CN105546572B - 一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***及其方法 - Google Patents
一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105546572B CN105546572B CN201610007364.1A CN201610007364A CN105546572B CN 105546572 B CN105546572 B CN 105546572B CN 201610007364 A CN201610007364 A CN 201610007364A CN 105546572 B CN105546572 B CN 105546572B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- air
- control
- fuel ratio
- burning
- natural gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/52—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for wires; for strips ; for rods of unlimited length
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/04—Regulating fuel supply conjointly with air supply and with draught
- F23N1/042—Regulating fuel supply conjointly with air supply and with draught using electronic means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
本发明公开了一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***，属于退火炉冶金控制技术领域。所述自动控制***包括计算机终端、可编程控制器、燃烧控制单元、调节阀、氧化锆分析仪和热值分析仪。本申请还公开了一种控制退火炉燃烧段温度的方法，在退火炉燃烧过程中，对燃烧段采用理论空燃比为基础，以氧化锆分析仪与热值分析仪相结合得到实际使用空燃比，从而实现对退火炉内带钢温度的最优控制。本发明的优点在于提高了退火炉燃烧段温度控制的精度，保证了生产的顺利进行，节约了生产燃料，减少了环境污染。
Description
技术领域
本发明属于退火炉冶金控制技术领域，特别涉及一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***及其方法。
背景技术
退火炉是镀铝、锌生产线中重要的组成部分，其控制***承担着为退火工艺和镀铝、锌工艺提供合适温度和质量的重要任务。为满足市场的要求，高强度镀铝、锌带钢的质量和镀层的质量要求也越来越高。由于退火炉燃烧过程的复杂性、滞后性以及工艺设备的局限性，目前，退火炉燃烧方式由使用调节阀控制每段的天然气和空气的流量配比控制温度，过渡到由烧嘴采用最优功率控制燃气和空气的比例控制。现有技术中的天然气和空气配比燃烧控制效果较差，温度控制精度不高，对于退火炉燃烧这种大滞后的控制***，目前最常用的方法是采用PID调节器来实现，空燃比是燃烧***的主要参数，空燃比的设定是通过人工实现的，实现对退火炉温度的控制作用，其控制精度有所提高，并且没有考虑燃气热值的因素，导致在燃气热值不稳定的情况下，温度控制精度仍然不理想，并且由于燃烧不完全，造成的环境污染问题也比较严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***及其方法，内容在于使用on/off控制的工艺模式，采用增加氧化锆分析仪的方式，提供一种如何实现立式退火炉燃烧段温度控制的一种最优控制***及其方法。本发明提出的一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***，其特征在于：所述自动控制***包括：控制中心、控制模块、温度传感器、辐射管、烧嘴烟道、氧化锆分析仪、热值仪、天然气调节阀、空气调节阀、流量传感器、燃烧控制单元；其中一个天然气调节阀和一个空气调节阀为一组，分别与一个流量传感器相连接，退火炉燃烧段包括初始加热段、终了加热段、均热段；氧化锆分析仪安装在初始加热段的烧嘴烟道上；热值仪安装在天然气总管道上；立式退火炉包括多个烧嘴，每个烧嘴包括一个燃烧控制器，对烧嘴的开关进行控制，实现对燃烧段的加热过程，初始加热段和终了加热段又分成多个燃烧区域，每个燃烧区域各安装一个天然气调节阀和一个空气调节阀以及一个温度传感器；一个均热段的上下部分各安装一个温度传感器；控制模块通过通信网络与氧化锆分析仪、热值仪、温度传感器、流量传感器、天然气调节阀和空气调节阀相连接；所述控制模块接收氧化锆分析仪、热值仪、温度传感器、流量传感器发送的测量数据，并将控制指令发送给天然气调节阀和空气调节阀；氧化锆分析仪测量所述燃烧段的残氧含量，热值仪测量天然气总管的天然气的成分和各成分的含量，并计算得出天然气的热值信号；流量传感器测量天然气和空气的流量，温度传感器测量燃烧段的温度；控制模块接收氧化锆分析仪和热值仪测得的残氧含量信号以及热值信号，流量传感器测得的各燃烧区域的天然气、空气的实际流量，以及温度传感器测得的温度值，经过理论空燃比计算、过剩空气系数计算、空燃比计算、残氧修正量计算、实际使用空燃比计算，对天然气调节阀和空气调节阀发送控制信号，对阀门的开度进行控制，以达到合理的空燃配比；所述控制中心与控制模块、温度传感器、氧化锆分析仪、热值仪、天然气调节阀、空气调节阀、流量传感器、燃烧控制器等现场设备实现通信连接，并利用组态软件完成上述现场设备的组态设置，实现对上述现场设备的单独控制和集中显示。
进一步地，所述控制模块采用on/off的燃烧控制模式，即通过对各个烧嘴进行全开或全关控制的方式，根据区域内的烧嘴数量和每个烧嘴的燃烧能力，通过烧嘴燃烧数量计算、燃烧时间计算和燃烧间隔时间计算，得到各个区域烧嘴燃烧数量、燃烧时间和燃烧间隔时间，并这些参数发送给各个区域相对应的烧嘴的控制器上。
进一步地所述控制中心可以获得温度传感器、氧化锆分析仪、热值仪、流量传感器测得的测量数据以及天然气调节阀、空气调节阀以及燃烧控制器的相关控制参数，并可以对天然气调节阀、空气调节阀以及燃烧控制器进行具体的控制参数修改和设置，控制中心也可以获得控制模块的数据，并对控制模块的参数和程序进行编辑。
进一步地，所述控制中心采用EI-TEK工控机，操作***为微软Windows Pro 7SP1；组态软件采用的是西门子Wincc7.0SP3版，用于对工艺流程进行监控画面的组态。
本发明还提出一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***，所述自动控制***包括：
理论空燃比计算单元，根据热值分析仪实际测量得出燃气的成分及各成分的百分比含量，利用测量的各成分与氧气反应的化学反应式，根据5组成分差别较大的天然气，得到所需的空燃比和热值的关系，最后对热值和空燃比进行线性处理，可以计算得出热值在一定范围内时连续对应的理论空燃比；
过剩空气系数计算单元，其执行过剩空气系数计算：μ＝μ0+Δμ+μo2；其中μ0是理论过剩空气系数，Δμ是小流量过剩空气系数补偿，μo2是残氧修正量；所述的残氧修正量为：其中O2.mv是残氧过程值和设定值控制器的输出值，单位为百分比，k1是贡献率，k2是增益系数，Bias是偏差补偿；
空燃比计算单元，其执行空燃比计算：A＝Ao×μ；其中A0是理论空燃比，μ是过剩空气系数；
