RU2524296C1 - Control method of fuel pulse supply in baking and heat-treatment furnaces - Google Patents
Control method of fuel pulse supply in baking and heat-treatment furnaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2524296C1 RU2524296C1 RU2013100965/02A RU2013100965A RU2524296C1 RU 2524296 C1 RU2524296 C1 RU 2524296C1 RU 2013100965/02 A RU2013100965/02 A RU 2013100965/02A RU 2013100965 A RU2013100965 A RU 2013100965A RU 2524296 C1 RU2524296 C1 RU 2524296C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burner
- fuel supply
- current
- pulse
- duration
- Prior art date
Links
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в разных отраслях промышленности, например металлургии, машиностроении, промышленности стройматериалов при нагреве и термообработке различных материалов и изделий.The invention relates to heat engineering and can be used in various industries, for example, metallurgy, mechanical engineering, building materials industry during heating and heat treatment of various materials and products.
Известен способ управления импульсной подачей топлива в пламенной печи, который предусматривает частотно-широтную импульсную модуляцию подачи теплоносителя в пламенную печь, при этом амплитуда колебаний температуры печи постоянна во всем диапазоне изменения тепловой нагрузки (см. Я.М.Гречишников, М.Л.Белов, В.В.Курносов. - Построение двухпозиционной системы с импульсной модуляцией для регулирования температуры пламенной печи. - Кузнечно-штамповочное производство. 1987, №10).A known method of controlling a pulsed fuel supply in a flame furnace, which provides for a frequency-latitude pulse modulation of the coolant supply to the flame furnace, wherein the amplitude of the temperature fluctuations of the furnace is constant over the entire range of the heat load (see Ya.M. Grechishnikov, M.L. Belov , VV Kurnosov. - Construction of a two-position system with pulse modulation to control the temperature of the flame furnace. - Forging and stamping. 1987, No. 10).
К недостаткам этого способа относится отсутствие согласования последовательности включения отдельных горелок и зон регулирования, что приводит при одновременном включении горелок к скачкам давления печи и связанным с ними дополнительным потерям теплоты за счет выбивания дымовых газов через неплотности теплоограждения печи, а также сокращение срока службы оборудования печи в связи с ее работой в более напряженных условиях.The disadvantages of this method include the lack of coordination of the switching on of individual burners and control zones, which leads to simultaneous switching of the burners to pressure surges of the furnace and associated additional heat losses due to knocking out of flue gases through leaks of the heat barrier of the furnace, as well as reducing the life of the furnace equipment in connection with her work in more stressful conditions.
Прототипом предложенного изобретения является устройство для управления включением групп горелок при регулировании температуры печи с импульсной подачей топлива (SU 1499328 А1, опубл. 08.04.1989), в котором предусмотрено последовательное включение групп горелок различных контуров регулирования друг за другом независимо от уровня управляющих воздействий и ограничение минимальных длительностей и пауз включения групп горелок.The prototype of the proposed invention is a device for controlling the inclusion of groups of burners when regulating the temperature of a furnace with a pulsed fuel supply (SU 1499328 A1, publ. 04/08/1989), which provides for the sequential inclusion of groups of burners of different control loops one after another, regardless of the level of control actions and limitation minimum durations and pauses for the inclusion of burner groups.
К недостаткам этого способа относятся относительно узкий диапазон регулирования тепловой нагрузки, связанный с использованием широтно-импульсной модуляции, увеличенное перерегулирование (отклонение действительной температуры от заданной), связанное с перестройкой включения ведомых горелок по импульсу ведущей горелки во время переходных процессов при резком изменении тепловой нагрузки.The disadvantages of this method include the relatively narrow range of thermal load control associated with the use of pulse-width modulation, increased overshoot (deviation of the actual temperature from the set value) associated with the restructuring of the driven burners according to the pulse of the leading burner during transients during a sharp change in thermal load.
В предложенном изобретении достигается технический результат, заключающийся в повышении эффективности и качества нагрева различных материалов и изделий за счет создания равномерного температурного поля в рабочем пространстве печи с исключением скачков давления и мгновенного реагирования изменением последовательности включения горелок на изменение тепловой нагрузки.In the proposed invention, a technical result is achieved, which consists in increasing the efficiency and quality of heating of various materials and products by creating a uniform temperature field in the working space of the furnace with the exception of pressure surges and instant response by changing the sequence of the burners to change the heat load.
