CN211177940U

CN211177940U - 一种建筑构件耐火实验炉控制系统

Info

Publication number: CN211177940U
Application number: CN201922399837.9U
Authority: CN
Inventors: 李振明
Original assignee: Weifang Strong Environmental Protection Equipment Co ltd
Current assignee: Weifang Strong Environmental Protection Equipment Co ltd
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-08-04
Anticipated expiration: 2029-12-27

Abstract

本实用新型公开了一种建筑构件耐火实验炉控制系统，它包括：PLC控制系统；所述PLC控制系统与燃烧器控制系统、炉温控制系统、炉压控制系统、烟道温度控制系统、动力配电控制柜、PC上位机连接；所述燃烧器控制系统与燃烧器、炉前风机、供油电磁阀、火焰检测头、点火变压器连接；所述炉温控制系统与热电偶输入采集模块和A/D转换模块连接；所述炉压控制系统与压力检测模块连接；所述烟道温度控制系统与热电偶温度变送器连接；本实用新型通过设置PLC控制系统对燃烧器控制系统、炉温控制系统、炉压控制系统、烟道温度控制系统进行控制，实现了炉内温度和压力的控制，达到了对建筑构件按照时间‑温度标准曲线的耐火性试验。

Description

一种建筑构件耐火实验炉控制系统

技术领域

本实用新型涉及耐火试验炉领域，尤其是涉及一种建筑构件耐火实验炉控制系统。

背景技术

我国经济快速持续发展, 建筑业占国内GDP份额不断增长的同时, 关注因火灾引起的结构毁坏,研究结构耐火性能及火灾后结构损伤评估成了刻不容缓的大事。建筑构件耐火试验是研究结构耐火性能的重要手段, 这类试验一般采用耐火试验炉进行。耐火试验炉提供一个人造的室内火灾温度场, 配合以对试验构件施加的荷载及边界约束, 并且在试验构件中布置测温热电偶, 可用于研究构件内部温度场的发展过程以及构件在高温下的承载能力, 从而为建筑构件抗火灾设计及火灾后结构的损伤评估与修复加固提供科学依据。

目前各种用于建筑隔断的轻质墙体、隔墙等已广泛使用，但这些墙体或隔墙由于其所采用的材料各不相同，其耐火性能存在相当大的差异,值得我们关注。在着火情况下，当墙体或隔墙背火面所测各点温度的平均温升超过140℃或单点温升超过180℃时，则认为该墙体或隔墙失去了防火作用。根据消防的要求，对于各种防火隔墙都应进行耐火极限试验，按照国家标准GB9978的要求,耐火性能试验应采用明火加热，使试件受到与实际火灾时相似的火焰作用,而我们设计研制的耐火极限试验炉正是模拟了火灾时的实际升温过程,达到对试件进行耐火极限试验的要求；但目前的实验炉的控制系统相对比较简单，不能达到时间-温度标准曲线的要求，不能实现建筑构件耐火实验的目的。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种建筑构件耐火实验炉控制系统，所述一种建筑构件耐火实验炉控制系统具有实时控制炉温和炉压的优点。

一种建筑构件耐火实验炉控制系统，包括：PLC控制系统；所述PLC控制系统与燃烧器控制系统、炉温控制系统、炉压控制系统、烟道温度控制系统、动力配电控制柜、PC上位机连接；所述燃烧器控制系统与燃烧器、炉前风机、供油电磁阀、火焰检测头、点火变压器连接；所述炉温控制系统与热电偶输入采集模块和A/D转换模块连接；所述炉压控制系统与压力检测模块连接；所述烟道温度控制系统与热电偶温度变送器连接；所述动力配电控制柜与引风机、油泵、输油泵连接；所述PC上位机通过484通讯模块与PLC控制系统连接。

所述PC上位机控制燃烧器的启停；所述PC上位机将启动信号传输给PLC控制系统，PLC控制系统控制燃烧器控制系统执行启动命令。

所述燃烧器控制系统指令炉前风机运行炉前吹扫，将炉体内的气体吹出；所述燃烧器控制系统指令点火变压器输出高电压，对点火棒进行点火；所述燃烧器控制系统指令油路电磁阀开启，油路通过喷油嘴将油喷入炉体内部实现点火；所述燃烧器控制系统指令火焰检测头对火焰进行检测，当火焰检测头检测到火焰形成时，火焰检测头将信号传输给PLC控制系统，持续执行对燃烧器供油；当当火焰检测头检测不到火焰形成时，火焰检测头将信号传输给PLC控制系统，关闭油路电磁阀，停止对燃烧器供油，燃烧器停止工作。