实际使用空燃比计算单元，其执行实际使用空燃比计算：实际使用空燃比＝理论空燃比*过剩空气系数+残氧快速补偿；所述的残氧快速补偿＝(设定残氧值-残氧过程值)*残氧补偿系数。
烧嘴燃烧数量计算单元，其执行烧嘴燃烧数量计算：m＝W×k；其中W为燃烧所需要的功率，k为所在加热段的相应区域的系数；
燃烧时间计算单元，其执行燃烧时间计算：T1＝W×a+b；其中W为燃烧所需要的功率，a为所在加热段的相应区域的系数，b为所在区域的时间补偿参数；
燃烧间隔时间计算单元，其执行燃烧间隔时间计算：T2＝W×c+d；其中W为燃烧所需要的功率，c为所在加热段的相应区域的系数，d为所在区域的时间补偿参数。
本发明还提出一种立式退火炉燃烧段温度自动控制方法，其采用上述任一的自动控制***实现，具体包括如下步骤：
步骤一：安装控制***的控制中心和现场设备的软硬件，通过以太网络建立控制中心和现场设备之间的通讯，并通过组态软件实现控制中心对现场设备的有效控制。
步骤二、对退火炉中每组天然气和空气调节阀设定一个天然气流量，空气流量根据空燃比进行自动计算；
步骤三、加热开始后，各流量传感器、温度传感器及氧化锆分析仪、热值仪向控制模块发送实时数据；
步骤四、控制模块通过理论空燃比计算、过剩空气系数计算、空燃比计算和实际使用空燃比计算，得出每组天然气与空气比例，采用on/off的燃烧控制模式，即通过对各个烧嘴进行全开或全关控制的方式，根据区域内的烧嘴数量和每个烧嘴的燃烧能力，通过烧嘴燃烧数量计算、燃烧时间计算和燃烧间隔时间计算，得到各个区域烧嘴燃烧数量、燃烧时间和燃烧间隔时间；
步骤五、控制模块将计算得到的各个区域的烧嘴燃烧数量、燃烧时间和燃烧间隔时间发送给各个区域相对应的烧嘴的燃烧控制器。根据烧嘴燃烧数量计算得出天然气的流量设定值，控制模块根据天然气的流量设定值与空气按照实际使用空燃比控制流量数据，并发送给每组调节阀；
步骤六、控制中心将各个现场设备运行状态、控制参数在组态软件上进行显示和监控。
进一步地，步骤四的具体计算如下：
所述的理论空燃比计算：根据热值分析仪实际测量得出燃气的成分及各成分的百分比含量，利用测量的各成分与氧气反应的化学反应式，根据5组成分差别较大的天然气，得到所需的空燃比和热值的关系，最后对热值和空燃比进行线性处理，可以计算得出热值在一定范围内时连续对应的理论空燃比；
所述的过剩空气系数计算：μ＝μ0+Δμ+μo2；其中μ0是理论过剩空气系数，Δμ是小流量过剩空气系数补偿，μo2是残氧修正量；
空燃比计算：A＝Ao×μ；其中A0是理论空燃比，μ是过剩空气系数；
所述的残氧修正量为：其中O2.mv是残氧过程值和设定值控制器的输出值，单位为百分比，k1是贡献率，k2是增益系数，Bias是偏差补偿；
所述的实际使用空燃比计算：实际使用空燃比＝理论空燃比*过剩空气系数+残氧快速补偿；
所述的残氧快速补偿＝(设定残氧值-残氧过程值)*残氧补偿系数；
其中，理论空气过剩系数μ0，由设计确定或由人工输入，1.06≤μ0≤1.18；小流量空气过剩系数0.01≤Δμ≤0.016；A0理论空燃比为8.83:1，由设计或工艺提供；O2.mv是残氧过程值和设定值的控制器输出值，控制器的输出为0-100范围的百分比；系数k1、k2为经验值，0.8≤k1≤0.9；0.8≤k2≤1.0；偏差补偿0.0≤Bias≤0.02；残氧设定值，由操作人员设定；残氧过程值来自现场氧化锆分析仪的检测信号；1.0<残氧补偿系数<1.08。所述的T1的范围值为120≤T1≤20；所述的T2的范围值为10≤T2；所述的m的范围值为20≤m≤10；
所述的烧嘴燃烧数量计算：m＝W×k；其中W为燃烧所需要的功率，k为所在加热段的相应区域的系数；
所述的燃烧时间计算：T1＝W×a+b；其中W为燃烧所需要的功率，a为所在加热段的相应区域的系数，b为所在区域的时间补偿参数；
所述的燃烧间隔时间计算：T2＝W×c+d；其中W为燃烧所需要的功率，c为所在加热段的相应区域的系数，d为所在区域的时间补偿参数。
进一步地，步骤一具体的实施步骤如下：
(1)安装控制***软件：安装计算机编程终端的操作***、西门子自动化编程软件和监控软件；控制中心采用研华工控机，操作***为微软Windows XP SP3；编程软件采用的是西门子Step 7V5.4版本，编程软件用于对控制模块进行硬件组态和编程；组态软件采用的是西门子Wincc7.0SP3版，用于对工艺流程进行监控画面的组态；
(2)安装控制***硬件：在控制柜内安装与(1)中所述编程软件中配置的硬件类型和版本一致的模件和其他控制设备，完成柜内设备之间的硬线连接；对控制模件进行通道设置，选择输入、输出通道的信号类型，并做好记录，应用到编程软件；
(3)编程软件：在编程软件中完成对控制模块硬件的相应组态，并且与(2)中实际安装的控制模块硬件的类型和版本一致；根据(2)中所述的控制模块模件的通道设置、输入和输出类型，对软件进行相应的配置，按照工艺要求完成控制***的编程工作；
(4)组态软件：在计算机终端中，利用(1)中所述的组态软件进行工艺流程组态，实现对现场设备的控制和参数显示功能；
(5)安装现场设备：包括现场的流量计、压力传感器、温度传感器、热值仪、残氧分析仪和调节阀等信号检测设备；实现现场设备与控制柜内的端子正确连接；
(6)建立通信网络：通过以太网络的连接，把(1)中所述编程软件、组态软件、(2)中所述控制模块和(5)中所述现场设备连接为一个控制***，从而实现控制炉膛内残氧含量所需的硬件和软件基础；设置以太网参数并选择通讯模式，采用ISO通讯方式进行通讯，检测与控制模块相连接的以太网实际连接线路；
(7)***通讯：在现场设备安装完成后，根据控制***的要求，实现(1)中所述编程软件、组态软件、(2)中所述的控制模块和(5)中所述现场设备之间的通信功能，完成对现场检测信号、编程软件与组态软件内部地址之间的对应关系。
进一步地，步骤五的具体实施方法如下：
根据实际使用空燃比，对天然气和空气流量调节阀进行自动残氧含量控制，并最终确定P、I参数和控制限幅的调节过程；其中1台天然气和1台空气调节阀为一组调节阀：
(1)P和I参数：对每组天然气和空气调节阀的调节器，由人工设定一个天然气流量，根据设定流量实现对残氧含量的过程控制；在实施时需要一个流量控制选择器，选择器是通过画面的按钮来实现的，其中天然气和空气调节阀P和I参数的范围：0.001≤P≤0.006，30≤I≤80；
(2)控制限幅：根据天然气流量过程值、空气流量过程值和调节阀位置反馈，结合工艺确定天然气、空气控制器调节的上、下限值。天然气和空气的流量过程值是对测量流量进行温度和压力补偿后得到，其中，20.0≤天然气调节阀调节范围≤60.0，10.0≤空气调节阀调节范围≤65.0；
(3)空燃比范围：根据实际使用空燃比对天然气和空气调节阀进行PID参数调节，实现对实际使用空燃比的利用，并达到工艺所需的控制效果；空燃比的范围为：7.86≤理论空燃比≤9.58。
(4)烧嘴燃烧数量：m＝W×k；其中W为燃烧所需要的功率，k为所在加热段的相应区域的系数。
(5)燃烧时间：T1＝W×a+b；其中W为燃烧所需要的功率，a为所在加热段的相应区域的系数，b为所在区域的时间补偿参数。
(6)燃烧间隔时间：T2＝W×c+d；其中W为燃烧所需要的功率，c为所在加热段的相应区域的系数，d为所在区域的时间补偿参数。
进一步地步骤六具体实施步骤如下：
(1)选择控制方式：有一个选择按钮用来选择调节阀的控制方式，即手动和自动的模式切换；***能够实现人工对P和I参数进行修改、调试，有一个按钮来实现对P和I的控制模式选择，即参数投入或不投入模式；
(2)过剩空气系数：有一个选择按钮实现过剩空气系数的手动/自动模式切换，根据生产节奏和所加热钢种等因素进行设定，画面中能够人工设定过剩空气系数，也能够自动设定过剩空气系数；
(3)实际使用空燃比：有一个选择残氧投入空燃比的手动/自动切换按钮，有一个热值投入空燃比的手动/自动切换按钮，有一个实际使用空燃比的数值显示窗口；