Указанный технический результат в предложенном изобретении достигается следующим образом.The specified technical result in the proposed invention is achieved as follows.
В способе управления импульсной подачей топлива в нагревательных и термических печах с частотно-широтно-импульсной модуляцией двухпозиционной подачи топлива в горелки, согласованной с текущим уровнем тепловой нагрузки, определяют текущий период следования импульсов подачи топлива из соотношения:In the method for controlling the pulsed fuel supply in heating and thermal furnaces with pulse-frequency-pulse-width modulation of on-off fuel supply to the burners, consistent with the current level of heat load, the current period of the fuel supply pulses is determined from the ratio:
ΔT=K(T)·q·(1-q)·Tи,ΔT = K (T) · q · (1-q) · T and ,
гдеWhere
ΔТ - заданная амплитуда колебания температур в рабочем пространстве печи, [°С],ΔТ is the given amplitude of temperature fluctuations in the working space of the furnace, [° C],
К(Т) - коэффициент усиления линейной системы (печи) в зависимости от температуры, [°С/с],K (T) is the gain of the linear system (furnace) depending on the temperature, [° C / s],
q=τи/Ти - относительная длительность импульса (включения горелки),q = τ and / T and is the relative pulse duration (burner on),
τи - длительность импульса (включения горелки), [с],τ and - pulse duration (burner start), [s],
Ти - текущий период следования импульсов подачи топлива, [с].T and - the current period of the fuel supply pulses, [s].
Текущую длительность интервала подачи топлива каждой горелки задают, разбивая текущий период следования импульсов подачи топлива на равные интервалы, количество которых равно числу горелок.The current duration of the fuel supply interval of each burner is set by dividing the current period of the fuel supply pulses into equal intervals, the number of which is equal to the number of burners.
Последовательность включения горелок осуществляют путем сравнения текущей длительности импульса включения каждой горелки с текущей длительностью интервала подачи топлива каждой горелки и следующих за ним интервалов до окончания текущего периода следования импульсов подачи топлива.The burner turn-on sequence is carried out by comparing the current duration of the turn-on pulse of each burner with the current duration of the fuel supply interval of each burner and the intervals following it until the end of the current period of the fuel supply pulses.
При этом при длительности интервалов подачи топлива, больших или равных текущей длительности импульса подачи топлива каждой горелки, включение и отключение горелок производят в заданных интервалах подачи топлива.Moreover, when the duration of the fuel supply intervals is greater than or equal to the current pulse duration of the fuel supply of each burner, the burners are turned on and off at specified fuel supply intervals.
Также при длительности интервала подачи топлива каждой горелки, меньшей текущей длительности импульса включения каждой горелки, а суммарной длительности текущего интервала подачи топлива и следующих за ним интервалов, большей или равной длительности импульса включения каждой горелки, включение горелки производят в заданном интервале подачи топлива, а ее выключение - по окончании текущего импульса включения горелкиAlso, when the duration of the fuel supply interval of each burner is less than the current pulse width of each burner, and the total duration of the current fuel supply interval and subsequent intervals greater than or equal to the pulse width of each burner, the burner is turned on in the specified fuel supply interval, and it shutdown - at the end of the current burner turn-on pulse
При этом при суммарной длительности текущего интервала и следующих за ним интервалов, меньшей длительности импульса включения каждой горелки, первое включение горелки производят в начале первого интервала подачи топлива в горелку, причем длительность ее включения определяется как разность между длительностью импульса включения каждой горелки и суммарной длительностью интервала данной горелки и следующих за ним интервалов, второе включение горелки производится в заданном интервале подачи топлива, а ее выключение - по окончании текущего периода следования включения импульсов подачи топлива.At the same time, with the total duration of the current interval and the subsequent intervals shorter than the duration of the start-up pulse of each burner, the first turn on of the burner is performed at the beginning of the first interval of fuel supply to the burner, and its turn-on time is defined as the difference between the turn-on pulse duration of each burner and the total interval duration of this burner and the intervals following it, the second turn on of the burner is carried out in the specified interval of fuel supply, and its shutdown - at the end of th repetition period fuel supply switching pulses.
Способ по предложенному изобретению осуществляется следующим образом.The method according to the proposed invention is as follows.
