调节空气管道压力；

所述燃气压力控制器用于调节燃气管道压力；

所述排烟控制器用于控制所述加热炉排出烟气和调节排烟管道压力；

所述阀门控制器用于控制和所述加热炉相连的阀门开闭。

在本公开的一种示例性实施例中，所述加热炉包括反吹装置，所述反吹装置包括用于连通多个烧嘴对应的煤气阀口的反吹管道、设置于所述反吹管道的主管道上的反吹阀门和反吹风机机组；

阀门控制器具体用于：控制所述加热炉烧嘴对应的煤气阀口、空气阀口、排烟阀口和所述反吹阀门的开闭；

在第一侧烧嘴的煤气阀口均关闭时，控制所述反吹阀门开启；所述第一侧烧嘴为连通于所述反吹管道主管道一侧的烧嘴；

在所述反吹阀门开启预设时间后，控制所述反吹阀门关闭；

控制所述第一侧烧嘴的空气阀口关闭，控制第二侧烧嘴的排烟阀口关闭；所述第二侧烧嘴为连通于所述反吹管道主管道另一侧的烧嘴；

控制所述第二侧烧嘴的空气阀口和煤气阀口打开，控制所述第一侧烧嘴的排烟阀口打开。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设时间为：

T=t₁+t₂+t₃+t₄，其中T表示所述预设时间，t₁表示所述煤气阀口关闭动作的时间，t₂表示所述反吹阀门打开动作的时间，t₃表示烟气反吹进入加热炉炉膛所用时间，t₄表示预留的安全时间；

在本公开的一种示例性实施例中，所述烟气反吹进入加热炉炉膛所用时间为：

t₃=π*（1/2*D₂）²*L₂/Q₁，其中，t₃表示烟气反吹进入加热炉炉膛所用时间，D₂表示所述煤气阀口对应的煤气管道直径，L₂表示所述反吹阀门与加热炉炉膛的距离，Q₁表示反吹烟气流量。

在本公开的一种示例性实施例中，所述反吹风机机组包括同轴安装的风向相反的两组风扇扇叶、以及用于驱动所述风扇扇叶的电机。

本公开实施例提供的一种加热炉控制系统的有益效果在于：

区别于相关技术集中控制的加热炉控制手段，本公开实施例基于“分散控制，集中管理”实现加热炉控制，提供了一种加热炉控制系统，将传统分布控制系统中的多层结构简化为2层结构，即操作监控层和现场设备层，解决了相关技术影响工业炉控制系统高效、稳定可靠运行的问题，消除了传统分布控制系统中系统模拟信号的长距离传输，提高了参数检测、控制的实时精准性，并且大大降低了系统布线任务量。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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公开的一些实施例，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他的附图。

图1是本公开实施例提供的加热炉控制系统的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的加热炉反吹装置的结构示意图。

图中：11烧嘴，12温度控制器，13数据采集器，14集中控制器，15工控机，21反吹管道，22反吹阀门，23反吹风机机组，24煤气阀口，25空气阀口，26排烟阀口，27煤气，28空气，29烟气，210烧嘴，211烧嘴。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本公开的实现进行详细的描述：

图1为本公开实施例提供的一种加热炉控制系统的结构示意图。参照图1，该加热炉控制系统包括：

现场设备层和操作监控层。

现场设备层包括数据采集器13以及多个温度控制器12。

数据采集器13用于采集加热炉对应的第一数据。

温度控制器12用于根据第一数据对加热炉进行控制。

操作监控层用于基于第一数据对加热炉进行监控，以及对温度控制器的控制参数进行优化。

本公开实施例中，第一数据包括加热炉的运行数据以及加热炉对应的环境数据，运行数据包括加热炉烧嘴燃烧时间、加热炉燃烧换向周期、燃气阀口开闭时间、空气阀口开闭时间、加热炉的炉膛温度、加热炉内的空燃比、燃气流量、空气流量、炉气含氧量等，环境数据包括加热炉周围的温度、湿度等。对加热炉进行控制包括控制加热炉的运行数据，例如通过控制燃气阀口开闭时间和空气阀口时间来改变加热炉内的空燃比，进而控制加热炉的热加工过程。