(4)热值仪控制模式：选择(3)中所述热值自动模式，则计算理论空燃比，使用理论空燃比计算实际使用空燃比；否则选择手动模式，采用人工设定的空燃比作为实际使用空燃比；
(5)氧化锆分析仪控制模式：选择(3)中所述残氧含量自动模式，依据设定残氧含量和残氧含量过程值计算所需的修正量；否则选择手动模式，修正量为零；
(6)实际界面内容：显示的数据内容有天然气热值、理论空燃比、残氧过程值、残氧设定值、实际使用空燃比和残氧快速补偿；
(7)温度控制模式：有一个选择燃烧控制单元的投入手动/自动切换按钮，有一个on/off模式选择按钮，有一个区域温度控制模式按钮，表示每个区域根据温度反馈值作为自动控制本区域的温度；有一个带钢温度控制模式选择按钮，表示所有区域的温度控制是以该加热段的出口温度值为参考值；
(8)空燃比投入：每个温度控制区域有一个弹出画面，有一个空燃比人工设定值，有一个空燃比实际值；有一个空燃比投入手动/自动的按钮，手动表示人工设定空燃比，自动表示根据氧化锆分析仪得出的实际空燃比为投入值；
(9)燃烧控制单元的显示内容：有一个弹出的燃烧控制单元的显示状态画面，包括电流、火焰检测信号、燃气阀的控制状态和故障信号；
(10)燃烧画面：每个控制区域有一个弹出画面，包括该区域的燃烧烧嘴的数量、燃烧时间和停止时间显示；并对每个烧嘴的状态进行不同颜色的显示。
本发明的有益效果：
本发明是一套应用于立式退火炉燃烧段温度控制过程的自动控制***，以天然气和空气流量调节阀来为控制对象，控制实际使用空燃比，实现炉膛内残氧含量参数最优的自动控制***。本***从解决燃烧过程的自动控制入手，最终实现立式退火炉燃烧段的温度控制在最优范围内波动。提高了退火炉天然气的利用率，减少了对环境的污染。
本方法始终关注退火炉燃烧段温度的变化，按照当前的燃烧要求，精确地确定参与燃烧的天然气流量和空气流量的合理范围，确定燃料和空气的合理配比，减少了大气污染。
本发明重点实现立式退火炉燃烧段的温度控制最优，实现辐射管排烟管道内残氧含量的合理性，重点解决燃烧过程中温度控制的自动实现，最大限度地避免人为干预，减轻操作人员的工作强度。
附图说明
图1为本发明具体实施例的立式退火炉的整体框架图。
图2为实际使用空燃比的程序逻辑控制图。
图3为初始加热段的区域温度控制的部件结构图。其中：温度传感器1；辐射管2；烟道3；氧化锆分析仪4；热值仪5；天然气调节阀6；空气调节阀7；流量传感器8；燃烧控制单元9。
具体实施方式
下面以具体的实施例对本发明的立式退火炉燃烧段温度自动控制***进行详细说明。在一个实施例中，所述立式退火炉燃烧段温度自动控制***包括：控制模块、温度传感器1、辐射管2、烧嘴烟道3、氧化锆分析仪4、热值仪5、天然气调节阀6、空气调节阀7、流量传感器8、燃烧控制单元9。一个天然气调节阀6和一个空气调节阀7为一组，分别与一个流量传感器8相连接。退火炉燃烧段包括初始加热段、终了加热段、均热段。氧化锆分析仪4安装在初始加热段的一个烧嘴烟道3上；热值仪4安装在天然气总管道上，具体参见说明书附图3；
在一个实施例中，所述立式退火炉包括多个烧嘴，例如135个烧嘴，每个烧嘴包括一个燃烧控制器9，对烧嘴的开关进行控制，实现对燃烧段的加热过程，初始加热段和终了加热段又分成多个燃烧区域，一般为4个，每个燃烧区域各安装一个天然气调节阀6和一个空气调节阀7以及一个温度传感器。一个均热段的上下部分各安装一个温度传感器，退火炉的每个段包括两个转向辊室(每个段过渡到另一个段时，改变带钢运行方向的辊道所处的空间)，共8个转向辊室，如说明书附图1所示。同时在8个转向辊室和1个均热段配有电辅助加热器来完成对温度的控制功能。控制模块通过通信网络与氧化锆分析仪4、热值仪5、温度传感器1、流量传感器8、天然气调节阀6和空气调节阀7相连接。控制模块接收氧化锆分析仪4、热值仪5、温度传感器1、流量传感器8发送的测量数据，并将控制指令发送给天然气调节阀6和空气调节阀7。氧化锆分析仪4测量所述燃烧段的残氧含量，热值仪5测量天然气总管的天然气的成分和各成分的含量，并计算得出天然气的热值信号，各成分的含量为百分比，热值的单位为KJ/m3，用于理论空燃比计算。流量传感器8测量天然气和空气的流量，温度传感器1测量燃烧段的温度。控制模块接收氧化锆分析仪4和热值仪5测得的残氧含量信号以及热值信号，流量传感器测得的各燃烧区域的天然气、空气的实际流量，以及温度传感器测得的温度值，经过理论空燃比计算、过剩空气系数计算、空燃比计算、残氧修正量计算、实际使用空燃比计算，对天然气调节阀6和空气调节阀7发送控制信号，对阀门的开度进行控制，以达到合理的空燃配比。并且，控制模块采用on/off的燃烧控制模式，即通过对各个烧嘴进行全开或全关控制的方式，根据区域内的烧嘴数量和每个烧嘴的燃烧能力，通过烧嘴燃烧数量计算、燃烧时间计算和燃烧间隔时间计算，得到各个区域烧嘴燃烧数量、燃烧时间和燃烧间隔时间，并这些参数发送给各个区域相对应的烧嘴的控制器上。
在一个实施例中，天然气调节阀6和空气调节阀7包括PID控制器，对阀门的开度进行调节。
在一个实施例中，控制模块为PLC控制模块，也可以包括任何其他可编程以实现控制功能的处理器或上位机。
在一个实施例中，本发明的退火炉燃烧段温度控制的自动控制***还包括控制中心，所述控制中心与控制模块、温度传感器1、氧化锆分析仪4、热值仪5、天然气调节阀6、空气调节阀7、流量传感器8、燃烧控制器9等现场设备实现通信连接，并利用组态软件完成上述现场设备的组态设置，实现对上述现场设备的单独控制和集中显示。更具体地，控制中心可以获得温度传感器1、氧化锆分析仪4、热值仪5、流量传感器8测得的测量数据以及天然气调节阀6、空气调节阀7以及燃烧控制器9的相关控制参数，并可以对天然气调节阀6、空气调节阀7以及燃烧控制器9进行具体的控制参数修改和设置，控制中心也可以获得控制模块的数据，并对控制模块的参数和程序进行编辑。
在一个实施例中，控制中心采用EI-TEK工控机，操作***为微软WindowsPro7SP1；组态软件采用的是西门子Wincc7.0SP3版，用于对工艺流程进行监控画面的组态。
在一个实施例中，本发明的一种应用于退火炉燃烧段温度控制的自动控制***包括理论空燃比计算单元、过剩空气系数计算单元、空燃比计算单元、实际使用空燃比计算单元、烧嘴燃烧数量计算单元、燃烧时间计算单元和燃烧间隔时间计算单元。其分别执行上述实施例中的理论空燃比计算、过剩空气系数计算、空燃比计算、实际使用空燃比计算、烧嘴燃烧数量计算、燃烧时间计算和燃烧间隔时间计算。
在一个实施例中，本发明的一种应用于退火炉燃烧段温度控制的自动控制***的控制模块包括理论空燃比计算单元、过剩空气系数计算单元、空燃比计算单元、实际使用空燃比计算单元、烧嘴燃烧数量计算单元、燃烧时间计算单元和燃烧间隔时间计算单元。其分别执行上述实施例中的理论空燃比计算、过剩空气系数计算、空燃比计算、实际使用空燃比计算、烧嘴燃烧数量计算、燃烧时间计算和燃烧间隔时间计算。优选地，上述计算单元通过控制模块中的PLC编程实现。
本发明还提出一种立式加热炉燃烧段温度自动控制方法，其采用上述任一实施例中的***实现，具体包括如下步骤：
步骤一：安装控制***的控制中心和现场设备的软硬件，通过以太网络建立控制中心和现场设备之间的通讯，并通过组态软件实现控制中心对现场设备的有效控制。
步骤二、对退火炉中每组天然气和空气调节阀设定一个天然气流量，空气流量根据空燃比进行自动计算；
步骤三、加热开始后，各流量传感器、温度传感器及氧化锆分析仪、热值仪向控制模块发送实时数据；
步骤四、控制模块通过理论空燃比计算、过剩空气系数计算、空燃比计算和实际使用空燃比计算，得出每组天然气与空气比例，采用on/off的燃烧控制模式，即通过对各个烧嘴进行全开或全关控制的方式，根据区域内的烧嘴数量和每个烧嘴的燃烧能力，通过烧嘴燃烧数量计算、燃烧时间计算和燃烧间隔时间计算，得到各个区域烧嘴燃烧数量、燃烧时间和燃烧间隔时间；