所述热电偶输入采集模块为K型热电偶，所述K型热电偶在炉体不同位置设置有10个；所述PLC控制系统每间隔一段时间读取K型热电偶在该时间段内的平均温度，作为控制炉体内温度的参考值，控制油泵输出油量，控制炉体内火量大小，从而控制炉温。

所述燃烧器设置有N台，每个所述燃烧器均设置有一个火焰检测头和点火变压器；每个所述燃烧器的供油管路上均有一个供油电磁阀。

所述燃烧器设置有12台，12台所述燃烧器按照上部6台、中间4台、下部2台的布局分布在试验炉的炉体上，且自下而上间隔一定时间延迟点火；所述燃烧器自上而下喷油量逐渐递增。

所述炉压控制系统通过压力传感器采集炉体内压力；所述压力传感器设置有3个；所述压力传感器检测的压力信号经压力变送器传输至PLC控制系统，PLC控制系统通过对5次采集的压力信号的顺延平均值计算出炉体内的压力和平均压力，并将此压力与设定的压力值进行比较，经PID运算调节，控制引风机的转速，达到自动控制炉压的目的。

所述烟道温度控制系统通过在入口烟道内设置一体化热电偶温度变送器实现；所述热电偶温度变送器输出4-20ma的标准信号至PLC控制系统，PLC控制系统将此温度值与设定值进行比较，经PID调节，输出信号，控制烟道冷风风门的开启度，达到自动稳定烟道温度的目的。

PLC控制系统每30-35min读取一次折线上对应时刻的温度值（T-To），并加上炉前风机吹扫时读取的To值作为控制回路的设定值T，以炉内平均温度为过程反馈值Tpj ，经PID运算，PLC控制系统输出火量控制信号，与供油电磁阀已设定的火量的大火、中火、小火阀值比较，控制油泵高、中、低油量输出；达到炉温自动跟踪设定要求。

本实用新型通过设置PLC控制系统对燃烧器控制系统、炉温控制系统、炉压控制系统、烟道温度控制系统进行控制，实现了炉内温度和压力的控制，达到了对建筑构件按照时间-温度标准曲线的耐火性试验。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例结构框图；

图2是燃烧器控制系统结构框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考图1描述本实用新型实施例的一种建筑构件耐火实验炉控制系统。

如图1所示，一种建筑构件耐火实验炉控制系统，包括：PLC控制系统1；所述PLC控制系统1与燃烧器控制系统2、炉温控制系统3、炉压控制系统4、烟道温度控制系统5、动力配电控制柜6、PC上位机7连接；所述燃烧器控制系统2与燃烧器21、炉前风机22、供油电磁阀23、火焰检测头24、点火变压器25连接；所述炉温控制系统3与热电偶输入采集模块31和A/D转换模块32连接；所述炉压控制系统4与压力检测模块41连接；所述烟道温度控制系统5与热电偶温度变送器51连接；所述动力配电控制柜6与引风机61、油泵62、输油泵63连接；所述PC上位机7通过484通讯模块71与PLC控制系统1连接。

所述PC上位机7控制燃烧器21的启停；所述PC上位机7将启动信号传输给PLC控制系统1，PLC控制系统1控制燃烧器控制系统2执行启动命令。

所述燃烧器控制系统2指令炉前风机22运行炉前吹扫，将炉体内的气体吹出；所述燃烧器控制系统2指令点火变压器25输出高电压，对点火棒进行点火；所述燃烧器控制系统2指令油路电磁阀开启，油路通过喷油嘴将油喷入炉体内部实现点火；所述燃烧器控制系统2指令火焰检测头24对火焰进行检测，当火焰检测头24检测到火焰形成时，火焰检测头24将信号传输给PLC控制系统1，持续执行对燃烧器21供油；当当火焰检测头24检测不到火焰形成时，火焰检测头24将信号传输给PLC控制系统1，关闭油路电磁阀，停止对燃烧器21供油，燃烧器21停止工作。

