加热炉燃烧系统自动化控制方案探讨

周有利

益阳职业技术学院湖南益阳413049

摘要：加热设备是人民生活中在抗寒中的必要设备。在热水锅炉、暖气锅炉的运用中只能不断的提高燃料和空气的配比，能达到更加好的效果。山武智能调节系统（DMC50）采用智能优化控制、调节燃气和空气配比，加热炉控制提出了典型的控制方案。

关键词：工业自动化组态方案

一、概述

工业生产和人民生活中都要普遍用到加热设备。工业生产中利用加热炉对生产原料或换热介质进行加热，人民生活中的热水锅炉、暖气锅炉等都离不开加热炉的应用。早期的加热炉选用直接燃煤较多，由于燃煤对环境污染严重，因此燃煤加热系统逐渐被取缔，代之以燃气。而对然气燃烧来说，其充分燃烧的关键在于合理的燃气和空气比，为了节约能源和进一步保护环境，山武智能调节系统（DMC50）采用智能优化控制、合理调节燃气和空气配比，为燃气加热炉控制提出了典型的控制方案。

二、软硬件设置

本系统在计算机上运行CPA通用监控系统支撑软件，具有强大的数据采集和处理能力、完善的事件和报警处理机制、友好的动画界面制作、开放的数据接口和网络等功能。硬件采用山武智调节系统（DMC50），计算机设定控制参数，处理复杂的数据运算、存储及查询等功能，调节模块（DMC50）内运行设定的控制逻辑程序，完成控制功能。

三、控制系统技术分析与设计

1、温度控制部分

煤气和空气配比是控制系统的难点。煤气燃烧需有足够的空气助燃。否则，煤气燃烧不充分，就会积碳,有损炉子寿命;生成一氧化碳等有害气体，放空会给大气造成污染；煤气燃烧利用效率低，则会造成煤气浪费，造成经济损失。但空气进炉量也不是越大越好，因为空气进炉是由鼓风机做动力的，空气进炉量越大，鼓风机负荷就越大，损耗设备寿命;过剩的空气形成的尾气会带走大量的热,降低热利用率;还可能吹灭小的燃烧火焰，煤气燃烧也不稳定。这就要求有一个合理配比。

如何才能确保进炉煤气在任何情况下均能充分燃烧呢？我们在综合原有两套方案的基础上引入了选择性调节。如下所示原理框图：

2、煤气管道压力控制

根据贵方煤气生产及供应的实际情况，煤气供应厂所供应的煤气量是不稳定的，对此我们设计了煤气压力控制回路以保证生产的安全，其控制原理及方式如下：

煤气压力设值如下三种报警及警戒状态：

a、煤气压力极低限PLL。一旦出现此状态则立即关闭煤气切断阀和空气切断阀（如有）或把煤气调节阀和空气调节阀立即调到零开度，加热炉自动熄火，并在电脑屏幕上出现报警信息，提示操作员通知供气单位。

b、煤气压力低限PL。一出现此状态则温度调节器失效，启动煤气压力调节回路，并在电脑上通知操作员，当调节到煤气压力高于PL（暂定约高20%），再启动温度调节回路，电脑煤气压力低提示信息消息。

c、煤气压力高限PH。一旦出现此状态则温度调节器失效，启动煤气压力调节回路使煤气压力低于PH（暂定约低20%），在此过程中如炉膛温度太高（高于设定值），则提示操作员打开炉门散热，再启动温度调节回路。其调节回路如下图所示：

d、煤气压力高限PHH。在c状况下仍出现压力升高时，如温度达到PHH，则输出报报警信号并提示操作员通知煤气站减少煤气生产量。

5、联锁控制

当不利情况引起空气不足时，应使炉子自动灭火，我们在设计中增加了两个运算模块，将测量的空气流量和煤气流量做除法得出比例常数，与预定的最小比例常数（我们定为4）相比较，当该得出的比例常数小于4值时，由控制站输出相应的联锁信号，控制煤气电磁阀关闭，从而使燃烧炉灭火。

6、手操及后备仪表部分

本系统设置后备显示仪表和手操器，万一当计算机自动控制不能满足要求时，操作员可以通过手操器来操作煤气和空气调节阀，操作员的一次的连续调节量不能超过设定值。

四、控制系统的软件功能

1、数据采集和操作控制

加热炉的各项数据输入调节器DMC50，实现PID闭环回路调节控制和运算、联锁逻辑。计算机上应用CPA通用监控系统支撑软件，设置形象逼真的动态画面，以数值和曲线等方式显示DMC50的采集数据和控制效果、工艺流程，并通过设定界面调整PID设置参数和控制给定值。

2、数据记录与报表

通过对历史数据的查询，可分析生产的运行控制效果，实时调整控制参数，可以分析系统联锁原因和生产重大故障。

3、系统安全

为保证开发的工程，用户可以自定义密码、加密锁序列号两种方式加密，避免工程组态的任意修改和泄密；为保证安全生产和操作系统运行的连续性，可通过不同权限的操作用户登陆，锁定操作运行环境不被随意退出，重要生产设定参数不被随意改动。

五、结束语

此方案在常规控制的基础上，通过引入选择性调节，使燃料与空气的比例控制克服传统控制模式不完全燃烧的缺点.用调节器DMC50在加温度时先加空气后加燃料，在减溫时先减燃料后减空气。使燃料得到完全燃烧。燃料和空气比保持在1:5。既实现了自动控温，又保证了空气、燃气的入炉最佳比例，使燃气能充分燃烧、高效供热，避免了能源浪费，减小了环境污染。

参考文献

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作者简介

周有利，74.12男湖南安化人，讲师，益阳职业技术学院生物信息工程系教师。研究方向：计算机教育工业自动化控制组态