步骤五、控制模块将计算得到的各个区域的烧嘴燃烧数量、燃烧时间和燃烧间隔时间发送给各个区域相对应的烧嘴的燃烧控制器。根据烧嘴燃烧数量计算得出天然气的流量设定值，控制模块根据天然气的流量设定值与空气按照实际使用空燃比控制流量数据，并发送给每组调节阀；
步骤六、控制中心将各个现场设备运行状态、控制参数在组态软件上进行显示和监控。
更具体地，在一个实施例中，步骤四的具体计算如下：
所述的理论空燃比计算：根据热值分析仪实际测量得出燃气的成分及各成分的百分比含量，利用测量的各成分与氧气反应的化学反应式，根据5组成分差别较大的天然气，得到所需的空燃比和热值的关系，最后对热值和空燃比进行线性处理，可以计算得出热值在一定范围内时连续对应的理论空燃比；
所述的过剩空气系数计算：μ＝μ0+Δμ+μo2；其中μ0是理论过剩空气系数，Δμ是小流量过剩空气系数补偿，μo2是残氧修正量；
空燃比计算：A＝Ao×μ；其中A0是理论空燃比，μ是过剩空气系数；
所述的残氧修正量为：其中O2.mv是残氧过程值和设定值控制器的输出值，单位为百分比，k1是贡献率，k2是增益系数，Bias是偏差补偿；
所述的实际使用空燃比计算：实际使用空燃比＝理论空燃比*过剩空气系数+残氧快速补偿；
所述的残氧快速补偿＝(设定残氧值-残氧过程值)*残氧补偿系数。
其中，理论空气过剩系数μ0，由设计确定或由人工输入，1.06≤μ0≤1.18；小流量空气过剩系数0.01≤Δμ≤0.016；A0理论空燃比为8.83:1，由设计或工艺提供；O2.mv是残氧过程值和设定值的控制器输出值，控制器的输出为0-100范围的百分比；系数k1、k2为经验值，0.8≤k1≤0.9；0.8≤k2≤1.0；偏差补偿0.0≤Bias≤0.02；残氧设定值，由操作人员设定；残氧过程值来自现场氧化锆分析仪的检测信号；1.0<残氧补偿系数<1.08。所述的T1的范围值为120≤T1≤20；所述的T2的范围值为10≤T2；所述的m的范围值为20≤m≤10。
在一个实施例中，所述的烧嘴燃烧数量计算：m＝W×k；其中W为燃烧所需要的功率(由退火炉二级控制***提供)，k为所在加热段的相应区域的系数。
所述的燃烧时间计算：T1＝W×a+b；其中W为燃烧所需要的功率(由退火炉二级控制***提供)，a为所在加热段的相应区域的系数，b为所在区域的时间补偿参数。
所述的燃烧间隔时间计算：T2＝W×c+d；其中W为燃烧所需要的功率(由退火炉二级控制***提供)，c为所在加热段的相应区域的系数，d为所在区域的时间补偿参数。
在一个实施例中，步骤一具体的实施步骤如下：
(1)安装控制***软件：安装计算机编程终端的操作***、西门子自动化编程软件和监控软件。控制中心采用研华工控机，操作***为微软Windows XP SP3；编程软件采用的是西门子Step 7V5.4版本，编程软件用于对PLC控制***进行PLC硬件组态和编程；组态软件采用的是西门子Wincc7.0SP3版，用于对工艺流程进行监控画面的组态。
(2)安装控制***硬件：在控制柜内安装与(1)中所述编程软件中配置的控制模块硬件类型和版本一致的模件和其他控制设备，完成柜内设备之间的硬线连接；对控制模块进行通道设置，选择输入、输出通道的信号类型，并做好记录，应用到编程软件。
(3)组态软件：在编程软件中完成对控制模块硬件的相应组态，并且与(2)中实际安装的控制模块的类型和版本一致；根据(2)中所述的控制模块的通道设置、输入和输出类型，对软件进行相应的配置，按照工艺要求完成控制***的编程工作。
(4)组态软件：在控制中心中，利用(1)中所述的组态软件进行工艺流程组态，实现对现场设备的控制和参数显示功能。
(5)安装现场设备：包括现场的流量计、压力传感器、温度传感器、热值仪、残氧分析仪和调节阀等信号检测设备；实现现场设备与控制柜内的端子正确连接。
(6)建立通讯网络：通过以太网络的连接，把(1)中所述编程软件、组态软件、(2)中所述控制模块和(5)中所述现场设备连接为一个控制***，从而实现控制炉膛内残氧含量所需的硬件和软件基础；设置以太网参数并选择通讯模式，采用ISO通讯方式进行通讯，检测与控制模块相连接的以太网实际连接线路。
(7)***通信：在现场设备安装完成后，根据控制***的要求，实现(1)中所述编程软件、组态软件、(2)中所述的控制模块和(5)中所述现场设备之间的通讯功能，完成对现场检测信号、编程软件与监控软件内部地址之间的对应关系。
在一个实施例中，如说明书附图2所示，步骤四的具体实施步骤如下。
(1)理论空燃比计算：所述加热炉的设计空燃比为8.23:1(空气量：天然气量)。在本实施例中，理论空燃比是实时变化的，是根据热值分析仪的成分及比例计算得出，利用CO、H2和CH4等气体(以实际测量为准)的化学反应式计算得到所需氧气(空气)的体积，并计算得出相应天然气量需要对应的空气量，即所述的空燃比，其范围为7.86≤理论空燃比≤9.58，并实时应用到上述PLC***中。
(2)过剩空气系数计算：μ＝μ0+Δμ+μo2；其中μ是过剩空气系数，μ0是理论过剩空气系数，1.06≤μ0≤1.18；Δμ小流量过剩空气系数补偿，0.01≤Δμ≤0.016；μo2是残氧修正量，-0.06≤μo2≤0.06。
(3)空燃比计算：A＝Ao×μ；其中A0是理论空燃比，μ是过剩空气系数。
(4)残氧修正量计算：其中O2.mv是残氧过程值和设定值控制器的输出值；K1是贡献率；K2是增益系数；Bias是偏差补偿。其中50是根据残氧分析控制器的输出得到，已知该控制器的上、下限是70和30，由于(30+70)/2＝50；实际中，k1,k2设的都为0.86，Bias设为0.01。
(5)实际使用空燃比计算：实际使用空燃比＝理论空燃比*过剩系数+残氧快速补偿。范围：7.86≤实际使用空燃比≤9.58，其中：-0.1≤残氧快速补偿≤0.1，残氧快速补偿＝(设定残氧值-残氧过程值)*残氧补偿系数。根据初始加热段的空燃比计算得出实际使用空燃比，并将该空燃比投入到其他温度控制区域。
(6)烧嘴燃烧数量：m＝W×k；其中W为燃烧所需要的功率(由退火炉二级控制***提供)，k为所在加热段的相应区域的系数。
(7)燃烧时间：T1＝W×a+b；其中W为燃烧所需要的功率(由退火炉二级控制***提供)，a为所在加热段的相应区域的系数，b为所在区域的时间补偿参数。
(8)燃烧间隔时间：T2＝W×c+d；其中W为燃烧所需要的功率(由退火炉二级控制***提供)，c为所在加热段的相应区域的系数，d为所在区域的时间补偿参数。
在一个实施例中，步骤五的具体实施步骤如下：根据实际使用空燃比，对天然气和空气流量调节阀进行自动残氧含量控制，并最终确定P、I参数和控制限幅的调节过程。其中1台天然气和1台空气调节阀为一组调节阀：
(1)P和I参数：对每组天然气和空气调节阀的调节器，由人工设定一个天然气流量，根据设定流量实现对残氧含量的过程控制；在实施时需要一个流量控制选择器，选择器是通过画面的按钮来实现的。根据现场实际应用效果，最后确定天然气和空气调节阀P和I参数的范围，在实际应用中，0.001≤P≤0.006，30≤I≤80。
(2)控制限幅：根据天然气流量过程值、空气流量过程值和调节阀位置反馈，结合工艺确定天然气、空气控制器调节的上、下限值。天然气和空气的流量过程值是对测量流量进行温度和压力补偿后得到。本实施例中，20.0≤天然气调节阀调节范围≤60.0，10.0≤空气调节阀调节范围≤65.0。
(3)空燃比范围：根据实际使用空燃比对天然气和空气调节阀进行PID参数调节，实现对实际使用空燃比的利用，并达到工艺所需的控制效果。在本实施例中实际使用空燃比的范围为：7.86≤理论空燃比≤9.58。
(4)烧嘴燃烧数量：m＝W×k；其中W为燃烧所需要的功率(由退火炉二级控制***提供)，k为所在加热段的相应区域的系数。
