CN200982943Y - 建筑构件耐火试验炉的自动控制系统 - Google Patents

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李汝湘
王帆
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王慧
程小苏
刘平安
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Abstract

本实用新型提供建筑构件耐火试验炉自动控制系统，包括信号输入组件、信号处理组件、执行组件、自动点火控制器，所述信号输入组件安装在炉体上，且通过A/D转换器与信号处理组件信号连接，所述执行组件包括燃料流量执行机构、空气流量执行机构、炉压执行机构，空气流量执行机构、炉压执行机构分别通过D/A转换器与所述信号处理组件信号连接，燃料流量执行机构、空气流量执行机构分别相应安装在炉的燃料管道和空气管道上，且燃料流量执行机构与空气流量执行机构后的空气管道连接，炉压执行机构与排烟风机、助燃风机分别电信连接，自动点火控制器与信号处理组件信号连接，且与炉燃烧嘴组件连接。本系统可精确控制炉温及压力，且减少污染、节约成本。

Description

建筑构件耐火试验炉的自动控制系统
                           技术领域
本实用新型涉及建筑构件耐火试验炉的控制技术，具体是指建筑构件耐火试验炉的自动控制系统。
                           背景技术
人们所居住和办公的房屋都是由梁、板、墙、柱、门、窗等建筑构件构成。这些建筑构件是一个建筑物的骨架，它们性能的优劣决定了这个建筑物抗震、防风、防火等各方面性能。目前，建筑构件的抗震、防风性能可以较准地进行测试，而防火性能的测试还有所欠缺。当建筑物发生火灾时，一般只是通过观察颜色、做一些简单的测试来判断其毁坏程度，并不能准确地做出火灾损害结论。国内现有的建筑构件耐火试验炉，一般采用重油或柴油作燃料，使用热电偶测温、人工控制温度与压力，故不能每次耐火试验都严格按照国际ISO834标准升温曲线进行升温，存在人工操作的主观判断因素影响、控制精度差、升温曲线不一致的缺点，导致相互之间的试验结果差别较大。
                         发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点与不足之处，提供控制精度高、节约燃料、减少污染、节约人工成本，可实现完全按照国际ISO834标准升温曲线进行升温的建筑构件耐火试验炉的自动控制系统。
本发明的目的通过下述方案实现：本建筑构件耐火试验炉自动控制系统包括信号输入组件、信号处理组件、执行组件、自动点火控制器，所述信号输入组件安装在炉体上，且通过A/D转换器与信号处理组件信号连接，所述执行组件包括燃料流量执行机构、空气流量执行机构、炉压执行机构，空气流量执行机构、炉压执行机构分别通过D/A转换器与所述信号处理组件信号连接，燃料流量执行机构、空气流量执行机构分别相应安装在炉的燃料管道和空气管道上，且燃料流量执行机构与空气流量执行机构后的空气管道连接，炉压执行机构与排烟风机、助燃风机分别电信连接，自动点火控制器与信号处理组件信号连接，且与炉燃烧嘴组件连接。
为更好地实现本发明，所述信号输入组件包括有测温热电偶、炉压测量及变送器。
所述测温热电偶包括铂铑-铂热电偶、镍铬-镍铝热电偶或镍铬-镍硅热电偶。
所述燃料流量执行机构包括空气/燃料比例调节阀，所述空气流量执行机构包括全自动电动执行器，炉压执行机构包括助燃变频调速器、排烟变频调速器。
所述信号处理组件为工业控制计算机或程序控制器，其还连接有输入输出设备，包括显示器、键盘、鼠标、打印机。
所述燃料可以是重油、柴油、瓦斯、煤气、液化石油气等。
本实用新型建筑构件耐火试验炉自动控制系统的工作原理为：信号输入组件分别测得的温度、压力信号，通过A/D转换器输入信号处理组件，对温度和压力信号进行处理后，信号处理组件输出处理信号，通过D/A转换器传送到执行组件，执行组件控制相应的参数改变，从而实现对炉内温度与压力的控制。
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点：采用了自动控制装置对炉内温度及压力进行精确的控制，克服人工操作存在的主观判断因素影响、控制精确度差的缺点，可以节约燃料、减少污染、节约人工成本，尤其是可以使不同试验炉次升温曲线完全按照国际ISO834标准升温曲线进行升温。
                           附图说明
图1是安装有本实用新型建筑构件耐火试验炉自动控制系统的结构示意图。
图2是本实用新型建筑构件耐火试验炉自动控制系统的硬件配置图。
图3是图2所示工业控制计算机中采用的窑炉自动控制软件的程序流程图。
图4是某次耐火试验的升温曲线图。
图5是某次耐火试验的压力趋势曲线图。