Сигнал от регулятора управления тепловой нагрузкой поступает на вход частотно-широтно-импульсного модулятора, в котором по заданным значениям амплитуды колебаний температуры, коэффициенту усиления и уровню тепловой нагрузки (относительной длительности импульса) определяют текущий период следования импульсов подачи топлива из соотношения:The signal from the heat load control regulator is fed to the input of a pulse-frequency-pulse-width modulator, in which the current period of the fuel supply pulses is determined from the ratio of the given values of the amplitude of the temperature fluctuations, the gain and the level of the heat load (relative pulse duration):
ΔT=K(T)·q·(1-q)·Tи,ΔT = K (T) · q · (1-q) · T and ,
гдеWhere
ΔT - заданная амплитуда колебания температур в рабочем пространстве печи, [°С],ΔT - a given amplitude of temperature fluctuations in the working space of the furnace, [° C],
К(Т) - коэффициент усиления линейной системы (печи) в зависимости от температуры, [°С/с],K (T) is the gain of the linear system (furnace) depending on the temperature, [° C / s],
q=τи/Ти - относительная длительность импульса (включения горелки),q = τ and / T and is the relative pulse duration (burner on),
τи - длительность импульса (включения горелки), [с],τ and - pulse duration (burner start), [s],
Ти - текущий период следования импульсов подачи топлива, [с].T and - the current period of the fuel supply pulses, [s].
При заданной максимально допускаемой по технологическим соображениям амплитуде колебаний температуры в рабочем пространстве печи минимальный период следования импульсов Ти определяется при пятидесятипроцентной тепловой нагрузке, соответствующей q=0,5, когда комплекс {q·(1-q)}=0,25. В случае повышения или понижения тепловой нагрузки относительно ее пятидесятипроцентной величины период следования импульсов Ти увеличивают на величину увеличения комплекса {q·(1-q)}. Так, например, при увеличении тепловой нагрузки до 95% (q=0,95) или ее снижении до 5% (q=0,05) период следования импульсов Ти увеличивают в 5,26 раза. При этом амплитуда колебаний температуры в рабочем пространстве печи остается неизменной во всем диапазоне изменения тепловой нагрузки.For a given maximum permissible for technological reasons amplitude temperature oscillations in the furnace minimum pulse repetition period T and is determined by fifty percent a thermal load corresponding to q = 0,5, when the complex {q · (1-q)} = 0,25. In the case of an increase or decrease in the heat load relative to its fifty percent value, the pulse repetition period T and increase by the magnitude of the increase in the complex {q · (1-q)}. So, for example, with an increase in the thermal load to 95% (q = 0.95) or its decrease to 5% (q = 0.05), the pulse repetition period T and increase by 5.26 times. In this case, the amplitude of temperature fluctuations in the working space of the furnace remains unchanged over the entire range of changes in the heat load.
Период следования импульсов подачи топлива, определенный по вышеуказанному соотношению, разбивается по значению уровня тепловой нагрузки в текущий момент времени на равные интервалы по числу горелок. Каждой горелке задается интервал, в начале которого происходит ее включение.The period of the fuel supply pulses, determined by the above ratio, is divided by the value of the level of thermal load at the current time into equal intervals by the number of burners. Each burner is assigned an interval at the beginning of which it is switched on.
Последовательность включения горелок осуществляют путем сравнения текущей длительности импульса включения каждой горелки с текущей длительностью интервала подачи топлива каждой горелки и следующих за ним интервалов до окончания текущего периода следования импульсов подачи топлива.The burner turn-on sequence is carried out by comparing the current duration of the turn-on pulse of each burner with the current duration of the fuel supply interval of each burner and the intervals following it until the end of the current period of the fuel supply pulses.
При сравнении могут быть получены следующие результаты.When comparing, the following results can be obtained.
При длительности интервалов подачи топлива, большей или равной текущей длительности импульса подачи топлива каждой горелки, включение и отключение горелок производят в заданных интервалах подачи топлива.When the duration of the fuel supply intervals is greater than or equal to the current pulse duration of the fuel supply of each burner, the burners are turned on and off at specified fuel supply intervals.
