CN204630407U - 温度控制装置及加热炉系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种温度控制装置及加热炉系统，所述温度控制装置适用于加热炉系统，所述温度控制装置包括：箱体及设置在所述箱体中的加热炉出口温度PID表、供气流量表、火焰温度PID表及风量表，其中，所述加热炉出口温度PID表的一端连接一加热炉出口温度传感器，另一端连接所述供气流量表的一端，所述供气流量表的另一端连接一供气源系统；所述火焰温度PID表的一端连接一火焰温度传感器，另一端连接所述风量表的一端，所述风量表的另一端连接一风量调节系统。本实用新型采用双PID闭环自动调节加热炉出口温度，可以确保管理人员和生产设备的安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及加热炉技术领域，尤其涉及一种温度控制装置及加热炉系统。
背景技术
现有加热炉的温度控制是由操作人员凭经验调节实现的，然而，这种加热炉温度控制方法存在诸多弊端。例如，当加热炉的加热介质、环境温度及供气源发生变化时，常常会出现加热炉出口温度过高或过低的情况，进而会影响生产工作进行；又例如，若炉火熄灭后不能及时被操作人员发现，极易发生加热炉炉膛内充气的问题，如处理不当，则可能发生爆闪或爆燃的状况，严重危及人身及生产设备的安全。
因而，现有加热炉的温度控制装置急需改进和完善，以消除安全隐患，并避免危险事故的发生。
实用新型内容
针对以上问题，本实用新型提供一种温度控制装置及加热炉系统，以为管理人员和生产设备提供安全保障。
本实用新型提供一种温度控制装置，适用于加热炉系统，所述温度控制装置包括：箱体及设置在所述箱体中的加热炉出口温度PID表、供气流量表、火焰温度PID表及风量表，其中，所述加热炉出口温度PID表的一端连接一加热炉出口温度传感器，另一端连接所述供气流量表的一端，所述供气流量表的另一端连接一供气源系统；所述火焰温度PID表的一端连接一火焰温度传感器，另一端连接所述风量表的一端，所述风量表的另一端连接一风量调节系统。
一个实施例中，所述箱体上还设有点火按钮、停火按钮，其中，
所述点火按钮与所述加热炉系统中的点火器连接，所述停火按钮与所述加热炉系统中的火焰温度传感器连接。
一个实施例中，所述箱体上还设有断气报警装置，所述断气报警装置与所述供气流量表连接。
一个实施例中，所述箱体上还设有通信接口，所述通信接口与所述加热炉出口温度PID表、所述火焰温度PID表、所述供气流量表及所述风量表连接。
一个实施例中，所述箱体上还设有自动/手动转换开关，所述自动/手动转换开关包括自动调节模式和手动调节模式。
本实用新型还提供一种加热炉系统，包括温度控制装置、加热炉出口温度传感器、火焰温度传感器、加热炉、供气源系统及风量调节系统；其中，所述温度控制装置包括：箱体及设置在所述箱体中的加热炉出口温度PID表、供气流量表、火焰温度PID表及风量表；其中，所述加热炉出口温度PID表的一端连接所述加热炉出口温度传感器，另一端连接所述供气流量表的一端，所述供气流量表的另一端连接所述供气源系统；所述火焰温度PID表的一端连接所述火焰温度传感器，另一端连接所述风量表的一端，所述风量表的另一端连接所述风量调节系统。
一个实施例中，所述风量调节系统包括风量变频器和风量电机，其中，所述风量变频器的一端与所述风量表连接，另一端与所述风量电机连接。
一个实施例中，所述温度控制装置还包括设置在所述箱体上的点火按钮、停火按钮及自动/手动转换开关，其中，所述点火按钮与所述加热炉中的点火器连接，所述停火按钮与所述火焰温度传感器连接；所述自动/手动转换开关包括自动调节模式和手动调节模式。
一个实施例中，所述温度控制装置还包括设置在所述箱体上的断气报警装置，所述断气报警装置与所述供气流量表连接。
一个实施例中，所述温度控制装置还包括设置在所述箱体上的通信接口，所述通信接口与所述加热炉出口温度PID表、所述火焰温度PID表、所述供气流量表及所述风量表连接。
