[发明专利]多段位脉冲燃烧控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金燃烧技术领域，尤其涉及一种多段位脉冲燃烧控制系统及方法。

背景技术

脉冲燃烧是在工业炉窑中广泛使用的一种燃烧控制技术，目前现场采用的脉冲燃烧主要技术特点如下:烧嘴通常工作于两种状态，一种是大火或满负荷燃烧状态，即根据工艺要求，对烧嘴的输出功率、燃料与空气混合比、火焰喷出速度等一次性调至最佳输出状态；另一种是小火或熄火状态。脉冲燃烧过程中，通过调整各烧嘴大、小火工作周期和时间比，实现温度调节。

当需要升温时，烧嘴大火或满负荷工作时间加长，小火或熄火时间减小；需要降温时，烧嘴大火或满负荷输出时间减小，停止时间加长。采用该燃烧控制方式，在实际生产中，控温区内大火状态下的强供热容易造成工件局部过热现象，使工件受热不均,即烧嘴大火状态输出功率较大，且大火输出状态固定，加热过程中，靠近烧嘴一侧的工件表面会迅速升温，使工件内部温差短时间内迅速变大，影响产品热处理质量；尤其对于一些工业炉窑，测温点设在炉侧，烧嘴的大火燃烧状态会严重干扰相邻控温区的温度检测。而采用连续燃烧方式，烧嘴输出功率可调，但调节比受限，尤其在炉窑低负荷燃烧控制过程中，容易造成燃料燃烧不充分，气流流动性差，炉内温度场分布不均等现象。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种多段位脉冲燃烧控制系统及方法，其具有使炉温分布更均匀，控温精度高，调节灵活，设计成本低等优点。

一方面，本发明提供了一种多段位脉冲燃烧控制系统，包括：测温热电偶、可编程序控制器、烧嘴控制器、空气电动蝶阀、燃气电磁阀、空/燃比例阀、点火变压器、烧嘴；所述可编程序控制器分别与测温热电偶、烧嘴控制器输入端、空气电动蝶阀相连，所述的烧嘴控制器输出端分别与燃气电磁阀、点火变压器、烧嘴相连，所述烧嘴与点火变压器通过点火电极相连，所述的空/燃比例阀通过管道分别与空气电动蝶阀、燃气电磁阀、烧嘴相连。

进一步的，所述的烧嘴控制器和烧嘴为多个，且每个烧嘴均配备燃气管道上的燃气电磁阀、空气管道上的电动调节蝶阀、空/燃比例阀、点火变压器。

进一步的，所述的可编程序控制器，包括温度调节单元和脉冲分频器，所述温度调节单元、脉冲分频器以模块形式存于可编程序控制器中，测温热电偶采集温度作为温度调节单元输入，温度调节单元输出作为脉冲分频器的输入。

更进一步的，所述的脉冲分频器包括：烧嘴大火工作周期设定单元、烧嘴小火工作时间计算单元、烧嘴启动时序单元。

作为更进一步的，多个烧嘴，通过可编程序控制器内的脉冲分配器控制，工作于可设的多种脉冲输出功率下。

另一方面，本发明还提供了多段位脉冲燃烧控制方法，包括：

第一步：测温热电偶检测炉窑控温区温度，将其传送至可编程序控制器的温度调节单元；

第二步：可编程序控制器通过温度调节单元得到输出控制量，经转换处理后为一个百分比数值，送至脉冲分频器；

第三步：脉冲分频器将此输出值转换成各烧嘴的不同段位信号，即确定各烧嘴不同工况下的输出功率，该值通过可编程序控制器输出模板输出；

第四步：通过空/燃比例阀实现燃气与空气供给量的随动调节。

具体的，第三步中，可编程序控制器为两路输出，一路是：与烧嘴控制器相连，烧嘴控制器与燃气电磁阀和点火变压器相连，控制烧嘴启停；另一路是：与空气管道上的电动蝶阀相连，给出位置信号,实现烧嘴不同功率输出。

具体的，脉冲分频器的脉冲分频方法，包括烧嘴大小火切换控制的步骤和烧嘴循环启动控制的步骤。

更具体的，所述的烧嘴大小火切换控制的步骤具体为：设炉窑某控温段有1#-N#个烧嘴：通过定时器t₁启动并控制其大火工作周期，t₁定时时间到，启动定时器t_N+1，所述定时器t_N+1为延时断定时器，控制1#烧嘴小火工作时间，定时器t_N+1定时时间到，重新启动定时器t₁，如此循环；2#-N#烧嘴大火、小火切换过程分别通过定时器t₂和t_N+2、t₃和t_N+3、t₄和t_N+4控制,其过程与1#烧嘴相同；

已知大火、小火段位烧嘴输出功率，则大火、小火燃烧占空比计算公式为：

大火燃烧占空比：

小火燃烧占空比：