(5)燃烧时间：T1＝W×a+b；其中W为燃烧所需要的功率(由退火炉二级控制***提供)，a为所在加热段的相应区域的系数，b为所在区域的时间补偿参数。
(6)燃烧间隔时间：T2＝W×c+d；其中W为燃烧所需要的功率(由退火炉二级控制***提供)，c为所在加热段的相应区域的系数，d为所在区域的时间补偿参数。
在一个实施例中，步骤六具体实施步骤如下：
(1)选择控制方式：有一个选择按钮用来选择调节阀的控制方式，即手动和自动的模式切换；***能够实现人工对P和I参数进行修改、调试，有一个按钮来实现对P和I的控制模式选择，即参数投入或不投入模式。
(2)过剩空气系数：有一个选择按钮实现过剩空气系数的手动/自动模式切换，根据生产节奏和所加热钢种等因素进行设定。画面中能够人工设定过剩空气系数，也能够自动设定过剩空气系数。
(3)实际使用空燃比：有一个选择残氧投入空燃比的手动/自动切换按钮，有一个热值投入空燃比的手动/自动切换按钮，有一个实际使用空燃比的数值显示窗口。
(4)热值仪控制模式：选择(3)中所述热值自动模式，则计算理论空燃比，使用理论空燃比计算实际使用空燃比；否则选择手动模式，采用人工设定的空燃比作为实际使用空燃比。
(5)氧化锆分析仪控制模式：选择(3)中所述残氧含量自动模式，依据设定残氧含量和残氧含量过程值计算所需的修正量；否则选择手动模式，修正量为零。
(6)实际界面内容：显示的数据内容有天然气热值、理论空燃比、残氧过程值、残氧设定值、实际使用空燃比和残氧快速补偿。
(7)温度控制模式：有一个选择燃烧控制单元的投入手动/自动切换按钮，有一个on/off模式选择按钮。有一个区域温度控制模式按钮，表示每个区域根据温度反馈值作为自动控制本区域的温度；有一个带钢温度控制模式选择按钮，表示所有区域的温度控制是以该加热段的出口温度值为参考值。
(8)空燃比投入：每个温度控制区域有一个弹出画面，有一个空燃比人工设定值，有一个空燃比实际值；有一个空燃比投入手动/自动的按钮。手动表示人工设定空燃比，自动表示根据氧化锆分析仪得出的实际空燃比为投入值。
(9)燃烧控制单元的显示内容：有一个弹出的燃烧控制单元的显示状态画面，包括电流、火焰检测信号、燃气阀的控制状态和故障信号。
(10)燃烧画面：每个控制区域有一个弹出画面，包括该区域的燃烧烧嘴的数量、燃烧时间和停止时间显示；并对每个烧嘴的状态进行不同颜色的显示。
Claims (7)
1.一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***，其特征在于：所述自动控制***包括：控制中心、控制模块、温度传感器、辐射管、烧嘴烟道、氧化锆分析仪、热值仪、天然气调节阀、空气调节阀、流量传感器、燃烧控制单元；其中一个天然气调节阀和一个空气调节阀为一组，分别与一个流量传感器相连接，退火炉燃烧段包括初始加热段、终了加热段、均热段；氧化锆分析仪安装在初始加热段的烧嘴烟道上；热值仪安装在天然气总管道上；立式退火炉包括多个烧嘴，每个烧嘴包括一个燃烧控制器，对烧嘴的开关进行控制，实现对燃烧段的加热过程，初始加热段和终了加热段又分成多个燃烧区域，每个燃烧区域各安装一个天然气调节阀和一个空气调节阀以及一个温度传感器；一个均热段的上下部分各安装一个温度传感器；控制模块通过通信网络与氧化锆分析仪、热值仪、温度传感器、流量传感器、天然气调节阀和空气调节阀相连接；所述控制模块接收氧化锆分析仪、热值仪、温度传感器、流量传感器发送的测量数据，并将控制指令发送给天然气调节阀和空气调节阀；氧化锆分析仪测量所述燃烧段的残氧含量，热值仪测量天然气总管的天然气的成分和各成分的含量，并计算得出天然气的热值信号；流量传感器测量天然气和空气的流量，温度传感器测量燃烧段的温度；控制模块接收氧化锆分析仪和热值仪测得的残氧含量信号以及热值信号，流量传感器测得的各燃烧区域的天然气、空气的实际流量，以及温度传感器测得的温度值，经过理论空燃比计算、过剩空气系数计算、空燃比计算、残氧修正量计算、实际使用空燃比计算，对天然气调节阀和空气调节阀发送控制信号，对阀门的开度进行控制，以达到合理的空燃配比；所述控制中心与控制模块、温度传感器、氧化锆分析仪、热值仪、天然气调节阀、空气调节阀、流量传感器、燃烧控制器现场设备实现通信连接，并利用组态软件完成上述现场设备的组态设置，实现对上述现场设备的单独控制和集中显示；
所述控制模块采用on/off的燃烧控制模式，即通过对各个烧嘴进行全开或全关控制的方式，根据区域内的烧嘴数量和每个烧嘴的燃烧能力，通过烧嘴燃烧数量计算、燃烧时间计算和燃烧间隔时间计算，得到各个区域烧嘴燃烧数量、燃烧时间和燃烧间隔时间，并将这些参数发送给各个区域相对应的烧嘴的控制器上；
所述控制中心能获得温度传感器、氧化锆分析仪、热值仪、流量传感器测得的测量数据以及天然气调节阀、空气调节阀以及燃烧控制器的相关控制参数，并可以对天然气调节阀、空气调节阀以及燃烧控制器进行具体的控制参数修改和设置，控制中心也可以获得控制模块的数据，并对控制模块的参数和程序进行编辑。
2.根据权利要求1所述的立式退火炉燃烧段温度自动控制***，其特征在于：所述控制中心采用EI-TEK工控机，操作***为微软Windows Pro 7 SP1；组态软件采用的是西门子Wincc7.0SP3版，用于对工艺流程进行监控画面的组态。
3.根据权利要求1所述的立式退火炉燃烧段温度自动控制***，其特征在于，所述自动控制***包括：
理论空燃比计算单元，根据热值分析仪实际测量得出燃气的成分及各成分的百分比含量，利用测量的各成分与氧气反应的化学反应式，根据5组成分差别较大的天然气，得到所需的空燃比和热值的关系，最后对热值和空燃比进行线性处理，可以计算得出热值在一定范围内时连续对应的理论空燃比；
过剩空气系数计算单元，其执行过剩空气系数计算：μ＝μ0+Δμ+μo2；其中μ0是理论过剩空气系数，Δμ是小流量过剩空气系数补偿，μo2是残氧修正量；所述的残氧修正量为：其中O2.mv是残氧过程值和设定值控制器的输出值，单位为百分比，k1是贡献率，k2是增益系数，Bias是偏差补偿；
空燃比计算单元，其执行空燃比计算：A＝Ao×μ；其中A0是理论空燃比，μ是过剩空气系数；
实际使用空燃比计算单元，其执行实际使用空燃比计算：实际使用空燃比＝理论空燃比*过剩空气系数+残氧快速补偿；所述的残氧快速补偿＝(设定残氧值-残氧过程值)*残氧补偿系数；
烧嘴燃烧数量计算单元，其执行烧嘴燃烧数量计算：m＝W×k；其中W为燃烧所需要的功率，k为所在加热段的相应区域的系数；
燃烧时间计算单元，其执行燃烧时间计算：T1＝W×a+b；其中W为燃烧所需要的功率，a为所在加热段的相应区域的系数，b为所在区域的时间补偿参数；
燃烧间隔时间计算单元，其执行燃烧间隔时间计算：T2＝W×c+d；其中W为燃烧所需要的功率，c为所在加热段的相应区域的系数，d为所在区域的时间补偿参数。
4.一种权利要求1、2或3任意一项所述***的立式退火炉燃烧段温度自动控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：安装控制***的控制中心和现场设备的软硬件，通过以太网络建立控制中心和现场设备之间的通讯，并通过组态软件实现控制中心对现场设备的有效控制；具体的实施步骤如下：
1)安装控制***软件：安装计算机编程终端的操作***、西门子自动化编程软件和监控软件；控制中心采用研华工控机，操作***为微软Windows XP SP3；编程软件采用的是西门子Step 7 V5.4版本，编程软件用于对控制模块进行硬件组态和编程；组态软件采用的是西门子Wincc7.0SP3版，用于对工艺流程进行监控画面的组态；
2)安装控制***硬件：在控制柜内安装与1)中所述编程软件中配置的硬件类型和版本一致的模件和其他控制设备，完成柜内设备之间的硬线连接；对控制模件进行通道设置，选择输入、输出通道的信号类型，并做好记录，应用到编程软件；
