CN201662083U - 铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统，其主要由工业控制机(10)、控制器、执行机构和阀组成，所述控制器设有脉冲控制器(7)、燃气控制器(1)和空气控制器(2)，这些控制器均采用PLC控制单元，并且都由数据线与工业控制机(10)的接口相连；执行机构设有脉冲执行机构(8)和两个执行器，脉冲执行机构由数据线经脉冲控制器与烧嘴(9)相连，第一执行器(3)由数据线分别与燃气控制器和燃气阀(5)相连，第二执行器(4)由数据线分别与空气控制器和空气阀(6)相连；燃气阀(5)装在与烧嘴连通的燃气输送管道上，空气阀(6)装在与烧嘴连通的空气输送管道上。本实用新型具有可靠、高效和自动化程度高等优点。

Description

铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统

技术领域

本实用新型涉及工业窑炉燃烧控制技术领域，特别是涉及一种铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统。

背景技术

铸石材料是一种很有前途的材料，它能在一定部位代替某些金属材料或其它材料；它能降低成本，延长设备使用寿命；减少维修工作量，保持设备的工作稳定性，但目前铸石材料在建材设备上使用量还不大，随着节能工作的深入进行，铸石的使用将逐步推广。

目前国内的铸石生产为链式辊道窑结晶，隧道窑退火，部分厂家继续沿用鸡窝炉生产。技术较为落后，生产效率低下，导致产品价格偏高。在温控技术的控制上主要还只是手动控温，也有一些窑炉应用PID仪表。对窑温的控制只能达到±10℃的范围。显然，一方面是市场对浇铸压延铸石板材的需求逐步提高，而另一方面是生产企业产品合格率低、能耗高、生产周期长，导致生产效率和生产成本难以达到令人满意的现实。其问题的关键就是目前生产设备的技术和设备的建造水平必须尽快提高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统，该系统采用高速脉冲烧嘴比例控制，使铸石辊道窑能够在不同的温度段执行不同的控制策略，按时序轮流控制烧嘴点火，在炉内产生强烈的旋转气流，保证产品受热均匀并可减小炉内温差，并可实现很好的节能效果。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：主要由工业控制机、控制器、执行机构和阀组成。所述控制器设有脉冲控制器、燃气控制器和空气控制器，这些控制器均采用PLC控制单元，并且都由数据线与工业控制机的接口相连；执行机构设有脉冲执行机构、第一执行器和第二执行器，脉冲执行机构由数据线经脉冲控制器与烧嘴相连，第一执行器由数据线分别与燃气控制器和燃气阀相连，第二执行器由数据线分别与空气控制器和空气阀相连；燃气阀装在与烧嘴连通的燃气输送管道上，空气阀装在与烧嘴连通的空气输送管道上。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.采用高速脉冲烧嘴比例控制，低温段时风全开(保证强氧化)，并且根据设定的温度曲线自动控制燃气的通断时间(保证温度控制要求)；中高温段时，可根据设定的温度曲线按比例自动控制燃气和风的通断时间(保证温度控制要求)；降温段时，能够自动关闭燃气电磁阀，并且根据设定的温度曲线自动控制风的通断时间(保证温度控制要求)。

2.可按时序轮流控制烧嘴点火，在炉内产生强烈的旋转气流，保证产品受热均匀并可减小炉内温差。因此采用脉冲比例燃烧控制具有流通性好、加热和冷却温度控制精度高的特点，而且因采用间歇式比例燃烧，并可实现很好的节能效果。

3.所采用的计算机+PLC+仪表+电动执行器温控系统，是一种对传统的温控系统的升级换代的新系统，该新系统可使窑温的控制精度达到±2℃的水平，完全能满足生产工艺的要求。