При длительности интервала подачи топлива каждой горелки, меньшей текущей длительности импульса включения каждой горелки, а суммарной длительности текущего интервала подачи топлива и следующих за ним интервалов, большей или равной длительности импульса включения каждой горелки, включение горелки производят в заданном интервале подачи топлива, а ее выключение - по окончании текущего импульса включения горелкиWhen the duration of the fuel supply interval of each burner is less than the current pulse width of each burner, and the total duration of the current fuel supply interval and subsequent intervals greater than or equal to the pulse width of each burner, the burner is turned on in the specified fuel supply interval, and it is turned off - at the end of the current burner turn-on pulse
При суммарной длительности текущего интервала и следующих за ним интервалов, меньшей длительности импульса включения каждой горелки, первое включение горелки производят в начале первого интервала подачи топлива в горелку, причем длительность ее включения определяется как разность между длительностью импульса включения каждой горелки и суммарной длительностью интервала данной горелки и следующих за ним интервалов, второе включение горелки производится в заданном интервале подачи топлива, а ее выключение - по окончании текущего периода следования включения импульсов подачи топлива.If the total duration of the current interval and the subsequent intervals is shorter than the duration of the start-up pulse of each burner, the first turn on of the burner is performed at the beginning of the first interval of fuel supply to the burner, and the duration of its turn-on is defined as the difference between the duration of the turn-on pulse of each burner and the total duration of the interval of this burner and subsequent intervals, the second burner is turned on at a predetermined interval of fuel supply, and it is turned off at the end of the current period Yes, following the inclusion of fuel supply pulses.
Предложенный в изобретении способ позволяет существенно расширить диапазон управления тепловой нагрузкой пламенных печей без отключения горелок при значительном снижении тепловых нагрузок в печах в период выдержки и при проведении низкотемпературной тепловой обработки изделий и материалов в термических печах.The method proposed in the invention allows to significantly expand the control range of the heat load of flame furnaces without shutting down the burners while significantly reducing heat loads in the furnaces during the holding period and during low-temperature heat treatment of products and materials in thermal furnaces.
Организованная последовательность включения горелок в каждом текущем цикле, согласованная с длительностью текущего периода следования импульсов и относительной длительностью текущего импульса, позволяет существенно повысить точность регулирования температуры в печах при переходных режимах.The organized sequence of switching on the burners in each current cycle, consistent with the duration of the current period of the pulses and the relative duration of the current pulse, can significantly improve the accuracy of temperature control in furnaces during transient conditions.
Существенное расширение диапазона управления тепловой нагрузкой за счет многократного увеличения периода следования импульсов позволяет работать в импульсном режиме «большого-малого огня» без отключения горелок, что существенно улучшает экологичность сжигания топлива, так как исключает образование всплеска вредных выбросов в момент включения горелок и выхода на стационарный режим.Significant expansion of the control range of the heat load due to the multiple increase in the pulse repetition period allows you to work in a pulsed "big-small fire" mode without turning off the burners, which significantly improves the environmental friendliness of fuel, as it eliminates the formation of a burst of harmful emissions when the burners are turned on and go to a stationary mode.
Claims (4)
ΔT=K(T)·q·(1-q)·Tи,
где
ΔТ - заданная амплитуда колебания температур в рабочем пространстве печи, [°С],
К(Т) - коэффициент усиления линейной системы (печи) в зависимости от температуры, [°С/с],
q=τи/Ти - относительная длительность импульса (включения горелки),
τи - длительность импульса (включения горелки), [с],
Ти - текущий период следования импульсов подачи топлива, [с], после чего задают текущую длительность интервала подачи топлива каждой горелки, разбивая текущий период следования импульсов подачи топлива на равные интервалы, количество которых равно числу горелок, при этом последовательность включения горелок осуществляют путем сравнения текущей длительности импульса включения каждой горелки с текущей длительностью интервала подачи топлива каждой горелки и следующих за ним интервалов до окончания текущего периода следования импульсов подачи топлива.1. A method for controlling pulsed fuel supply in heating and thermal furnaces with pulse-frequency-pulse-width modulation of on-off fuel supply to burners, consistent with the current level of heat load, in which the current period of the fuel supply pulses is determined from the ratio:
ΔT = K (T) · q · (1-q) · T and ,
Where
ΔТ is the given amplitude of temperature fluctuations in the working space of the furnace, [° C],
K (T) is the gain of the linear system (furnace) depending on the temperature, [° C / s],
q = τ and / T and is the relative pulse duration (burner on),
τ and - pulse duration (burner start), [s],
T and - the current period of the fuel supply pulses, [s], after which the current duration of the fuel supply interval of each burner is set, dividing the current period of the fuel supply pulses at equal intervals, the number of which is equal to the number of burners, while the burners are switched on by comparison the current duration of the burn-in pulse of each burner with the current duration of the fuel supply interval of each burner and the intervals following it until the end of the current pulse period Fuel supply.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013100965/02A RU2524296C1 (en) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Control method of fuel pulse supply in baking and heat-treatment furnaces |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013100965/02A RU2524296C1 (en) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Control method of fuel pulse supply in baking and heat-treatment furnaces |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013100965A RU2013100965A (en) | 2014-07-20 |
| RU2524296C1 true RU2524296C1 (en) | 2014-07-27 |
Family
ID=51215134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013100965/02A RU2524296C1 (en) | 2013-01-11 | 2013-01-11 | Control method of fuel pulse supply in baking and heat-treatment furnaces |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2524296C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1499328A1 (en) * | 1987-11-27 | 1989-08-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" | Arrangement for controlling turning on of groups of burners in temperature control in furnaces with pulsed fuel feed |
| US4913747A (en) * | 1984-12-24 | 1990-04-03 | Nippon Steel Corporation | Method of and apparatus for heat-treating rails |
| RU2020166C1 (en) * | 1991-06-24 | 1994-09-30 | Кочетков Александр Евгеньевич | Method for of metal heating control |
| RU2431794C1 (en) * | 2010-03-16 | 2011-10-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Центральный Научно-Исследовательский Институт Технологии Машиностроения" (Оао "Нпо Цниитмаш") | Furnace for thermal treatment of large size items |
| US8057218B2 (en) * | 2007-01-04 | 2011-11-15 | Glueck Christoph | Method for burning liquid fuels |
-
2013
- 2013-01-11 RU RU2013100965/02A patent/RU2524296C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4913747A (en) * | 1984-12-24 | 1990-04-03 | Nippon Steel Corporation | Method of and apparatus for heat-treating rails |
| SU1499328A1 (en) * | 1987-11-27 | 1989-08-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский И Проектный Институт "Теплопроект" | Arrangement for controlling turning on of groups of burners in temperature control in furnaces with pulsed fuel feed |
| RU2020166C1 (en) * | 1991-06-24 | 1994-09-30 | Кочетков Александр Евгеньевич | Method for of metal heating control |
| US8057218B2 (en) * | 2007-01-04 | 2011-11-15 | Glueck Christoph | Method for burning liquid fuels |
| RU2431794C1 (en) * | 2010-03-16 | 2011-10-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Объединение "Центральный Научно-Исследовательский Институт Технологии Машиностроения" (Оао "Нпо Цниитмаш") | Furnace for thermal treatment of large size items |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013100965A (en) | 2014-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103836642B (en) | A kind of gas furnace many burners pulse burning control technique method | |
| CN105864819B (en) | Multi-segment pulse combustion control system and method | |
| CN110343847B (en) | Furnace temperature control method and annealing furnace | |
| CN103557534B (en) | High-precision pulse combustion control method of industrial furnace | |
| CN104911330B (en) | Gas type roller hearth furnace temperature control method and device | |
| KR102652853B1 (en) | Control strategy for hot surface igniter | |
| CN103939938B (en) | The combustion gas of pulse-combustion formula and combustion-supporting atmospheric pressure feedforward optimal control method | |
| CN107674945A (en) | A kind of annealing furnace temprature control method and system | |
| RU2524296C1 (en) | Control method of fuel pulse supply in baking and heat-treatment furnaces | |
| CN207584816U (en) | The coefficient of excess air management system of kiln | |
| CN202007261U (en) | Combusting system of coiling furnace | |
| EP3533613A3 (en) | Thermal printer and method for controlling the same | |
| CN103256623B (en) | Method for flexibly controlling air excess coefficient of impulse burner | |
| CN104805277B (en) | Temperature control method for pulse-type slab heating furnace | |
| CN102607288A (en) | Pulse type kiln temperature dynamic control method | |
| CN110319711B (en) | Gas furnace temperature control method based on switching value control system | |
| CN205540326U (en) | Heating furnace temperature control system | |
| CN106196163B (en) | For the burner electric control system of descaling bath immersion trough heating | |
| CN108286719A (en) | Shuttle kiln combustion system | |
| CN205619371U (en) | Many period number pulse combustion control system | |
| CN208042192U (en) | shuttle kiln combustion system | |
| CN202993882U (en) | Autoignition and furnace temperature control device of gas kiln | |
| JP2017026258A (en) | Battery-powered combustion apparatus | |
| Voicu et al. | Digital Control Systems for Thermal Regimes in Industrial Furnaces. | |
| CN202647772U (en) | Combustion device capable of regulating gas flow |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180112 |