3)编程软件：在编程软件中完成对控制模块硬件的相应组态，并且与2)中实际安装的控制模块硬件的类型和版本一致；根据2)中所述的控制模块模件的通道设置、输入和输出类型，对软件进行相应的配置，按照工艺要求完成控制***的编程工作；
4)组态软件：在计算机终端中，利用1)中所述的组态软件进行工艺流程组态，实现对现场设备的控制和参数显示功能；
5)安装现场设备：包括现场的流量计、压力传感器、温度传感器、热值仪、残氧分析仪和调节阀信号检测设备；实现现场设备与控制柜内的端子正确连接；
6)建立通信网络：通过以太网络的连接，把1)中所述编程软件、组态软件、2)中所述控制模块和5)中所述现场设备连接为一个控制***，从而实现控制炉膛内残氧含量所需的硬件和软件基础；设置以太网参数并选择通讯模式，采用ISO通讯方式进行通讯，检测与控制模块相连接的以太网实际连接线路；
7)***通讯：在现场设备安装完成后，根据控制***的要求，实现1)中所述编程软件、组态软件、2)中所述的控制模块和5)中所述现场设备之间的通信功能，完成对现场检测信号、编程软件与组态软件内部地址之间的对应关系；
步骤二、对退火炉中每组天然气和空气调节阀设定一个天然气流量，空气流量根据空燃比进行自动计算；
步骤三、加热开始后，各流量传感器、温度传感器及氧化锆分析仪、热值仪向控制模块发送实时数据；
步骤四、控制模块通过理论空燃比计算、过剩空气系数计算、空燃比计算和实际使用空燃比计算，得出每组天然气与空气比例，采用on/off的燃烧控制模式，即通过对各个烧嘴进行全开或全关控制的方式，根据区域内的烧嘴数量和每个烧嘴的燃烧能力，通过烧嘴燃烧数量计算、燃烧时间计算和燃烧间隔时间计算，得到各个区域烧嘴燃烧数量、燃烧时间和燃烧间隔时间；
步骤五、控制模块将计算得到的各个区域的烧嘴燃烧数量、燃烧时间和燃烧间隔时间发送给各个区域相对应的烧嘴的燃烧控制器；根据烧嘴燃烧数量计算得出天然气的流量设定值，控制模块根据天然气的流量设定值与空气按照实际使用空燃比控制流量数据，并发送给每组调节阀；
步骤六、控制中心将各个现场设备运行状态、控制参数在组态软件上进行显示和监控。
5.根据权利要求4所述的立式退火炉燃烧段温度自动控制方法，其特征在于：步骤四的具体计算如下：
所述的理论空燃比计算：根据热值分析仪实际测量得出燃气的成分及各成分的百分比含量，利用测量的各成分与氧气反应的化学反应式，根据5组成分差别较大的天然气，得到所需的空燃比和热值的关系，最后对热值和空燃比进行线性处理，可以计算得出热值在一定范围内时连续对应的理论空燃比；
所述的过剩空气系数计算：μ＝μ0+Δμ+μo2；其中μ0是理论过剩空气系数，Δμ是小流量过剩空气系数补偿，μo2是残氧修正量；
空燃比计算：A＝Ao×μ；其中A0是理论空燃比，μ是过剩空气系数；
所述的残氧修正量为：其中O2.mv是残氧过程值和设定值控制器的输出值，单位为百分比，k1是贡献率，k2是增益系数，Bias是偏差补偿；
所述的实际使用空燃比计算：实际使用空燃比＝理论空燃比*过剩空气系数+残氧快速补偿；
所述的残氧快速补偿＝(设定残氧值-残氧过程值)*残氧补偿系数；
其中，理论空气过剩系数μ0，由设计确定或由人工输入，1.06≤μ0≤1.18；小流量空气过剩系数0.01≤Δμ≤0.016；A0理论空燃比为8.83:1，由设计或工艺提供；O2.mv是残氧过程值和设定值的控制器输出值，控制器的输出为0-100范围的百分比；系数k1、k2为经验值，0.8≤k1≤0.9；0.8≤k2≤1.0；偏差补偿0.0≤Bias≤0.02；残氧设定值，由操作人员设定；残氧过程值来自现场氧化锆分析仪的检测信号；1.0<残氧补偿系数<1.08；
所述的烧嘴燃烧数量计算：m＝W×k；其中W为燃烧所需要的功率，k为所在加热段的相应区域的系数；
所述的燃烧时间计算：T1＝W×a+b；其中W为燃烧所需要的功率，a为所在加热段的相应区域的系数，b为所在区域的时间补偿参数；
所述的燃烧间隔时间计算：T2＝W×c+d；其中W为燃烧所需要的功率，c为所在加热段的相应区域的系数，d为所在区域的时间补偿参数；
所述的T1的范围值为120≤T1≤20；所述的T2的范围值为10≤T2；所述的m的范围值为20≤m≤10。
6.根据权利要求4所述的立式退火炉燃烧段温度自动控制方法，其特征在于，步骤五的具体实施方法如下：
根据实际使用空燃比，对天然气和空气流量调节阀进行自动残氧含量控制，并最终确定P、I参数和控制限幅的调节过程；其中1台天然气和1台空气调节阀为一组调节阀：
1)P和I参数：对每组天然气和空气调节阀的调节器，由人工设定一个天然气流量，根据设定流量实现对残氧含量的过程控制；在实施时需要一个流量控制选择器，选择器是通过画面的按钮来实现的，其中天然气和空气调节阀P和I参数的范围：0.001≤P≤0.006，30≤I≤80；
2)控制限幅：根据天然气流量过程值、空气流量过程值和调节阀位置反馈，结合工艺确定天然气、空气控制器调节的上、下限值；天然气和空气的流量过程值是对测量流量进行温度和压力补偿后得到，其中，20.0≤天然气调节阀调节范围≤60.0，10.0≤空气调节阀调节范围≤65.0；
3)空燃比范围：根据实际使用空燃比对天然气和空气调节阀进行PID参数调节，实现对实际使用空燃比的利用，并达到工艺所需的控制效果；空燃比的范围为：7.86≤理论空燃比≤9.58；
4)烧嘴燃烧数量：m＝W×k；其中W为燃烧所需要的功率，k为所在加热段的相应区域的系数；
5)燃烧时间：T1＝W×a+b；其中W为燃烧所需要的功率，a为所在加热段的相应区域的系数，b为所在区域的时间补偿参数；
6)燃烧间隔时间：T2＝W×c+d；其中W为燃烧所需要的功率，c为所在加热段的相应区域的系数，d为所在区域的时间补偿参数。
7.如权利要求4所述的立式退火炉燃烧段温度自动控制方法，其特征在于，步骤六具体实施步骤如下：
1)选择控制方式：有一个选择按钮用来选择调节阀的控制方式，即手动和自动的模式切换；***能够实现人工对P和I参数进行修改、调试，有一个按钮来实现对P和I的控制模式选择，即参数投入或不投入模式；
2)过剩空气系数：有一个选择按钮实现过剩空气系数的手动/自动模式切换，根据生产节奏和所加热钢种等因素进行设定，画面中能够人工设定过剩空气系数，也能够自动设定过剩空气系数；
3)实际使用空燃比：有一个选择残氧投入空燃比的手动/自动切换按钮，有一个热值投入空燃比的手动/自动切换按钮，有一个实际使用空燃比的数值显示窗口；
4)热值仪控制模式：选择3)中所述热值自动模式，则计算理论空燃比，使用理论空燃比计算实际使用空燃比；否则选择手动模式，采用人工设定的空燃比作为实际使用空燃比；
5)氧化锆分析仪控制模式：选择3)中所述残氧含量自动模式，依据设定残氧含量和残氧含量过程值计算所需的修正量；否则选择手动模式，修正量为零；
6)实际界面内容：显示的数据内容有天然气热值、理论空燃比、残氧过程值、残氧设定值、实际使用空燃比和残氧快速补偿；
7)温度控制模式：有一个选择燃烧控制单元的投入手动/自动切换按钮，有一个on/off模式选择按钮，有一个区域温度控制模式按钮，表示每个区域根据温度反馈值作为自动控制本区域的温度；有一个带钢温度控制模式选择按钮，表示所有区域的温度控制是以该加热段的出口温度值为参考值；
8)空燃比投入：每个温度控制区域有一个弹出画面，有一个空燃比人工设定值，有一个空燃比实际值；有一个空燃比投入手动/自动的按钮，手动表示人工设定空燃比，自动表示根据氧化锆分析仪得出的实际空燃比为投入值；
9)燃烧控制单元的显示内容：有一个弹出的燃烧控制单元的显示状态画面，包括电流、火焰检测信号、燃气阀的控制状态和故障信号；