本公开实施例中，数据采集器13可以是传感器或计量仪表，操作监控层与现场设备层的连接方式可以是通过网线的相连或者通过无线通信相连，操作监控层可以是电脑固定终端、移动控制终端。

为了实施燃气工业炉过程控制数字化升级，目前国内的相关技术普遍采用的是传统分布控制系统，传统分布控制系统一般为三层结构，即操作监控层、过程控制层和现场设备层，现场设备层的众多信息采集点通过工业线缆与中控室的PLC的I/O模块相连，PLC再通过网络和中心交换机与操作监控层相连，中控室PLC就成为过程控制层的“中心”。这种中心化的“模拟、集中”式数据归集方式已严重影响了工业炉控制系统的高效、稳定可靠运行，主要表现在以下方面：

1.系统的准确性与可靠性差：现场模拟、数字信号采用中心化的集中式数据归集方式，直接影响参数测量精度与控制的准确度。

2.系统结构复杂：主从式结构控制网络把位于现场的测量变送器与位于控制室的控制器之间，控制器与位于现场的执行器、开关、电动机之间均为一对一的物理连接，增加了系统的复杂性和系统布线任务量。

3.现场设备的功能自治性差：中央控制室PLC承担多回路、多工艺任务的复杂控制任务，降低了现场设备运行状态的诊断和各工艺回路优化控制的实时精准性。

4.系统互操作性和互用性差：控制网络的层次结构使网络间通信受到限制且不具备开放性，限制了不同生产厂家的性能类似的设备的互换、互用。

为解决上述问题，本公开实施例依据分散控制模式“分散控制，集中管理”的设计初衷，提供了一种加热炉控制系统，将传统分布控制系统中的3层结构，即操作监控层、过程控制层和现场设备层，简化为2层结构，即操作监控层和现场设备层。现场设备层包括数据采集器13和多个温度控制器11，数据采集器13用于采集加热炉对应的第一数据，温度控制器用于根据第一数据对加热炉进行控制，操作监控层用于基于第一数据对加热炉进行监控，以及对温度控制器的控制参数进行优化，达到了加热炉热加工过程的快速、精准的控制要求。

本公开实施例将相关技术中过程控制层的控制任务全部下放到现场设备层，将过程控制层的过程监控和参数优化工作交由操作监控层完成，因此，本公开实施例将相关技术的3层结构简化为2层结构，解决了相关技术影响工业炉控制系统高效、稳定可靠运行的问题，且消除了传统分布控制系统中系统模拟信号的长距离传输，提高了参数检测、控制的实时精准性，并且大大降低了系统布线任务量。

参照图1，在本公开的一种示例性实施例中，每个温度控制器对应一个加热炉烧嘴，操作监控层包括：

集中控制器14。

集中控制器14用于收集各个加热炉烧嘴的第一数据，以及根据各个加热炉烧嘴的第一数据确定加热炉的第一控制参数。

温度控制器12具体用于根据其对应的加热炉烧嘴11的第一数据以及第一控制参数生成其对应的加热炉烧嘴11的第二控制参数，基于第二控制参数对其对应的加热炉烧嘴11进行控制。

其中，第一数据包括加热炉的运行数据以及加热炉对应的环境数据，第一控制参数与第二控制参数中的参数种类是相同，第二控制参数在第一控制参数的基础上根据每个温度控制器的具体情况进行了个性化微调。例如，本示例性实施例控制加热炉的炉膛温度时，数据采集器13为热电偶，首先利用热电偶采集加热炉炉膛温度，然后集中控制器14根据热电偶传送的温度数据确定第一控制参数，第一控制参数即温度数据距离热加工过程中加热炉炉膛所需温度的温差，最后温度控制器12根据自身的具体情况对第一控制参数进行个性化微调生成第二控制参数。比如，在温度控制器12相连的烧嘴发生轻微堵塞时，温度控制器12直接根据第一控制参数是无法将加热炉炉膛温度加热至热加工过程所需温度的，此时可将第一控制参数微调（调高）生成第二控制参数，使得温度控制器12能够控制加热炉炉膛温度加热至所需温度。

