一種燃燒加熱控制系統(tǒng)的設(shè)計

鄭益

摘 要：以燃燒加熱控制系統(tǒng)為研究對象，從點火過程、控溫燃燒和安全保護(hù)三個方面設(shè)計了合理的控制流程和控制方案。采用分別設(shè)置點火過程與溫度控制的控制單元，將點火過程平穩(wěn)切換到正常燃燒，安全保護(hù)貫穿整個過程。

關(guān)鍵詞：點火控制器；執(zhí)行機(jī)構(gòu)；快速切斷閥；溫度檢測單元；壓力開關(guān)

0 引言

在工業(yè)生產(chǎn)中，加熱、烘干等與燃燒控制相關(guān)聯(lián)的技術(shù)廣泛應(yīng)用各行各業(yè)。在滿足工藝要求及安全要求的前提下，如何簡單方便地實現(xiàn)燃燒控制，降低投入，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益，是很有研究價值的工業(yè)課題。本文以燃燒加熱控制系統(tǒng)為研究對象，對控制方式進(jìn)行設(shè)計，使之簡單明了，達(dá)到點火易行、燃燒穩(wěn)定、安全保障、維護(hù)方便的效果。

1 點火過程

本燃燒加熱控制系統(tǒng)點火過程動作流程如圖1點火過程動作流程圖所示。系統(tǒng)通過啟動信號，開始整個點火流程。

第1步為預(yù)吹掃，就是開啟燃燒風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一段時間。其作用是將燃燒空間內(nèi)的氣體吹走，以杜絕里面留存的氣體在點火時發(fā)生危險的可能，預(yù)吹掃時間由點火控制器設(shè)定。

預(yù)吹掃時間到后，點火控制器通過外圍控制電路發(fā)出火花塞打火和打開小火管道上的快速切斷閥，即第2步。在此，打火采用變低壓為高壓，通過火花塞進(jìn)行尖端放電或?qū)Φ胤烹?，其所產(chǎn)生火花用以引燃燃?xì)夂涂諝饣旌蠚怏w。此時，小火點燃，火焰檢測器檢測到火焰，同時向點火控制器反饋信號，以便判斷下一步動作。

經(jīng)過延遲一段時間，點火控制器判斷出火焰信號沒有問題，則打開主管道快速切斷閥，通過小火引燃主管道燃?xì)猓吹?步點打火。

如果點火時，或者在整個過程中，火焰檢測器信號不正常，系統(tǒng)關(guān)閉所有控制閥門，僅留鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行吹掃。同時，點火控制器發(fā)出報警信號，提醒使用人員點火或燃燒失敗，進(jìn)行確認(rèn)和修復(fù)處理。

大火點燃后，通過一定的延遲時間，系統(tǒng)將關(guān)斷小火快速切斷閥，開啟溫度調(diào)節(jié)功能，即進(jìn)入控溫燃燒過程。

2 控溫燃燒

控溫燃燒運(yùn)行過程主要由溫度檢測單元、控制單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三部分構(gòu)成一個閉環(huán)控制回路。

溫度檢測單元將溫度信號送入控制單元與溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，控制單元通過PID算法，輸出一個4～20mA電流信號，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以調(diào)節(jié)燃?xì)膺M(jìn)氣量，控制燃燒所得總熱量，從而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。

PID控制算法如下面公式所示：

為避免控溫過程中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障引起溫度過高或者溫度過低，影響設(shè)備使用或者造成產(chǎn)品質(zhì)量低劣，可在控制單元設(shè)定溫度高低報警。在溫度變化過大情況下，可以讓控制單元輸出報警信號，同時給點火控制器送入停止信號，以避免事故發(fā)生，從而減小可能造成的損失。

3 安全保護(hù)

在整個控制系統(tǒng)中，除了前面所述的火焰檢測器和溫度控制單元的高低報警設(shè)計之外，針對安全保護(hù)的設(shè)計還可以添加壓力開關(guān)對鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓和換熱風(fēng)機(jī)風(fēng)壓進(jìn)行檢測，在系統(tǒng)啟動時自檢測外圍附件運(yùn)行是否正常，以保證燃燒控制系統(tǒng)在運(yùn)行前和運(yùn)行中的安全，防止意外事故發(fā)生。此外，系統(tǒng)中大小火的切斷閥應(yīng)選用止回燃的快速切斷閥，且應(yīng)是冗余設(shè)置（如圖2所示），以保證燃?xì)庠O(shè)備故障情況下能快速安全地切斷燃?xì)饣芈?，確保系統(tǒng)的安全等級。

圖中，K1和K2是燃?xì)庵鞴苈房焖偾袛嚅y，KV是溫控執(zhí)行機(jī)構(gòu)（調(diào)節(jié)閥），K3是小火快速切斷閥。點小火時，K1和K3同時打開。

4 總結(jié)

本燃燒控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，控制便捷，安全性能優(yōu)良等特點。在實際故障維護(hù)過程中，主要故障點包括火花塞無法打火、火焰檢測器故障、點火控制器故障、壓力開關(guān)故障等，排查故障點與維護(hù)具有簡單快捷的特點，可以保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)率，以提高生產(chǎn)效率。當(dāng)然，還需要各種工況的大量實踐來檢驗本系統(tǒng)的性能和適應(yīng)性，根據(jù)不同條件做必要的優(yōu)化控制，從而達(dá)到更好的控制效果和目標(biāo)。

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