10)燃烧画面：每个控制区域有一个弹出画面，包括该区域的燃烧烧嘴的数量、燃烧时间和停止时间显示；并对每个烧嘴的状态进行不同颜色的显示。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610007364.1A CN105546572B (zh) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | 一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610007364.1A CN105546572B (zh) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | 一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***及其方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105546572A CN105546572A (zh) | 2016-05-04 |
| CN105546572B true CN105546572B (zh) | 2018-03-27 |
Family
ID=55825954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610007364.1A Active CN105546572B (zh) | 2016-01-06 | 2016-01-06 | 一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105546572B (zh) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106544048A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-03-29 | 北京神雾环境能源科技集团股份有限公司 | 控制辐射管通断时间的蓄热式快速热解炉温度控制方法 |
| CN106521110B (zh) * | 2016-11-07 | 2018-12-14 | 北京首钢股份有限公司 | 一种退火炉燃烧的控制方法及装置 |
| CN106435160B (zh) * | 2016-11-22 | 2018-11-09 | 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 | 一种退火炉内温度控制方法及*** |
| CN106906339B (zh) * | 2017-02-22 | 2018-06-22 | 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 | 一种热镀锌退火炉空燃比修正方法 |
| CN109297314A (zh) * | 2017-07-25 | 2019-02-01 | 宝钢工程技术集团有限公司 | 应用于集中排烟式工业炉窑的精确控温装置 |
| CN107971045A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-05-01 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种通用立式活化炉*** |
| CN108277337A (zh) * | 2018-02-27 | 2018-07-13 | 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 | 一种连续立式退火炉控制方法 |
| CN108458486B (zh) * | 2018-04-13 | 2024-06-18 | 安徽工业大学 | 一种热风炉燃烧自动控制***及其控制方法 |
| CN108594782B (zh) * | 2018-06-28 | 2023-11-28 | 苏州鼎佳炉窑科技有限公司 | 周期式铝卷材氮气退火炉智能化自诊断*** |
| CN108977649B (zh) * | 2018-08-01 | 2020-06-26 | 首钢智新迁安电磁材料有限公司 | 一种天然气退火炉的环保控制方法 |
| CN109489064A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-03-19 | 马鞍山钢铁股份有限公司 | 一种轧钢加热炉燃烧控制装置及控制方法 |
| CN111854457B (zh) * | 2019-04-25 | 2022-04-08 | 中冶长天国际工程有限责任公司 | 一种石灰窑供热控制方法、装置及*** |
| CN110953895B (zh) * | 2019-12-24 | 2021-12-03 | 攀钢集团西昌钢钒有限公司 | 一种脉冲式加热炉的标定方法 |
| CN114437843B (zh) * | 2020-11-03 | 2022-12-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种天然气处理过程的控制***及方法 |
| CN112859961B (zh) * | 2021-01-13 | 2022-05-31 | 首钢京唐钢铁联合有限责任公司 | 加热炉及加热炉炉温的控制方法和控制*** |
| CN113339792A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-09-03 | 北新集团建材股份有限公司 | 一种干燥机燃气***及其控制方法 |
| CN113739591A (zh) * | 2021-08-31 | 2021-12-03 | 襄阳鑫明宇光电科技有限公司 | 一种退火炉温度调节控制*** |
| TWI788037B (zh) * | 2021-10-01 | 2022-12-21 | 中國鋼鐵股份有限公司 | 控制閥分析系統 |
| CN115650556A (zh) * | 2022-10-25 | 2023-01-31 | 青岛融合新材料科技有限公司 | 一种玻璃生产窑炉温度前馈控制***及其控制方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04308044A (ja) * | 1991-04-02 | 1992-10-30 | Nippon Steel Corp | 加熱炉の燃焼制御方法 |
| CN203128624U (zh) * | 2013-03-07 | 2013-08-14 | 德阳益达机电热处理有限公司 | 自动化热处理*** |
| CN103305683A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-09-18 | 首钢总公司 | 一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制***及其方法 |
| CN203728881U (zh) * | 2014-01-26 | 2014-07-23 | 山东省金圣隆机械有限公司 | 一种多区控制燃气热处理炉 |
| CN104017981A (zh) * | 2014-06-05 | 2014-09-03 | 河北钢铁股份有限公司唐山分公司 | 一种蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺 |
| CN104451119A (zh) * | 2014-10-27 | 2015-03-25 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种台车式燃气热处理炉温控***及温控方法 |
| CN104633698A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-05-20 | 北京首钢自动化信息技术有限公司 | 一种蓄热式加热炉残氧含量自动控制***及其方法 |