                           具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，建筑构件耐火试验炉由炉体1、燃料管道2、空气管道3、燃烧嘴组件4、排烟风机5、助燃风机6、排烟变频器7、助燃变频器8等组成。
如图1、2所示，本建筑构件耐火试验炉自动控制系统应用在水平和垂直两种建筑构件耐火试验炉上。本建筑构件耐火试验炉自动控制系统包括信号输入组件、信号处理组件、执行组件、自动点火控制器，信号输入组件安装在炉体1上，包括有测温热电偶11、炉压测量及变送器12，信号处理组件为工业控制计算机，通过A/D转换器与测温热电偶11、炉压测量及变送器12分别连接，执行组件包括燃料流量执行机构(空气/燃料比例调节阀10)、空气流量执行机构(全自动电动执行器9)、炉压执行机构(助燃变频调速器8、排烟变频调速器7)，全自动电动执行器9、助燃变频调速器8、排烟变频调速器7分别通过D/A转换器与工业控制计算机信号连接，全自动电动执行器9安装在空气管道3上，空气/燃料比例调节阀10安装在燃料管道2上，且与全自动电动执行器9后的空气管道3连接，助燃变频调速器8与空气管道的助燃风机6电信连接，排烟变频调速器7与排烟风机5电信连接，自动点火控制器与工业控制计算机连接，且与炉的燃烧嘴组件4连接。工业控制计算机还连接有输入输出设备，包括显示器、键盘、鼠标、打印机。
本建筑构件耐火试验炉采用的燃料是液化石油气。如图2所示，本建筑构件耐火试验炉自动控制系统各部件可采用的具体型号如下：测温热电偶11可以采用铂铑-铂热电偶、镍铬-镍铝热电偶或镍铬-镍硅热电偶等；炉压测量及变送器12采用西特传感技术有限公司的Model 268差压变送器；A/D转换器采用研华工控有限公司的智能ADAM4018型A/D转换器、智能ADAM4012型A/D转换器；工业控制计算机采用研华工控有限公司的810P型工业控制计算机；D/A转换器采用研华工控有限公司智能PCL727型D/A转换器、智能ADAM4520型D/A转换器；空气/燃料比例调节阀10采用krom schroder型空气/燃气比例阀；全自动电动执行器9采用BELIMO NM24-SR型全自动电动执行器；助燃变频调速器8、排烟变频调速器7采用三菱电自动化有限公司的FR-F500型变频调速器。
如图2所示，本建筑构件耐火试验炉自动控制系统的控制过程如下：
(1)由测温热电偶11、炉压测量及变送器12测得温度及压力的模拟信号，通过A/D转换器将该模拟信号转化为数字信号，输入工业控制计算机；
(2)应用工业控制计算机中的窑炉自动控制软件，由温度和压力数字信号与设定信号之差来确定输出的空气流量及变频器控制信号；
(3)工业控制计算机将控制信号通过D/A转换器将数字信号转化为模拟信号，模拟的电流或电压控制信号带动全自动电动执行器9控制空气流量，进而带动空气/燃气比例阀10控制燃气流量，及助燃变频调速器8、排烟变频调速器7控制排烟风机5、助燃风机6的转速，从而达到控制炉内温度及压力的目的。
本建筑构件耐火试验炉自动控制系统的控制炉内温度及压力的原理如下：
(1)当测温热电偶11测得的温度低于设定温度时，通过全自动电动执行器9加大助燃空气流量，同时空气/燃气比例阀10相应地加大燃气流量，这时燃烧产生的热值增大，温度上升；反之，通过全自动电动执行器9减小助燃空气流量，同时空气/燃气比例阀10相应地减小燃气流量，这时燃烧产生的热值减小，温度则下降；
(2)当炉压测量及变送器12测得的压力低于设定压力时，通过排烟变频调速器7减小排烟风机的转速，同时通过助燃变频调速器8增大助燃风机的转速，这时炉内压力上升；反之，通过来排烟变频调速器7增大排烟风机的转速，同时通过助燃变频调速器8减小助燃风机的转速，这时炉内压力则下降。
工业控制计算机中的窑炉自动控制软件是在工业组态软件基础上设计的，程序流程框图如图3所示，主要功能模块有：数据初始化模块、主监控画面模块、设置温控曲线模块、压力趋势曲线模块、生成报表模块、报警窗口模块。各模块主要功能如下：(1)数据初始化模块主要是初始化监控数据的报警上下限，各种报表的生成格式等；(2)主监控画面模块将所有烧成中的监控数据(温度、压力、流量、变频器频率等)形象直观地显示在屏幕上，并且实时跟踪显示监控数据的变化，方便用户根据监控数据的变化来进行窑炉的烧成操作；(3)设置温控曲线模块为用户首次登陆时设置温控曲线用，并且可以显示设置的温控曲线及实时的温控曲线；(4)压力趋势曲线模块显示实时的压力趋势曲线；(5)生成报表模块可以任选以往的历史数据生成历史报表或现在的实时烧成数据生成实时报表并可以编辑、打印；(6)报警窗口模块提供升温速度过快、炉内压力过高，燃烧嘴熄火等异常情况时的报警。
所设计软件包含两套控制系统，分别用于控制水平建筑构件耐火试验炉(用于梁、板、吊顶等水平建筑构件)和垂直建筑构件耐火试验炉(用于柱、墙、窗等垂直建筑构件)。
图4是本建筑构件耐火试验炉自动控制系统某次耐火试验的升温曲线图，图5是压力趋势曲线图，由图4、5可以看出，本建筑构件耐火试验炉自动控制系统可以对炉内温度及压力进行精确的控制。
如上所述，便可较好地实现本实用新型。