本实用新型采用双PID闭环控制实际加热炉出口温度，温度控制装置对加热炉出口温度、火焰温度、供气流量、进风量等参数进行综合分析处理，可使加热炉自动调节至设定加热炉出口温度，以使用最小供气流量保证加热炉出口温度，从而达到生产的要求，节约了大量燃气资源，并减少了二氧化碳的排放量，且确保了管理人员和生产设备的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本实用新型实施例的温度控制装置的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的加热炉系统的加热炉出口温度的自动控制过程示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
本实用新型实施例的温度控制装置采用双PID(Proportion-Integral-Differential，比例-积分-微分)闭环控制，以调节加热炉出口温度。图1为本实用新型实施例的温度控制装置的结构示意图。如图1所示，温度控制装置100包括：箱体101及设置在箱体101中的加热炉出口温度PID表102、火焰温度PID表103、供气流量表104及风量表105。
本实用新型实施例中，加热炉出口温度PID表102可通过比对实际加热炉出口温度和设定加热炉出口温度，调节加热炉的出口温度；火焰温度PID表103可通过比对实际火焰温度和设定火焰温度，调节该加热炉的火焰温度，进而调节该加热炉的出口温度；供气流量表104可根据该加热炉出口温度PID表102输出的供气流量控制信号，调节该加热炉的供气量大小；风量表105可根据该火焰温度PID表103输出的风量控制信号，调节该加热炉的进风量大小。
本实用新型实施例的温度控制装置中的各仪表“设置在箱体中”可以是多种不同设置方式，例如，仪表全部设置于箱体中，或一部分设置于箱体内，另一部分露出箱体。
本实用新型实施例的温度控制装置还可设有一个或多个开关、按钮、接口或指示装置。如图1所示，温度控制装置100的箱体101上还可设置点火按钮106、停火按钮107、自动/手动转换开关108、通信接口109、断气报警指示灯110中的一个或多个。一实施例中，上述开关、按钮、接口或指示装置可以通过开孔镶入的方式安装于箱体的安装板上，箱体作为保护外壳容纳上述部件的控制模块部分。
本实用新型实施例中，上述箱体101可由镀锌板弯折而成，尺寸可为600mm×300mm×200mm，并设有门锁，便于各部件的操作、维护及检修。
本实用新型实施例的温度控制装置适用于本实用新型实施例的加热炉系统。如图2所示，本实用新型实施例的加热炉系统包括：加热炉20、加热炉出口温度传感器21、火焰温度传感器22、供气源系统23、风量调节系统24及如图1所示的温度控制装置100。
本实用新型实施例中，加热炉出口温度传感器21用于测量加热炉20的出口温度；火焰温度传感器22用于测量加热炉21中的火焰温度；供气源系统23用于为加热炉20提供燃料，例如瓦斯气体；风量调节系统24用于调节加热炉20中的进风量大小，进而改变该加热炉炉膛内的氧气量。
如图2所示，本实用新型实施例的温度控制装置100在上述加热炉系统中，加热炉出口温度PID表102的一端连接加热炉出口温度传感器21，另一端连接供气流量表104的一端，供气流量表104的另一端连接供气源系统23；火焰温度PID表103的一端连接火焰温度传感器22，另一端连接风量表105的一端，风量表105的另一端连接风量调节系统24。
本实用新型实施例中，加热炉出口温度PID表102可用于指示实际加热炉出口温度，及设置设定加热炉出口温度，其中，该实际加热炉出口温度由加热炉出口温度传感器21提供。火焰温度PID表103可用于输入设定火焰温度，监测火焰是否存在，及指示实际火焰温度，其中，该实际火焰温度的大小及火焰的存在与否可由该火焰温度传感器22提供，火焰温度的大小由供气流量的大小决定。供气流量表104可用于指示供气用量、供气气压，及调节供气流量大小，其中，供气流量控制信号由加热炉出口温度PID表102提供。风量表105根据火焰温度变化，改变加热炉的进风量大小，使燃料充分燃烧，其中，风量控制信号由火焰温度PID表103提供。
再如图2所示，温度控制装置100调节加热炉20的出口温度，包括加热炉出口温度PID控制过程201和火焰温度PID控制过程202。
在加热炉出口温度PID控制过程201中，加热炉出口温度PID以供气流量作为控制变量调节加热炉的出口温度。
首先，加热炉出口温度传感器21测量实际加热炉出口温度，该实际加热炉出口温度传输至加热炉出口温度PID表102；从加热炉出口温度PID表102的输入端1021输入一设定加热炉出口温度；基于该实际加热炉出口温度和该设定加热炉出口温度，加热炉出口温度PID表102进行PID运算，并输出供气流量控制信号。