| CN104911330A (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-16 | 中国兵器工业新技术推广研究所 | 燃气式辊底炉的温度控制方法及装置 |
-
2016
- 2016-01-06 CN CN201610007364.1A patent/CN105546572B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04308044A (ja) * | 1991-04-02 | 1992-10-30 | Nippon Steel Corp | 加熱炉の燃焼制御方法 |
| CN203128624U (zh) * | 2013-03-07 | 2013-08-14 | 德阳益达机电热处理有限公司 | 自动化热处理*** |
| CN103305683A (zh) * | 2013-05-28 | 2013-09-18 | 首钢总公司 | 一种低功率下连续退火炉烧嘴燃烧的控制***及其方法 |
| CN203728881U (zh) * | 2014-01-26 | 2014-07-23 | 山东省金圣隆机械有限公司 | 一种多区控制燃气热处理炉 |
| CN104017981A (zh) * | 2014-06-05 | 2014-09-03 | 河北钢铁股份有限公司唐山分公司 | 一种蓄热式辊底加热炉的连铸板坯加热工艺 |
| CN104451119A (zh) * | 2014-10-27 | 2015-03-25 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种台车式燃气热处理炉温控***及温控方法 |
| CN104633698A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-05-20 | 北京首钢自动化信息技术有限公司 | 一种蓄热式加热炉残氧含量自动控制***及其方法 |
| CN104911330A (zh) * | 2015-05-28 | 2015-09-16 | 中国兵器工业新技术推广研究所 | 燃气式辊底炉的温度控制方法及装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105546572A (zh) | 2016-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105546572B (zh) | 一种立式退火炉燃烧段温度自动控制***及其方法 | |
| CN104633698B (zh) | 一种蓄热式加热炉残氧含量自动控制***及其方法 | |
| CN102364252B (zh) | 加热炉智能双交叉限幅燃烧自动控制方法 | |
| CN101182926B (zh) | 一种在线炉燃料流量控制装置 | |
| CN101270880B (zh) | 燃烧加热炉的空气燃料比控制*** | |
| DE3888327T2 (de) | Brennstoffbrennereinrichtung und ein Kontrollverfahren. | |
| CN101876449B (zh) | 加热炉内氧量气氛场的控制方法 | |
| CN103019097A (zh) | 一种轧钢加热炉优化控制*** | |
| CN105423334B (zh) | 热风炉燃烧过程智能控制***及方法 | |
| US3954433A (en) | Method of and apparatus for coordinating the application of heat to a melt from sources above and below the melt surface | |
| CN107327870A (zh) | 加热炉智能精确燃烧控制*** | |
| CN107429915B (zh) | 用于可控地运行加热的工业炉的方法、调控装置和工业炉 | |
| CN107091577A (zh) | 一种在线式线性比例控制燃烧***及其控制方法 | |
| CN105247308B (zh) | 运行蓄热式加热的工业锅炉的方法、控制装置和工业锅炉 | |
| CN105400951B (zh) | 一种用于硅钢退火的加湿混合控制***及其控制方法 | |
| CN103499101B (zh) | 一种三元点火炉炉膛温度调节方法及装置 | |
| CN111534682A (zh) | 一种基于流量控制的脉冲式加热炉空燃比控制方法及装置 | |
| CN103471393B (zh) | 一种高炉煤气双预热点火炉温度控制方法及装置 | |
| CN103499212B (zh) | 一种二元点火炉炉膛温度调节方法及装置 | |
| CN105130166A (zh) | 用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧*** | |
| CN107557528A (zh) | 一种钢液温度调控方法及其装置 | |
| CN205045979U (zh) | 用于岩棉熔体温度多点精确控制的纯氧燃烧*** | |
| CN206974215U (zh) | 一种在线式线性比例控制燃烧*** | |
| CN103017158A (zh) | 烟气烘炉自动控制*** | |
| CN103403454A (zh) | 用于控制燃烧锅炉中的燃烧的方法和装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Wang Yankai Inventor after: Ma Guiyan Inventor after: Peng Weige Inventor after: Jia Lei Inventor after: Wang Xin Inventor after: Song Pengyu Inventor after: Lu Xufei Inventor after: Zhang Honglei Inventor after: Zu Huaili Inventor after: Qi Baojie Inventor before: Wang Yankai Inventor before: Peng Weige Inventor before: Jia Lei Inventor before: Wang Xin Inventor before: Song Pengyu Inventor before: Lu Xufei Inventor before: Zhang Honglei Inventor before: Zu Huaili |
|
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170608 Address after: 100041 Shijingshan District stone road, No. 1, Beijing Applicant after: Beijing Shougang Automation Information Technology Co., Ltd Applicant after: Beijing Huaxia Shouke Technology Co., Ltd. Address before: 100041 Shijingshan District stone road, No. 1, Beijing Applicant before: Beijing Shougang Automation Information Technology Co., Ltd |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |