[發明專利]多段位脈沖燃燒控制系統及方法

有效

• 申請號: 201610343611.5
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105864819B
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 胡玲艷
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: F23N1/02
• 分類號: F23N1/02
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙)21235
• 代理人: 李猛

技術領域

本發明屬于冶金燃燒技術領域，尤其涉及一種多段位脈沖燃燒控制系統及方法。

背景技術

脈沖燃燒是在工業爐窯中廣泛使用的一種燃燒控制技術，目前現場采用的脈沖燃燒主要技術特點如下:燒嘴通常工作于兩種狀態，一種是大火或滿負荷燃燒狀態，即根據工藝要求，對燒嘴的輸出功率、燃料與空氣混合比、火焰噴出速度等一次性調至最佳輸出狀態；另一種是小火或熄火狀態。脈沖燃燒過程中，通過調整各燒嘴大、小火工作周期和時間比，實現溫度調節。

當需要升溫時，燒嘴大火或滿負荷工作時間加長，小火或熄火時間減小；需要降溫時，燒嘴大火或滿負荷輸出時間減小，停止時間加長。采用該燃燒控制方式，在實際生產中，控溫區內大火狀態下的強供熱容易造成工件局部過熱現象，使工件受熱不均,即燒嘴大火狀態輸出功率較大，且大火輸出狀態固定，加熱過程中，靠近燒嘴一側的工件表面會迅速升溫，使工件內部溫差短時間內迅速變大，影響產品熱處理質量；尤其對于一些工業爐窯，測溫點設在爐側，燒嘴的大火燃燒狀態會嚴重干擾相鄰控溫區的溫度檢測。而采用連續燃燒方式，燒嘴輸出功率可調，但調節比受限，尤其在爐窯低負荷燃燒控制過程中，容易造成燃料燃燒不充分，氣流流動性差，爐內溫度場分布不均等現象。

發明內容

為解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種多段位脈沖燃燒控制系統及方法，其具有使爐溫分布更均勻，控溫精度高，調節靈活，設計成本低等優點。

一方面，本發明提供了一種多段位脈沖燃燒控制系統，包括：測溫熱電偶、可編程序控制器、燒嘴控制器、空氣電動蝶閥、燃氣電磁閥、空/燃比例閥、點火變壓器、燒嘴；所述可編程序控制器分別與測溫熱電偶、燒嘴控制器輸入端、空氣電動蝶閥相連，所述的燒嘴控制器輸出端分別與燃氣電磁閥、點火變壓器、燒嘴相連，所述燒嘴與點火變壓器通過點火電極相連，所述的空/燃比例閥通過管道分別與空氣電動蝶閥、燃氣電磁閥、燒嘴相連。

進一步的，所述的燒嘴控制器和燒嘴為多個，且每個燒嘴均配備燃氣管道上的燃氣電磁閥、空氣管道上的電動調節蝶閥、空/燃比例閥、點火變壓器。

進一步的，所述的可編程序控制器，包括溫度調節單元和脈沖分頻器，所述溫度調節單元、脈沖分頻器以模塊形式存于可編程序控制器中，測溫熱電偶采集溫度作為溫度調節單元輸入，溫度調節單元輸出作為脈沖分頻器的輸入。

更進一步的，所述的脈沖分頻器包括：燒嘴大火工作周期設定單元、燒嘴小火工作時間計算單元、燒嘴啟動時序單元。

作為更進一步的，多個燒嘴，通過可編程序控制器內的脈沖分配器控制，工作于可設的多種脈沖輸出功率下。

另一方面，本發明還提供了多段位脈沖燃燒控制方法，包括：

第一步：測溫熱電偶檢測爐窯控溫區溫度，將其傳送至可編程序控制器的溫度調節單元；

第二步：可編程序控制器通過溫度調節單元得到輸出控制量，經轉換處理后為一個百分比數值，送至脈沖分頻器；

第三步：脈沖分頻器將此輸出值轉換成各燒嘴的不同段位信號，即確定各燒嘴不同工況下的輸出功率，該值通過可編程序控制器輸出模板輸出；

第四步：通過空/燃比例閥實現燃氣與空氣供給量的隨動調節。

具體的，第三步中，可編程序控制器為兩路輸出，一路是：與燒嘴控制器相連，燒嘴控制器與燃氣電磁閥和點火變壓器相連，控制燒嘴啟停；另一路是：與空氣管道上的電動蝶閥相連，給出位置信號,實現燒嘴不同功率輸出。

具體的，脈沖分頻器的脈沖分頻方法，包括燒嘴大小火切換控制的步驟和燒嘴循環啟動控制的步驟。

更具體的，所述的燒嘴大小火切換控制的步驟具體為：設爐窯某控溫段有1#-N#個燒嘴：通過定時器t₁啟動并控制其大火工作周期，t₁定時時間到，啟動定時器t_N+1，所述定時器t_N+1為延時斷定時器，控制1#燒嘴小火工作時間，定時器t_N+1定時時間到，重新啟動定時器t₁，如此循環；2#-N#燒嘴大火、小火切換過程分別通過定時器t₂和t_N+2、t₃和t_N+3、t₄和t_N+4控制,其過程與1#燒嘴相同；

已知大火、小火段位燒嘴輸出功率，則大火、小火燃燒占空比計算公式為：

大火燃燒占空比：

小火燃燒占空比：