董瑞紅 包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院

脈沖式燃燒控制系統(tǒng)在工業(yè)退火爐中的應(yīng)用

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本文主要介紹了脈沖式控制燃燒系統(tǒng)在工業(yè)退火爐中的應(yīng)用，脈沖式控制燃燒系統(tǒng)是通過(guò)PLC對(duì)爐體內(nèi)燒嘴實(shí)施控制,控制燒嘴點(diǎn)火熄火,保證爐內(nèi)溫度的均勻性，并通過(guò)各燒嘴間斷性點(diǎn)火，對(duì)爐內(nèi)整體氣體環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)攪拌，加快了爐內(nèi)整體溫度達(dá)到均勻性的響應(yīng)時(shí)間，以降低工程造價(jià)，節(jié)約投資，加快工程建設(shè)進(jìn)度。

脈沖 燃燒 控制系統(tǒng) 節(jié)能

近年來(lái)，石油化工、航空航天和醫(yī)學(xué)器材等領(lǐng)域?qū)μ间?、合金鋼的需求越?lái)越高，而鍛造加熱對(duì)升溫速度、爐溫均勻性和控溫精度的要求都比較嚴(yán)格。傳統(tǒng)的燃燒控制中，加熱一般都采用連續(xù)燃燒控制的形式，即通過(guò)控制燃料、助燃空氣流量的大小來(lái)使?fàn)t內(nèi)溫度達(dá)到工藝要求，由于這種方式往往受到燃料流量的調(diào)節(jié)和測(cè)量等環(huán)節(jié)的制約，調(diào)節(jié)范圍較窄，系統(tǒng)穩(wěn)定性不佳且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為確保熱處理工藝曲線(xiàn)要求正確實(shí)施，并具有較靈活的適應(yīng)性以滿(mǎn)足工藝曲線(xiàn)的變化，要求加熱爐應(yīng)具備高調(diào)節(jié)性能、高自控手段和自適應(yīng)功能，同時(shí)還應(yīng)滿(mǎn)足節(jié)能環(huán)保和安全等方面的要求。

隨著工業(yè)爐技術(shù)的不斷發(fā)展，許多新技術(shù)的應(yīng)用使加熱爐在爐型結(jié)構(gòu)、爐內(nèi)供熱方式、爐內(nèi)熱流控制和溫度控制方式上發(fā)生了根本的變革。使加熱爐的控溫精度、熱效率、自控操作水平和環(huán)保要求都達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。例如：

1.計(jì)算機(jī)控制的溫度、壓力、調(diào)節(jié)和報(bào)警系統(tǒng)；2.脈沖式燃燒系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)式控制方式。3.多種新型環(huán)保、節(jié)能技術(shù)在工業(yè)爐上的應(yīng)用。

現(xiàn)代的加熱爐，理應(yīng)配備與之相適應(yīng)、具有先進(jìn)水平的機(jī)械設(shè)備、電控、溫控系統(tǒng)。生產(chǎn)應(yīng)符合高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能、以及操作自動(dòng)化的工藝要求。以降低工程造價(jià)，節(jié)約投資，加快工程建設(shè)進(jìn)度。

目前研究的重點(diǎn)為對(duì)退火爐爐內(nèi)溫度均勻性進(jìn)行整體精準(zhǔn)控制，并且要實(shí)現(xiàn)能源資源的低消耗、低污染，脈沖式控制燃燒系統(tǒng)是通過(guò)PLC與熱工智能儀表相互通訊輸出，由智能儀表負(fù)責(zé)驗(yàn)算進(jìn)行整體控溫的PID控溫系統(tǒng)，并由PLC對(duì)爐體內(nèi)燒嘴實(shí)施控制,控制燒嘴點(diǎn)火熄火,通過(guò)此種脈沖式燃燒的控制方式來(lái)精準(zhǔn)控制爐內(nèi)溫度的均勻性，并通過(guò)各燒嘴間斷性點(diǎn)火，對(duì)爐內(nèi)整體氣體環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)攪拌，加快了爐內(nèi)整體溫度達(dá)到均勻性的響應(yīng)時(shí)間，以降低工程造價(jià)，節(jié)約投資，加快工程建設(shè)進(jìn)度，另外，加熱時(shí)空氣與燃料的比例恒定，燃燒的效率穩(wěn)定，爐內(nèi)不會(huì)多余的燃?xì)夂涂諝?，減少了氮氧化物的排放，減少空氣污染，保護(hù)了環(huán)境，其主要工作原理為：