4.计算机+变频器的应用，可使窑炉的生产周期的可调性、灵活性大大增加(3小时至50小时可调)。

5.使窑炉的操作变得简单而直观，且利于数据的积累与分析，实现对窑炉的科学化管理。总之，本实用新型具有可靠、高效和自动化程度高等优点。

附图说明

图1是本实用新型的铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统结构图；

图中：1.燃气控制器；2.空气控制器；3.第一执行器；4.第二执行器；5.燃气阀；6.空气阀；7.脉冲控制器；8.脉冲执行机构；9.烧嘴；10.工业控制机。

具体实施方式

本实用新型提供的铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统，该系统采用高速脉冲烧嘴比例控制，可根据铸石辊道窑例如浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑温度控制的要求，在不同的温度段(低温段、中高温段和降温段)执行不同的控制策略，按时序轮流控制烧嘴点火，在炉内产生强烈的旋转气流，保证产品受热均匀并可减小炉内温差。

所述浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑，是本发明人设计的且与本专利同时申请实用新型专利的一种新型气烧辊道窑，它是生产浇铸压延铸石板材结晶及退火的专用热处理设备，它以天然气为燃料，采用斜齿轮传动系统，多点密集品字型布置烧嘴和上下分组控制火焰方式，达到铸石板材的晶化过程温度均衡、温差小和退火过程温差小、缓冷降温快的目的。该辊道窑包括窑体和辊道传动系统，窑体由结晶段和退火段组成，在结晶段布置有多支小功率等温高速烧嘴，分上下布置；退火段设有多支高速自控等温烧嘴，在该退火段的前段的上下部均设有高速自控等温烧嘴，后段只在下部设置高速自控等温烧嘴；在结晶段的顶部布置有与之固定连接的2个自然排烟管；在退火段的顶部布置有与之固定连接的2个与自然排烟管等高的自然排烟抽热管道，每个排烟抽热管设调节阀门。该辊道窑的工作过程是：将铸石原料通过1350℃左右的高温熔融后导入模具，通过气烧辊道窑窑前辊台送入窑内结晶段1晶化，结晶时间一般25-30分钟，顺利完成结晶期后进入退火段2，经退火段2退火处理后即生成铸石板材。

下面结合实施例及图1对本实用新型作进一步说明。

本实用新型提供的铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统，主要由工业控制机10、控制器、执行机构和阀组成，控制器采用PLC控制单元，执行机构与PLC控制单元相连，且PLC控制单元与上位机(工业控制机10)通过RS-485通讯方式连接组成完整的控制系统。所述控制器包括脉冲控制器7、燃气控制器1和空气控制器2，这些控制器均由数据线与工业控制机10的接口相连。执行机构包括脉冲执行机构8、第一执行器3和第二执行器4，脉冲执行机构8由数据线分别与脉冲控制器7和烧嘴9相连，第一执行器3由数据线分别与燃气控制器1和燃气阀5相连，第二执行器4由数据线分别与空气控制器2和空气阀6相连。燃气阀5装在与烧嘴9连通的燃气输送管道上，空气阀6装在与烧嘴9连通的空气输送管道上。

所述的燃气控制器1、空气控制器2和脉冲控制器7均由PLC控制，其控制站系统由三菱Q系列或西门子PCS7-300系列模块式脉冲控制系统(简称脉冲系统)、GPP或Step7控制软件包、富士变频器、西门子低压电器组成。通过控制软件编程实现温度、压力、气氛等曲线自动控制，风机、执行器、电磁阀、点火器等设备运行和报警连锁控制。主控制站和从控制站采用CCLink或Profibus-DP网络通讯进行数据链接。控制站监控操作由中央控制室工控主机(即本实施例的工业控制机10)系统的监控软件组态完成，控制系统通讯可由RS485总线接入操作站工控主机系统，并可由Ethernet网络接入到中控室站操作主机系统。

所述的烧嘴9为BIC-100高速脉冲调温烧嘴，低温段采用过氧燃烧控制，中高温段采用比例燃烧控制，降温段采用风冷控制。左右炉墙上下对称布置，共120套，单只功率为30KW，总功率为3600kW。每只烧嘴配自动点火控制器，火焰监测电极，6支烧嘴配一燃气电磁阀、燃气流量控制阀，共20套。