分析本示例性实施例可知，集中控制器14根据第一数据确定加热炉第一控制参数，温度控制器12根据第一数据和第一控制参数生成第二控制参数，温度控制器12基于第二控制参数实现对加热炉烧嘴11的控制，即集中控制器14优化了温度控制器12的控制参数。因此，本示例性实施例提高了参数检测、控制的实时精准性。同时，此过程中无需工作人员的参与，实现了加热炉烧嘴11的自动化控制。

在本公开的一种示例性实施例中，操作监控层还包括：

工控机15。

工控机15与集中控制器14连接，工控机15用于显示第一数据、第二控制参数和用户输入的操作指令。

集中控制器14根据操作指令调节并输出第一控制参数。

分析本示例性实施例可知，工控机15显示第一数据、第二控制参数实现了对加热炉的监控，方便工作人员能够实时监控加热炉的运行数据、环境数据和温度控制器12的控制参数；工控机15可用于用户输入操作指令实现了人机交互功能，方便工作人员根据工控机15显示的数据对温度控制器12的控制参数进行调整，进而对加热炉进行控制。

在本公开的一种示例性实施例中，多个温度控制器12互相连接且互为冗余。

在本示例性实施例中，多个温度控制器12互相连接且互为冗余保证了多个温度控制器12的数据同步，同时保证当其中一个温度控制器12出现故障时，其对应的加热炉烧嘴可以通过其他的温度控制器12进行控制，保障了加热炉控制系统的安全性和稳定性。

在本公开的一种示例性实施例中，现场设备层还包括：炉膛压力控制器、空燃比控制器、点火控制器、空气压力控制器、燃气压力控制器、排烟控制器和阀门控制器。

炉膛压力控制器用于调节加热炉的炉膛压力；

空燃比控制器用于调节加热炉炉膛内的空气和燃气的比例；

点火控制器用于控制加热炉烧嘴11的点火；

空气压力控制器用于调节空气管道压力；

燃气压力控制器用于调节燃气管道压力；

排烟控制器用于控制加热炉排出烟气和调节排烟管道压力；

阀门控制器用于控制和加热炉相连的阀门开闭。

分析本示例性实施例可知，现场设备层中的温度控制器、炉膛压力控制器、空燃比控制器、点火控制器、空气压力控制器、燃气压力控制器、排烟控制器和阀门控制器属于不同类型的现场控制器，各类型现场控制器分散设置，且各类型现场控制器各自处理一项专有的任务，在实现对加热炉不同热加工工艺控制的基础上，避免了相关技术中将控制功能集中在一个控制器上的问题，实现了加热炉控制系统的分布式控制。

在本公开的一种示例性实施例中，如图2所述，加热炉包括反吹装置，反吹装置包括用于连通多个烧嘴对应的煤气阀口的反吹管道、设置于反吹管道的主管道上的反吹阀门和反吹风机机组。