所述热电偶输入采集模块31为K型热电偶，所述K型热电偶在炉体不同位置设置有10个；所述PLC控制系统1每间隔一段时间读取K型热电偶在该时间段内的平均温度，作为控制炉体内温度的参考值，当炉温低于设定值时，PLC控制系统1控制油泵62加大输油量，从而提高燃烧器21燃烧的强度，当炉温高于设定值时，PLC控制系统1控制油泵62减少输油量，从而降低燃烧器21燃烧的强度，达到控制炉体内火量大小，控制炉温的目的。

所述燃烧器21设置有N台，每个所述燃烧器21均设置有一个火焰检测头24和点火变压器25；每个所述燃烧器21的供油管路上均有一个供油电磁阀23。

所述燃烧器21设置有12台，12台所述燃烧器21按照上部6台、中间4台、下部2台的布局分布在试验炉的炉体上，且自下而上间隔一定时间延迟点火；所述燃烧器21自上而下喷油量逐渐递增。

所述炉压控制系统4通过压力传感器采集炉体内压力；所述压力传感器设置有3个；所述压力传感器检测的压力信号经压力变送器传输至PLC控制系统1，PLC控制系统1通过对5次采集的压力信号的顺延平均值计算出炉体内的压力和平均压力，并将此压力与设定的压力值进行比较，经PID运算调节，控制引风机61的转速，达到自动控制炉压的目的。

所述烟道温度控制系统5通过在入口烟道内设置一体化热电偶温度变送器51实现；所述热电偶温度变送器51输出4-20ma的标准信号至PLC控制系统1，PLC控制系统1将此温度值与设定值进行比较，经PID调节，输出信号，控制烟道冷风风门的开启度，达到自动稳定烟道温度的目的。

图2所示，建筑构件耐火实验炉配备12台BT-30GF燃烧器21，每台燃烧器21都各自配备炉前风机22、喷油嘴、供油电磁阀23、点火变压器25、火焰检测头24及燃烧器控制系统2；PLC控制系统1发送启动和停止信号，每台燃烧器21收到启动信号时，先运行炉前风机22对燃烧器21进行吹扫，然后验证火焰检测系统是否正常，在确定正常后，点火变压器25输出高电压，点火棒点火，油路电磁阀打开，喷出燃油，燃烧器控制系统2送出点火信号后，数秒钟后点火停止，火焰检测头24验证稳定的火焰是否形成，如果火焰正常，火焰检测头24给燃烧器控制系统2送出运行信号，如果火焰未形成，或在运行中火焰熄灭，则火焰检测头24给燃烧器控制系统2送出熄火信号。

燃烧器21的启动和停止信号由PC上位机7发出信号控制，经484通讯模块71传送至PLC控制系统1送出，当系统还未启动油泵62或未启动引风机61，或启动了引风机61尚未正常运行前，燃烧器21无法启动，同时PC上位机7显示屏上有相应的信息提示。

为防止炉温因K型热电偶故障或失效而造成数据失真，K型热电偶均有断线报警功能，K型热电偶采集的数据均为经5次采集顺延平均值，从而提高了K型热电偶的抗干扰能力，炉温的升温曲线应满足下式要求：

T-To =3451g(8t+1)

式中:t代表试验加热时间，min;

T代表t时刻的炉温，℃;

To炉内初始温度，℃；应在5—40℃范围内。

下图为时间-温度标准曲线。

PLC控制系统1每30-35min读取一次折线上对应时刻的温度值（T-To），并加上炉前风机22吹扫时读取的To值作为控制回路的设定值T，以炉内平均温度为过程反馈值Tpj ，经PID运算，PLC控制系统1输出火量控制信号，与供油电磁阀23已设定的火量的大火、中火、小火阀值比较，控制油泵62高、中、低油量输出；达到炉温自动跟踪设定要求。

所述输油泵与油箱的进油管道连接，所述油泵与油箱的出油管道连接，所述油箱内设置有油量传感器，当油量传感器检测到油箱内的油位低于200mm时，PLC控制系统根据油量传感器的信号控制输油泵开启，当油量传感器检测到油箱内的油位高于800mm时，PLC控制系统根据油量传感器的信号控制输油泵关闭。

