燃气工业窑炉炉内温度的智能控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108895854A(43)申请公布日2018.11.27(21)申请号201810357508.5(22)申请日2018.04.20(71)申请人杭州电子科技大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区2号大街(72)发明人李强严义戴钧(74)专利代理机构杭州君度专利代理事务所(特殊普通合伙)33240代理人朱月芬(51)Int.Cl.F27D19/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称燃气工业窑炉炉内温度的智能控制方法(57)摘要本发明公开了一种燃气工业窑炉炉内温度的智能控制方法。本发明方法通过对电动比例阀进行闭环控制，实现窑炉炉内温度的精确控制。首先通过热电偶温度传感器将采集到的温度值转换为电流值，将电流值输入至窑炉控制器，控制器中的AD转换模块将电流模拟信号转换为数字信号，根据温度表中温度值与电流值的对应关系控制电动比例阀的开度；采用带死区的增量式PID控制模块，将窑炉温度预设值与当前温度采样值的偏差值最为PID控制的输入值，PWM的脉冲宽度作为PID控制的输出值；根据脉冲宽度值的正负控制电动比例阀开度的位置。本发明通过电动比例阀实现了窑炉温度的自动精确控制，减少了人为因素对产品质量的干扰，达到了智能化工业控制的效果。CN108895854ACN108895854A权利要求书1/2页1.燃气工业窑炉炉内温度智能控制的方法，其特征在于包括如下步骤：步骤(1)、在窑炉顶部安装热电偶温度传感器，将炉内温度的电流信号送至窑炉控制器；步骤(2)、窑炉控制器将温度的电流信号转换为数字信号；之后查找温度分度表获取炉内实际的温度值，并将该值输出到增量式PID控制模块进行处理；步骤(3)、采用增量式PID控制方法，将窑炉的预设温度与当前采集温度的差值e(k)作为PID控制的输入值，比例阀开度控制量的增量Δu(k)作为PID控制的输出值；PID控制方法为：Δu(k)＝KpΔe(k)+Kie(k)+Kd[Δe(k)-Δe(k-1)]其中，Δu(k)为比例阀开度控制量的增量，e(k)为预设窑炉温度值与实际温度值的差值，Δe(k)＝e(k)-e(k-1)为温度差值的增量，Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数，k为采样序号，k＝1,2,3…；步骤(4)、计算当前的比例阀开度控制量u(k)，计算方法为：u(k)＝u(k-1)+Δu(k)其中,u(k-1)为上次比例阀开度控制量；窑炉控制器根据u(k)值的大小控制电动比例阀的开度：u(k)越大，增大电流输出至电动比例阀使阀门开度增大，增加燃气进气量；u(k)越小，减小电流输出至电动比例阀使阀门开度缩减，减少燃气进气量。2.根据权利要求1所述的燃气工业窑炉炉内温度智能控制的方法，其特征在于为了实现对燃气工业窑炉温度的精确控制，需要通过温度反馈值来控制比例阀的开度调整燃气的进气量来实现；对窑炉温度值设定两个参数：预设温度st与当前温度的采样值pt；在窑炉烧制过程需要调节温度时，通过st、pt可得知第k次采样时刻的输入偏差值为：e(k)＝st-pt将偏差值e(k)作为PID控制的输入值，比例阀开度控制量的增量Δu(k)作为PID控制的输出值；PID控制方法为：Δu(k)＝KpΔe(k)+Kie(k)+Kd[Δe(k)-Δe(k-1)]其中，Δu(k)为比例阀开度控制量的增量，e(k)为预设窑炉温度值与实际温度值的差值，Δe(k)＝e(k)-e(k-1)为温度差值的增量，Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数，k为采样序号，k＝1,2,3…；再计算当前的比例阀开度控制量u(k)，计算方法为：u(k)＝u(k-1)+Δu(k)其中,u(k-1)为上次比例阀开度控制量；窑炉控制器根据u(k)值的大小控制电动比例阀的开度：u(k)越大，增大电流输出至电动比例阀使阀门开度增大，增加燃气进气量；u(k)越小，减小电流输出至电动比例阀使阀门开度减小，减少燃气进气量。3.根据权利要求1或2所述的燃气工业窑炉炉内温度智能控制的方法使用的窑炉控制系统，其特征在于包括：供应燃气(1)、前端压力传感器(2)、电动比例阀(3)、热电偶温度传感器(4)、窑炉控制器(5)、增量式PID控制模块(6)、温度分度表(7)、AD转换模块(8)、燃气管道(9)和梭式窑(10)，供应燃气(1)经前端压力传感器(2)、电动比例阀(3)，由燃气管道(9)2CN108895854A权利要求书2/2页传输至梭式窑(10)；前端压力传感器，采集源头燃气压力值；反馈供应燃气(1)的压力值，燃气工业窑炉温度控制的前提是供应燃气(1)压力值大于窑炉烧制生产燃气压力最小值；热电偶温度传感器(4)位于梭式窑(10)内，用于将采集燃气窑炉内温