阀门控制器具体用于：控制连接加热炉烧嘴对应的煤气阀口24、空气阀口25、排烟阀口26和反吹阀门22的开闭。

在第一侧烧嘴的煤气阀口24均关闭时，控制反吹阀门22开启；第一侧烧嘴为连通于反吹管道21主管道一侧的烧嘴；

在反吹阀门22开启预设时间后，控制反吹阀门22关闭；

控制第一侧烧嘴的空气阀口25关闭，控制第二侧烧嘴的排烟阀口24关闭；第二侧烧嘴为连通于反吹管道21主管道另一侧的烧嘴；

控制第二侧烧嘴的空气阀口25和煤气阀口24打开，控制第一侧烧嘴的排烟阀口26打开。

加热炉换向时，控制第二侧烧嘴的煤气阀口24均关闭，控制反吹阀门22开启；

在反吹阀门22开启预设时间后，控制反吹阀门22关闭；

控制第二侧烧嘴的空气阀口25关闭，控制第一侧烧嘴的排烟阀口26关闭；

控制第一侧烧嘴的空气阀口25和煤气阀口24打开，控制第二侧烧嘴的排烟阀口26打开。

在本示例性实施例中，在阀门控制器控制第一侧烧嘴的煤气阀口24均关闭后，阀门控制器控制反吹阀门22开启，同时控制反吹风机机组23中的电机开始驱动两组风扇扇叶转动，利用第二侧烧嘴排出的烟气29将第一侧烧嘴和第一侧烧嘴的煤气阀口24之间管道中剩余的煤气吹入加热炉炉膛中；在阀门控制器控制第二侧烧嘴的煤气阀口24均关闭后，阀门控制器控制控制反吹阀门22开启，同时控制反吹风机机组23中的电机开始驱动两组风扇扇叶转动，利用第一侧烧嘴排出的烟气29将第二侧烧嘴和第二侧烧嘴的煤气阀口24之间管道中剩余的煤气吹入加热炉炉膛中。其中，前述“第一侧”和“第二侧”指的是加热炉设置烧嘴的两侧中的一侧，例如，图2中烧嘴210和烧嘴211分别位于烧嘴的两侧。

分析本示例性实施例可知，在阀门控制器控制第一侧烧嘴的煤气阀口24均关闭后，阀门控制器控制反吹阀门22开启，利用第二侧烧嘴排出的烟气29，将第一侧烧嘴与煤气阀口24之间管道内的剩余煤气27反吹进入加热炉炉膛中，既解决了剩余煤气27直接排入大气会产生的环境污染问题，又实现了加热炉排出烟气29的再利用，节约了能源。同时，本公开实施例的反吹烟气29直接来源于加热炉炉膛，避免了因含氧量过高而引起的安全隐患，且对炉内氛围没有任何影响。

同时，本示例性实施例通过阀门控制器控制连接加热炉烧嘴对应的煤气阀口24、空气阀口25、排烟阀口26和反吹阀门22的开闭，实现了对加热炉反吹装置的控制，并且实现回流烟气余热极限化利用，提高工业炉燃烧效率、降低NOx 排放并降低氧化烧损率。

在本公开的一种示例性实施例中，阀门控制器采用嵌入式微处理器，通过嵌入式微处理器硬件配置优化和智能工业控制算法软件的植入融合，形成燃烧过程助燃风与烟气热负荷自适应匹配的智能控制方法，实现蓄热式烟气回流低氮燃烧过程运行参数采集与精准调控。

在本公开的一种示例性实施例中，解析了低 NOx 燃烧器关键结构参数对燃烧特性与 NOx 生成的影响机制，形成了基于烟气变压卷吸的燃烧过程与烟气热负荷匹配的低NOx燃烧技术，降低排烟温度和排放量，实现了冶金燃气工业炉效率提升、源头减排。

在本公开的一种示例性实施例中，预设时间为：

T=t₁+t₂+t₃+t₄，其中T表示预设时间，t₁表示煤气阀口关闭动作的时间，t₂表示反吹阀门打开动作的时间，t₃表示烟气反吹进入加热炉炉膛所用时间，t₄表示预留的安全时间。

其中，阀门关闭动作时间表示阀门从打开状态转变为关闭状态所需要的时间，阀门打开动作时间表示阀门从关闭状态转变为打开状态所需要的时间。

分析本示例性实施例可知，预设时间除了必要时间（煤气阀口关闭动作时间、反吹阀门打开动作时间和烟气反吹时间），还包括预留的安全时间，阀门控制器在反吹阀门开启预设时间后控制反吹阀门关闭，保障了加热炉反吹装置的安全性，进而保障了加热炉控制系统的安全性。

在本公开的一种示例性实施例中，烟气反吹进入加热炉炉膛所用时间为：

t₃=π*（1/2*D₂）²*L₂/Q₁，其中，t₃表示烟气反吹进入加热炉炉膛所用时间，D₂表示所述煤气阀口对应的煤气管道直径，L₂表示所述反吹阀门与加热炉炉膛的距离，Q₁表示反吹烟气流量。