本实用新型通过设置PLC控制系统1对燃烧器控制系统2、炉温控制系统3、炉压控制系统4、烟道温度控制系统5进行控制，实现了炉内温度和压力的控制，达到了对建筑构件按照时间-温度标准曲线的耐火性试验。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种建筑构件耐火实验炉控制系统，其特征在于，包括：PLC控制系统；所述PLC控制系统与燃烧器控制系统、炉温控制系统、炉压控制系统、烟道温度控制系统、动力配电控制柜、PC上位机连接；所述燃烧器控制系统与燃烧器、炉前风机、供油电磁阀、火焰检测头、点火变压器连接；所述炉温控制系统与热电偶输入采集模块和A/D转换模块连接；所述炉压控制系统与压力检测模块连接；所述烟道温度控制系统与热电偶温度变送器连接；所述动力配电控制柜与引风机、油泵、输油泵连接；所述PC上位机通过484通讯模块与PLC控制系统连接。

2.根据权利要求1所述一种建筑构件耐火实验炉控制系统，其特征是：所述PC上位机控制燃烧器的启停；所述PC上位机将启动信号传输给PLC控制系统，PLC控制系统控制燃烧器控制系统执行启动命令。

3.根据权利要求2所述一种建筑构件耐火实验炉控制系统，其特征是：所述燃烧器控制系统指令炉前风机运行炉前吹扫，将炉体内的气体吹出；所述燃烧器控制系统指令点火变压器输出高电压，对点火棒进行点火；所述燃烧器控制系统指令油路电磁阀开启，油路通过喷油嘴将油喷入炉体内部实现点火；所述燃烧器控制系统指令火焰检测头对火焰进行检测，当火焰检测头检测到火焰形成时，火焰检测头将信号传输给PLC控制系统，持续执行对燃烧器供油；当火焰检测头检测不到火焰形成时，火焰检测头将信号传输给PLC控制系统，关闭油路电磁阀，停止对燃烧器供油，燃烧器停止工作。

4.根据权利要求1所述一种建筑构件耐火实验炉控制系统，其特征是：所述热电偶输入采集模块为K型热电偶，所述K型热电偶在炉体不同位置设置有10个；所述PLC控制系统每间隔一段时间读取K型热电偶在该时间段内的平均温度，作为控制炉体内温度的参考值，控制油泵输出油量，控制炉体内火量大小，从而控制炉温。

5.根据权利要求1所述一种建筑构件耐火实验炉控制系统，其特征是：所述燃烧器设置有N台，每个所述燃烧器均设置有一个火焰检测头和点火变压器；每个所述燃烧器的供油管路上均有一个供油电磁阀。

6.根据权利要求5所述一种建筑构件耐火实验炉控制系统，其特征是：所述燃烧器设置有12台，12台所述燃烧器按照上部6台、中间4台、下部2台的布局分布在试验炉的炉体上，且自下而上间隔一定时间延迟点火；所述燃烧器自上而下喷油量逐渐递增。

7.根据权利要求1所述一种建筑构件耐火实验炉控制系统，其特征是：所述炉压控制系统通过压力传感器采集炉体内压力；所述压力传感器设置有3个；所述压力传感器检测的压力信号经压力变送器传输至PLC控制系统，PLC控制系统通过对5次采集的压力信号的顺延平均值计算出炉体内的压力和平均压力，并将此压力与设定的压力值进行比较，经PID运算调节，控制引风机的转速，达到自动控制炉压的目的。

8.根据权利要求1所述一种建筑构件耐火实验炉控制系统，其特征是：所述烟道温度控制系统通过在入口烟道内设置一体化热电偶温度变送器实现；所述热电偶温度变送器输出4-20ma的标准信号至PLC控制系统，PLC控制系统将此温度值与设定值进行比较，经PID调节，输出信号，控制烟道冷风风门的开启度，达到自动稳定烟道温度的目的。

9.根据权利要求1所述一种建筑构件耐火实验炉控制系统，其特征是：PLC控制系统每30-35min读取一次折线上对应时刻的温度值（T-To），并加上炉前风机吹扫时读取的To值作为控制回路的设定值T，以炉内平均温度为过程反馈值Tpj ，经PID运算，PLC控制系统输出火量控制信号，与供油电磁阀已设定的火量的大火、中火、小火阀值比较，控制油泵高、中、低油量输出；达到炉温自动跟踪设定要求。