一、整體工作過(guò)程

其工作原理如下圖所示，首先設(shè)定爐子的溫度，然后與熱電偶檢測(cè)到的溫度在PID調(diào)節(jié)器上進(jìn)行比較，得出偏差值，這個(gè)偏差值對(duì)應(yīng)一個(gè)4—20mA模擬量信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將這個(gè)模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，送給PLC控制系統(tǒng)，從而PLC產(chǎn)生一系列脈沖信號(hào)，并根據(jù)輸入數(shù)字量的大小控制不同的燃燒控制器和燒嘴，使它們按照一定的時(shí)序點(diǎn)燃或熄滅，進(jìn)而控制退火爐的溫度。

工作過(guò)程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

二、燃燒控制器及燒嘴的工作原理

工作時(shí)，燒嘴要被頻繁地點(diǎn)燃和熄滅，這就要求燃燒控制器和燒嘴要有良好的性能，才能保證系統(tǒng)正常的運(yùn)行，點(diǎn)燃燒嘴時(shí)，要使用到燃燒氣體煤氣和助燃?xì)怏w空氣兩種物質(zhì)，燒嘴有點(diǎn)火燒嘴和燃燒燒嘴兩部分組成，點(diǎn)火燒嘴在燃燒燒嘴內(nèi)部，點(diǎn)火燒嘴使用的兩種氣體由輔助管路提供，管路上分別安裝著煤氣閥門(mén)和空氣閥門(mén)，燃燒燒嘴使用的天然氣和空氣由主管路提供，每個(gè)燒嘴由一個(gè)燃燒控制器控制，其原理如下圖所示。

燃燒控制器和燒嘴控制系統(tǒng)線(xiàn)路原理圖

YL1、YL2、YL3—電磁閥線(xiàn)圈；Y1、Y2、Y3—電磁閥；KL1、KL2、KL3—中間繼電器線(xiàn)圈；K1、K2、K3—中間繼電器輔助接點(diǎn)；S—起動(dòng)按鈕；A—燒嘴；T—高壓線(xiàn)圈；Y4—手動(dòng)控制器

工作原理是：按下啟動(dòng)按鈕S，燃燒控制器打開(kāi)輔助煤氣閥Y1,同時(shí)高壓線(xiàn)圈T通過(guò)點(diǎn)火燒嘴A放電，點(diǎn)燃輔助煤氣管路，點(diǎn)火燒嘴A是否被點(diǎn)燃由檢測(cè)回路來(lái)檢測(cè)，如果被點(diǎn)燃，則使中間繼電器KL3線(xiàn)圈得電，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，KL3連在PLC的輸入上，從而PLC的輸入有信號(hào)，由脈沖信號(hào)控制KL1，當(dāng)脈沖信號(hào)為1時(shí)，KL1得電，常開(kāi)觸點(diǎn)K1閉合，控制主空氣管路閥門(mén)打開(kāi)，同時(shí)KL2得電，常開(kāi)觸點(diǎn)K2閉合，使得主煤氣管路閥門(mén)打開(kāi)，點(diǎn)燃燃燒燒嘴，然后脈沖信號(hào)為0，K1斷開(kāi)，主煤氣閥及主空氣閥關(guān)閉，燃燒燒嘴熄滅。在以后的工作循環(huán)過(guò)程，點(diǎn)火燒嘴A始終是點(diǎn)燃的，只有主煤氣閥和主空氣閥按照一定的時(shí)序打開(kāi)和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)脈沖燃燒控制。

脈沖式燃燒控制技術(shù)，采用自動(dòng)脈沖式點(diǎn)火控溫,爐體控溫區(qū)精度高;保持爐窯均溫性好,因其控制溫度的均勻性好、能源消耗低、污染小、操作簡(jiǎn)單，近幾年得到了廣泛的應(yīng)用。

[1]張倩，張彤.脈沖燃燒控制技術(shù)在連續(xù)退火爐中的應(yīng)用[J]，自動(dòng)化與儀器儀表，2015(8):70-71.

[2]王魯.數(shù)字化脈沖燃燒控制技術(shù)在冷軋帶鋼連續(xù)退火爐中的應(yīng)用[J],冶金自動(dòng)化，2009.