Claims (7)

1、建筑构件耐火试验炉自动控制系统，其特征在于：包括信号输入组件、信号处理组件、执行组件、自动点火控制器，所述信号输入组件安装在炉体上，且通过A/D转换器与信号处理组件信号连接，所述执行组件包括燃料流量执行机构、空气流量执行机构、炉压执行机构，空气流量执行机构、炉压执行机构分别通过D/A转换器与所述信号处理组件信号连接，燃料流量执行机构、空气流量执行机构分别相应安装在炉的燃料管道和空气管道上，且燃料流量执行机构与空气流量执行机构后的空气管道连接，炉压执行机构与排烟风机、助燃风机分别电信连接，自动点火控制器与信号处理组件信号连接，且与炉燃烧嘴组件连接。
2、按权利要求1所述建筑构件耐火试验炉自动控制系统，其特征在于：所述信号输入组件包括有测温热电偶、炉压测量及变送器。
3、按权利要求2所述建筑构件耐火试验炉自动控制系统，其特征在于：所述测温热电偶包括铂铑-铂热电偶、镍铬-镍铝热电偶或镍铬-镍硅热电偶。
4、按权利要求1所述建筑构件耐火试验炉自动控制系统，其特征在于：所述燃料流量执行机构包括空气/燃料比例调节阀。
5、按权利要求1所述建筑构件耐火试验炉自动控制系统，其特征在于：所述空气流量执行机构包括全自动电动执行器。
6、按权利要求1所述建筑构件耐火试验炉自动控制系统，其特征在于：炉压执行机构包括助燃变频调速器、排烟变频调速器。
7、按权利要求1所述建筑构件耐火试验炉自动控制系统，其特征在于：所述信号处理组件为工业控制计算机或程序控制器，其还连接有输入输出设备，包括显示器、键盘、鼠标、打印机。
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