本实施例提供了烟气反吹进入加热炉炉膛所用时间的计算公式，便于工作人员根据不同的加热炉系统计算对应的预设时间，保障了加热炉控制系统的安全可靠性。

在本公开的一种示例性实施例中，温度控制器12采用PI控制器。

PI控制器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。PI控制器有两个作用，一是比例调节作用：按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。二是积分调节作用：使系统消除稳态误差，提高无误差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。

总的来说，在控制工程实践中，PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。因此，温度控制器采用PI控制器可以保证加热炉的现场参数不随外界因素而变化，使加热炉运行更加稳定。

在本公开的一种示例性实施例中，加热炉控制系统以模块化的设计理念，将ARM微处理器作为核心，配备包括I/O模块、电源模块、数据通信模块、人机交互模块和时钟模块，构成加热炉控制系统的硬件架构。

其中，ARM微处理器用于温度控制器根据第一数据和第一控制参数生成其对应的加热炉烧嘴的第二控制参数，I/O模块用于现场设备层中数据采集器和多个温度控制器的连接，电源模块用于向加热炉控制系统提供能量，数据通信模块用于加热炉控制系统中各设备的数据传输，人机交互模块用于方便工作人员对加热炉的实时监控和输入操作指令，时钟模块用于控制数据采集器的采集时间间隔。

本示例性实施例中，以模块化的设计理念构成加热炉控制系统的硬件架构具有以下优点：（1）生产效率高：灵活架构，焦点分离，多人协作互不打扰。（2）维护成本低：可分单元测试，方便单个模块功能调试。

在本公开的一种示例性实施例中，现场设备层以温度控制器为核心，将各类多源数据进行综合汇聚融合，将各类温度控制器与生产现场燃烧器、仪表、传感器、阀门、电机等现场设备连接为一体。

在本示例性实施例中，现场设备层将现场控制器和现场设备连接为一体，形成了现场装置的多个“智能控制节点”，实现底层设备和加热炉控制系统的子系统的联动控制，完成加热炉热加工过程的众多子回路的现场分散、精准稳定控制。

在本公开的一种示例性实施例中，以现场控制器和管理端为核心，构建加热炉扁平化的总线控制网络，管理端运用智能控制技术、解耦控制技术、参数自适应寻优技术，实现工业炉多变量多任务的现场分散控制及工艺优化集中管理模式。

在本公开的一种示例性实施例中，操作监控级由工业计算机和移动通讯设备组成，通过监控组态软件实现对工业炉生产过程及设备状态的实时监控、数据处理功能。面对工业炉热加工过程多变量、相互耦合的控制系统，采用专家模糊控制的思想，嵌入参数寻优模块，对量化因子及比例因子进行实时寻优并给定加热工艺曲线，实现极小温度超调的扰动调节过程和控温精度≤±2℃，炉温均匀性≤±7℃的技术目标，完成燃气工业炉装备分散控制系统的数字化升级。

在本公开的一种示例性实施例中，运用组合隔离技术构建现场设备层点对多点以及点对点工作形式的全数字化串行通讯网络，主控制器对现场控制网络进行统一的协调管理并完成与操作监控层间的信息交换，实现了多变量多任务的现场分散控制、工艺优化集中管理的模式。

在本公开的一种示例性实施例中，采用总线组合隔离技术和低功耗芯片组设计，有效抑制了现场电磁干扰对总线的串扰，实现两线制现场总线中数字变送器与网络连接的点点隔离和多现场数字变送器供电。

在本公开的一种示例性实施例中，加热炉控制系统通过植入具有很好的实时性和稳定性的开源嵌入式Linux 操作系统，实现文件管理、任务管理、网络控制等功能，并在大量的应用程序接口的基础上实施常规PID、模糊PID和模糊解耦控制算法等相应工业应用软件开发，实现加热炉现场设备层的多个温度控制器对加热炉的控制。

本示例性实施例中，现场设备层包括温度控制器、炉膛压力控制器、空燃比控制器、点火控制器、空气压力控制器、燃气压力控制器、排烟控制器和阀门控制器等多种类型的控制器，而本示例性实施例通过多种类型的温度控制器应用程序接口，优化融合并固化面向不同工艺任务的智能控制软件，工艺人员直接进行现场编程，以“勾选”形式完成现场各类参数的采集与控制，实现了工业炉工艺控制的专业化和精准化。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种加热炉控制系统，其特征在于，包括：