然后，供气流量表104根据其接收的供气流量控制信号调节供气流量大小，输出供气流量调节信号。之后，上述供气流量调节信号被传输至加热炉系统中的供气源系统23，供气流量开度发生变化，加热炉20的供气流量得到调节，加热炉20中燃烧器温度/火焰温度发生变化，实际加热炉出口温度发生改变，并趋近设定加热炉出口温度。
最后，重新得到的实际加热炉出口温度再次传输至加热炉出口温度PID表102，并依次不断循环，调节实际加热炉出口温度，直至逼近/达到设定加热炉出口温度。
在火焰温度PID控制过程202中，火焰温度PID以进风量作为控制变量调节火焰温度，进而调节加热炉出口温度。
首先，从火焰温度PID表103的输入端1031输入一设定火焰温度，火焰温度传感器22测量加热炉20的实际火焰温度；基于该设定火焰温度和该实际火焰温度，火焰温度PID表103进行PID运算，并输出风量控制信号。在其他实施例中，上述设定火焰温度可通过其他方式获得，例如由加热炉出口温度PID表中的设定加热炉出口温度换算得到，本实用新型对此不作限定。
然后，风量表105接收该风量控制信号，并输出风量调节信号。之后，风量调节系统24接收该风量调节信号，并调节加热炉20的进风量。风量调节系统24可包括风量变频器和风量电机。风量变频器接收该风量调节信号，并输出风量变频信号，风量电机接收该风量变频信号，加热炉20的进风量值发生变化，火焰温度得到调节，进而加热炉出口温度发生变化。
最后，重新得到的实际火焰温度再次传输至火焰温度PID表103，并依次不断循环，调节实际火焰温度，直至逼近/达到设定火焰温度，以将实际加热炉出口温度调节至设定加热炉出口温度。
本实用新型实施例的温度控制装置对加热炉出口温度、火焰温度、供气流量大小、进风量大小等参数进行综合分析处理。加热炉出口温度变化时根据生产需要增加或减少火焰和进风量的大小，使其达到加热炉出口温度，使用最小供量保证加热炉出口温度达到生产要求，节约大量燃气资源，减少二氧化碳排放，自动化控制同时能够实现自动点火自动调节火焰大小及低气压自动保护等功能，确保管理人员和生产设备的安全。
管理人员通过对温度控制装置100的点火按钮106、停火按钮107、自动/手动转换开关108、通信接口109、断气报警指示灯110进行操作或观察，可以实现对加热炉系统中部分其他部件的控制或获得加热炉系统的运行状况。
一个实施例中，点火按钮106与该加热炉系统中的点火器连接，停火按钮107与该加热炉系统中的火焰温度传感器22连接。点火按钮106用于输出点火信号，接通点火器，以完成自动点火过程，使温度控制装置100进入工作状态。停火按钮107用于关闭火焰温度传感器，以使温度控制装置100停止工作。
一个实施例中，通信接口109与加热炉出口温度PID表102、火焰温度PID表103、供气流量表104及风量表105连接。通信接口109用于将现场生产数据传送到用户控制室的专用接口，以在室内观察现场生产数据，从而减少了工作地点的限制，及增加了获取数据的便利性，以此可提高工作效率。
一个实施例中，断气报警装置110与供气流量表104连接。断气报警指示灯110的作用是：当供气压力接近零或不能满足燃烧要求而导致火焰熄灭或加热炉出口温度无法提升时，使供气流量表104关闭气源，例如使供气电磁阀关闭，断气报警指示灯110发出报警信号，例如声光信号，以此实现熄火保护并通知管理人员。
一个实施例中，自动/手动转换开关108包括自动调节模式和手动调节模式。自动/手动转换开关108用于实现人工手动控制和智能自动控制之间的转换，以提高温度控制装置100的可靠性。例如，在停电情况下，使用温度控制装置100的手动控制功能，仍可继续进行生产工作。
在自动控制模式下，通过加热炉出口温度PID表102设置一设定加热炉出口温度，按下点火按钮106，点火按钮控制模块检测到供气压力正常，输出一点火信号，点火器自动点火。之后，火焰温度传感器探测点火成功，并测量实际火焰温度，温度控制装置100进入工作状态。加热炉出口温度可在各种不同生产参数下自动增加或减少供气流量和进风量，并最终将实际加热炉出口温度自动调节至设定加热炉出口温度，以此保证加热炉出口温度满足当下生产参数的要求。
在手动控制模式下，通过手动调节供气流量和进风量调整加热炉出口温度。
