董瑞紅 包頭職業(yè)技術學院

脈沖式燃燒控制系統(tǒng)在工業(yè)退火爐中的應用

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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)退火爐中的應用，脈沖式控制燃燒系統(tǒng)是通過PLC對爐體內(nèi)燒嘴實施控制,控制燒嘴點火熄火,保證爐內(nèi)溫度的均勻性，并通過各燒嘴間斷性點火，對爐內(nèi)整體氣體環(huán)境進行實時攪拌，加快了爐內(nèi)整體溫度達到均勻性的響應時間，以降低工程造價，節(jié)約投資，加快工程建設進度。

脈沖 燃燒 控制系統(tǒng) 節(jié)能

近年來，石油化工、航空航天和醫(yī)學器材等領域?qū)μ间?、合金鋼的需求越來越高，而鍛造加熱對升溫速度、爐溫均勻性和控溫精度的要求都比較嚴格。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，即通過控制燃料、助燃空氣流量的大小來使爐內(nèi)溫度達到工藝要求，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)定性不佳且結構復雜。為確保熱處理工藝曲線要求正確實施，并具有較靈活的適應性以滿足工藝曲線的變化，要求加熱爐應具備高調(diào)節(jié)性能、高自控手段和自適應功能，同時還應滿足節(jié)能環(huán)保和安全等方面的要求。

隨著工業(yè)爐技術的不斷發(fā)展，許多新技術的應用使加熱爐在爐型結構、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)保要求都達到了國際先進水平。例如：

1.計算機控制的溫度、壓力、調(diào)節(jié)和報警系統(tǒng)；2.脈沖式燃燒系統(tǒng)的經(jīng)驗式控制方式。3.多種新型環(huán)保、節(jié)能技術在工業(yè)爐上的應用。

現(xiàn)代的加熱爐，理應配備與之相適應、具有先進水平的機械設備、電控、溫控系統(tǒng)。生產(chǎn)應符合高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗、節(jié)能、以及操作自動化的工藝要求。以降低工程造價，節(jié)約投資，加快工程建設進度。

目前研究的重點為對退火爐爐內(nèi)溫度均勻性進行整體精準控制，并且要實現(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PLC與熱工智能儀表相互通訊輸出，由智能儀表負責驗算進行整體控溫的PID控溫系統(tǒng)，并由PLC對爐體內(nèi)燒嘴實施控制,控制燒嘴點火熄火,通過此種脈沖式燃燒的控制方式來精準控制爐內(nèi)溫度的均勻性，并通過各燒嘴間斷性點火，對爐內(nèi)整體氣體環(huán)境進行實時攪拌，加快了爐內(nèi)整體溫度達到均勻性的響應時間，以降低工程造價，節(jié)約投資，加快工程建設進度，另外，加熱時空氣與燃料的比例恒定，燃燒的效率穩(wěn)定，爐內(nèi)不會多余的燃氣和空氣，減少了氮氧化物的排放，減少空氣污染，保護了環(huán)境，其主要工作原理為：

一、整體工作過程

其工作原理如下圖所示，首先設定爐子的溫度，然后與熱電偶檢測到的溫度在PID調(diào)節(jié)器上進行比較，得出偏差值，這個偏差值對應一個4—20mA模擬量信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器將這個模擬量轉(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，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序點燃或熄滅，進而控制退火爐的溫度。

工作過程結構簡圖

二、燃燒控制器及燒嘴的工作原理

工作時，燒嘴要被頻繁地點燃和熄滅，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)正常的運行，點燃燒嘴時，要使用到燃燒氣體煤氣和助燃氣體空氣兩種物質(zhì)，燒嘴有點火燒嘴和燃燒燒嘴兩部分組成，點火燒嘴在燃燒燒嘴內(nèi)部，點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和空氣閥門，燃燒燒嘴使用的天然氣和空氣由主管路提供，每個燒嘴由一個燃燒控制器控制，其原理如下圖所示。

燃燒控制器和燒嘴控制系統(tǒng)線路原理圖

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

工作原理是：按下啟動按鈕S，燃燒控制器打開輔助煤氣閥Y1,同時高壓線圈T通過點火燒嘴A放電，點燃輔助煤氣管路，點火燒嘴A是否被點燃由檢測回路來檢測，如果被點燃，則使中間繼電器KL3線圈得電，常開觸點閉合，KL3連在PLC的輸入上，從而PLC的輸入有信號，由脈沖信號控制KL1，當脈沖信號為1時，KL1得電，常開觸點K1閉合，控制主空氣管路閥門打開，同時KL2得電，常開觸點K2閉合，使得主煤氣管路閥門打開，點燃燃燒燒嘴，然后脈沖信號為0，K1斷開，主煤氣閥及主空氣閥關閉，燃燒燒嘴熄滅。在以后的工作循環(huán)過程，點火燒嘴A始終是點燃的，只有主煤氣閥和主空氣閥按照一定的時序打開和關閉，實現(xiàn)脈沖燃燒控制。

脈沖式燃燒控制技術，采用自動脈沖式點火控溫,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、操作簡單，近幾年得到了廣泛的應用。

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

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