现场设备层和操作监控层；

所述现场设备层包括数据采集器以及多个温度控制器；

所述数据采集器用于采集加热炉对应的第一数据；

所述温度控制器用于根据所述第一数据对所述加热炉进行控制；

所述操作监控层用于基于所述第一数据对所述加热炉进行监控，以及对所述温度控制器的控制参数进行优化。

2.如权利要求1所述的一种加热炉控制系统，每个温度控制器对应一个加热炉烧嘴，所述操作监控层包括：

集中控制器；

所述集中控制器用于收集各个加热炉烧嘴的第一数据，以及根据各个加热炉烧嘴的第一数据确定加热炉的第一控制参数；

所述温度控制器具体用于根据其对应的加热炉烧嘴的第一数据以及所述第一控制参数生成其对应的加热炉烧嘴的第二控制参数，基于所述第二控制参数对其对应的加热炉烧嘴进行控制。

3.如权利要求1所述的一种加热炉控制系统，其特征在于，操作监控层还包括：

工控机；

所述工控机与所述集中控制器连接，所述工控机用于显示所述第一数据、所述第二控制参数和用户输入的操作指令；

所述集中控制器根据所述操作指令调节并输出第一控制参数。

4.如权利要求1所述的一种加热炉控制系统，所述多个温度控制器互相连接且互为冗余。

5.如权利要求1所述的一种加热炉控制系统，其特征在于，

所述现场设备层还包括：炉膛压力控制器、空燃比控制器、点火控制器、空气压力控制器、燃气压力控制器、排烟控制器和阀门控制器；

所述炉膛压力控制器用于调节所述加热炉的炉膛压力；

所述空燃比控制器用于调节所述加热炉炉膛内的空气和燃气的比例；

所述点火控制器用于控制所述加热炉烧嘴的点火；

所述空气压力控制器用于调节空气管道压力；

所述燃气压力控制器用于调节燃气管道压力；

所述排烟控制器用于控制所述加热炉排出烟气和调节排烟管道压力；

所述阀门控制器用于控制和所述加热炉相连的阀门开闭。

6.如权利要求1所述的一种加热炉控制系统，其特征在于，所述加热炉包括反吹装置，所述反吹装置包括用于连通多个烧嘴对应的煤气阀口的反吹管道、设置于所述反吹管道的主管道上的反吹阀门和反吹风机机组；

阀门控制器具体用于：控制所述加热炉烧嘴对应的煤气阀口、空气阀口、排烟阀口和所述反吹阀门的开闭；

在第一侧烧嘴的所述煤气阀口均关闭时，控制所述反吹阀门开启；所述第一侧烧嘴为连通于所述反吹管道主管道一侧的烧嘴；

在所述反吹阀门开启预设时间后，控制所述反吹阀门关闭；

控制所述第一侧烧嘴的空气阀口关闭，控制第二侧烧嘴的排烟阀口关闭；所述第二侧烧嘴为连通于所述反吹管道主管道另一侧的烧嘴；

控制所述第二侧烧嘴的空气阀口和煤气阀口打开，控制所述第一侧烧嘴的排烟阀口打开。

7.如权利要求6所述的一种加热炉控制系统，其特征在于，所述预设时间为：

T=t₁+t₂+t₃+t₄，其中T表示所述预设时间，t₁表示所述煤气阀口关闭动作的时间，t₂表示所述反吹阀门打开动作的时间，t₃表示烟气反吹进入加热炉炉膛所用时间，t₄表示预留的安全时间。

8.如权利要求6所述的一种加热炉控制系统，其特征在于，所述烟气反吹进入加热炉炉膛所用时间为：

t₃=π*（1/2*D₂）²*L₂/Q₁，其中，t₃表示烟气反吹进入加热炉炉膛所用时间，D₂表示所述煤气阀口对应的煤气管道直径，L₂表示所述反吹阀门与加热炉炉膛的距离，Q₁表示反吹烟气流量。