本实用新型实施例的温度控制装置通过自动/手动转换开关，不仅可实现一般情况下的温度自动控制，还可满足特殊情况下加热炉的基本加热功能要求，以此可兼顾保证管理人员及生产设备的安全，并尽可能使加热炉满足生产的需要。
本实用新型实施例的温度控制装置可采用分体组装结构。加热炉出口温度PID表、火焰温度PID表、供气流量表及风量表可以是数字式仪表，采用200V交流电供电。加热炉出口温度、火焰温度、供气压力、供气流量及风量等信号可以采用直流24V，4～20ma进行闭环控制。
本实用新型实施例的温度控制装置，当加热炉出口温度/燃烧器温度/火焰温度发生变化后，调节供气流量和进风量的大小就能够完成对加热炉出口温度的调节。当电源停止供电时，手动控制功能能够完成加热炉的基本的点火、加热功能，当供气源压力降低达不到燃烧条件时，自动关闭供气电磁阀，并发出声光报警。防止炉膛内充气发生危险，降低操作人员和设备风险。
本实用新型实施例的温度控制装置适用于油田各加热炉的加热系统中，具有结构简单，操作可靠的特点，节能效果显著，因此其具有十分广阔的应用前景。
本实用新型实施例的加热炉系统，因含有本实用新型实施例的温度控制装置，而具有安全可靠的优点。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种温度控制装置，适用于加热炉系统，其特征在于，所述温度控制装置包括：箱体及设置在所述箱体中的加热炉出口温度PID表、供气流量表、火焰温度PID表及风量表，其中，
所述加热炉出口温度PID表的一端连接一加热炉出口温度传感器，另一端连接所述供气流量表的一端，所述供气流量表的另一端连接一供气源系统；所述火焰温度PID表的一端连接一火焰温度传感器，另一端连接所述风量表的一端，所述风量表的另一端连接一风量调节系统。
2.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述箱体上还设有点火按钮、停火按钮，其中，
所述点火按钮与所述加热炉系统中的点火器连接，所述停火按钮与所述加热炉系统中的火焰温度传感器连接。
3.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述箱体上还设有断气报警装置，所述断气报警装置与所述供气流量表连接。
4.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述箱体上还设有通信接口，所述通信接口与所述加热炉出口温度PID表、所述火焰温度PID表、所述供气流量表及所述风量表连接。
5.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，所述箱体上还设有自动/手动转换开关，所述自动/手动转换开关包括自动调节模式和手动调节模式。
6.一种加热炉系统，其特征在于，包括：温度控制装置、加热炉出口温度传感器、火焰温度传感器、加热炉、供气源系统及风量调节系统；其中，
所述温度控制装置包括：箱体及设置在所述箱体中的加热炉出口温度PID表、供气流量表、火焰温度PID表及风量表；
所述加热炉出口温度PID表的一端连接所述加热炉出口温度传感器，另一端连接所述供气流量表的一端，所述供气流量表的另一端连接所述供气源系统；所述火焰温度PID表的一端连接所述火焰温度传感器，另一端连接所述风量表的一端，所述风量表的另一端连接所述风量调节系统。
7.如权利要求6所述的加热炉系统，其特征在于，所述风量调节系统包括风量变频器和风量电机，其中，所述风量变频器的一端与所述风量表连接，另一端与所述风量电机连接。
8.如权利要求6所述的加热炉系统，其特征在于，所述温度控制装置还包括设置在所述箱体上的点火按钮、停火按钮及自动/手动转换开关，其中，
所述点火按钮与所述加热炉中的点火器连接，所述停火按钮与所述火焰温度传感器连接；所述自动/手动转换开关包括自动调节模式和手动调节模式。
9.如权利要求6所述的加热炉系统，其特征在于，所述温度控制装置还包括：设置在所述箱体上的断气报警装置，所述断气报警装置与所述供气流量表连接。
10.如权利要求6所述的加热炉系统，其特征在于，所述温度控制装置还包括：设置在所述箱体上的通信接口，所述通信接口与所述加热炉出口温度PID表、所述火焰温度PID表、所述供气流量表及所述风量表连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150909 |