所述的工业控制机10可采用IPC-610型工业控制机，为上位机，其安装有DSIC-2008窑炉计算机监控系统与专用铸石产品的结晶、退火冷却工艺控制软件，实现了窑炉温度、压力等参数的实时显示、自动记录、打印、查询，温度曲线设定控制，使窑炉的操作变得简单而直观，且利于数据的积累与分析，实现对窑炉的科学化的管理。所述工艺控制软件包含工艺配方曲线的设定与管理{温度曲线(温度段点值，报警限)、助燃压力曲线、排烟窑压曲线、时间段曲线}，曲线组可达50组，曲线段可达30段/组，满足不同工艺技术要求。

窑内设有多只温度检测器件和双金属温度计，它们提供的采样气氛和温度信号通过数据线传输给工业控制机10。本实施例中，多只温度检测器件为25只K型热电偶，多只双金属温度计为3只双金属温度计。

本实用新型采用的工业控制机+PLC+仪表+电动执行器，使铸石辊道窑例如浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑的窑温的控制精度能达到±2℃的水平，完全能满足浇铸压延铸石板材的生产工艺要求。

本实用新型的工作过程是：在不同的温控阶段，空气与燃气的比例可以通过各自的闭环反馈控制调节装置自动调节到一个最佳的燃烧比例，燃气与空气的混合比例由工业控制机10实时从窑内采样气氛和温度信号并处理分析后，对烧成曲线确定的燃气和空气给定量进行修正，通过燃气控制器1和空气控制器2分别对第一执行器3和第二执行器4进行实时控制，从而调节燃气阀5和空气阀6来实现。燃烧控制采用脉冲燃烧控制方式，对烧成曲线确定的脉冲占空比给定量进行修正，通过脉冲控制器7实时控制脉冲执行机构8和第一执行器3来调节燃烧时间。在用这种脉宽调制技术确定燃烧时间时，是通过调节燃烧器的启动频率(燃烧器“开”与“关”的“占空比”不变)，使燃料和空气的进给量按比例调到最佳值，从而达到脉冲燃烧控制的目的。

本实用新型对铸石辊道窑比例燃烧控制是采取分段式控制。

例如，根据新型浇铸压延铸石板材专用气烧辊道窑的控制要求，在不同的温度段执行不同的控制策略，低温段时风全开(保证强氧化)，脉冲系统根据设定的温度曲线自动控制燃气的通断时间(保证温度控制要求)，中高温段时，脉冲系统根据设定的温度曲线按比例自动控制燃气和风的通断时间(保证温度控制要求)。降温段时，脉冲系统自动关闭燃气电磁阀，根据设定的温度曲线自动控制风的通断时间(保证温度控制要求)。

Claims (5)

1.一种铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统，其特征是主要由工业控制机(10)、控制器、执行机构和阀组成，所述控制器设有脉冲控制器(7)、燃气控制器(1)和空气控制器(2)，这些控制器均采用PLC控制单元，并且都由数据线与工业控制机(10)的接口相连；执行机构设有脉冲执行机构(8)、第一执行器(3)和第二执行器(4)，脉冲执行机构(8)由数据线经脉冲控制器(7)与烧嘴(9)相连，第一执行器(3)由数据线分别与燃气控制器(1)和燃气阀(5)相连，第二执行器(4)由数据线分别与空气控制器(2)和空气阀(6)相连；燃气阀(5)装在与烧嘴(9)连通的燃气输送管道上，空气阀(6)装在与烧嘴(9)连通的空气输送管道上。

2.根据权利要求1所述的铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统，其特征在于所述工业控制机(10)采用IPC-610型工业控制机。

3.根据权利要求1所述的铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统，其特征在于所述烧嘴(9)有120套，它们在左右炉墙的上下对称布置，每只烧嘴(9)配自动点火控制器和火焰监测电极。

4.根据权利要求3所述的铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统，其特征在于每6支烧嘴(9)配一燃气电磁阀、燃气流量控制阀。

5.根据权利要求3或4所述的铸石辊道窑脉冲比例燃烧控制系统，其特征在于所述烧嘴(9)为BIC-100高速脉冲调温烧嘴。