焦爐溫度和壓力自動監測的烘爐控制系統的製作方法
2023-12-03 04:15:01
專利名稱：焦爐溫度和壓力自動監測的烘爐控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及焦爐烘爐控制技術領域，尤其涉及一種焦爐溫度和壓力自動監測的烘爐控制系統。
背景技術：
烘爐工藝是焦爐由施工向投產過渡的重要而複雜的技術過程，烘爐的質量好壞直接影響到焦爐的操作和爐齡，因此必須嚴格按制定的烘爐計劃進行焦爐的升溫管理。烘爐過程中需要對焦爐進行溫度監測，在焦爐內設有大量的監測點，熱電偶將各監測點的溫度信號檢測並記錄，每隔一定周期測量一次，這些點設置在管理火道、直行、蓄頂、篦子磚等處，操作人員根據爐溫變化的趨勢，繪出管理火道的升溫曲線，及時調節燃氣壓力，避免爐溫偏高或偏低現象的發生，保證升溫嚴格按計劃進行。常規烘爐操作具有以下的特點1)測量點多，以溫度、壓力、爐體膨脹為主要檢測目標。2)測量點分散，分布於全焦爐。3)數據處理量大，統計、分析項目多，記錄繁雜費時。4)對爐溫的控制、煤氣壓力、煙道吸力的調整全部採用人工操作。因此一座焦爐的烘爐操作需要大量人力參與，因人工主觀因素影響和檢測的不及時及大量的手工操作，使大量的檢測數據失去時效性和準確性，這樣的數據對焦爐的操作已經意義不大，直接造成烘爐質量的下降。為了克服人工操作的不足，目前有一些計算機烘爐系統投入運行，但普遍都只停留在對溫度進行自動檢測的水平上，對烘爐中的壓力沒有實現自動檢測和控制，而且仍沿用落後的、大量的手工調整方式，不能及時在線對各看火孔壓力，機側、焦側煤氣壓力、煙道吸力進行檢測和實時的調整。現有的計算機烘爐系統，對所採集的數據未進行充分的利用和統計分析，在數據的直觀化和可操作性方面都有欠缺。
發明內容
本發明的目的是提供一種焦爐溫度和壓力自動監測的烘爐控制系統，克服現有技術的不足，結合焦爐烘爐的特點和計算機系統的優勢，全面採集烘爐過程中的溫度和壓力數據，提高數據的利用率和實時性，實現烘爐過程的自動控制；對採集的數據進行統計、計算和分析，使其對烘爐過程更具有指導性和操作性；配置煤氣壓力和煙道吸力自動調節控制裝置使烘爐這項傳統的工藝方式實現自動化。為解決上述技術問題，本發明的技術方案是焦爐溫度和壓力自動監測的烘爐控制系統，包括溫度數據檢測模塊、壓力數據檢測模塊、計算機操作站和壓力控制調節執行機構，計算機操作站內設有實時動態資料庫，計算機操作站分別與溫度數據檢測模塊、壓力數據檢測模塊、壓力控制調節執行機構相連接， 計算機操作站執行烘爐在線指導控制策略，可自動進行煤氣壓力及煙道吸力控制調整並離線給出指導調整方案；所述溫度數據檢測模塊與熱電偶相連，熱電偶按需要分布在整個焦爐的爐頂，機側和焦側的各溫度監測點上；所述壓力數據檢測模塊與壓力檢測儀表相連，壓力檢測儀表按需要分布在焦爐的各看火孔、機側煤氣支管、焦側煤氣支管、煤氣總管和焦側煙道、機側煙道和總煙道中；所述壓力控制調節執行機構包括自動調節閥和煙道閘板開度調節機構，所述自動調節閥分別設置在機側煤氣支管、焦側煤氣支管和煤氣總管中，所述煙道間板設置在總煙道中；所述計算機操作站內植入焦爐烘爐控制程序，所述焦爐烘爐控制程序包括數據採集步驟和數據的統計計算分析步驟，數據採集步驟包括溫度採集和壓力採集兩個平行的子步驟，針對分布在焦爐各處的熱電偶和壓力檢測儀表，順序採樣；數據的統計計算分析步驟分別針對機側火道溫度、焦側火道溫度、直行火道溫度、箅子磚溫度和看火孔壓力，計算機側、焦側各自溫度、壓力的總平均值，爐柱膨脹量、膨脹率、鋼柱曲度、松放量的中間統計計算數據和最終統計數據；動態資料庫接收的數據包括採集的實時溫度和壓力數據、人工錄入的數據、中間統計計算數據和最終統計數據；所述計算機操作站還包括動態監測火道溫度報警及操作曲線計算顯示步驟、焦爐高向溫度比例分析及動態烘爐升溫曲線計算顯示步驟、焦爐烘爐動態綜合記錄和分析報表的輸出顯示步驟、焦爐烘爐離線指導方案的調整和顯示步驟。所述數據採集步驟還包括自動檢測斷偶子步驟和剔除相應點數據子步驟，使自動檢測的數據在進動態資料庫前都逐點得到檢查，保證數據的可靠合理。與現有技術相比，本發明的有益效果是1)數據採集系統中不只是溫度採集，同時具有壓力自動監控，將影響烘爐質量的重要因素「壓力」考慮在監測系統內，並對壓力實現自動調節，其控制方法上是獨有的創新；2)系統的數據處理以動態資料庫為核心，不同於現有的電子表格處理方式，數據的查詢、分析、統計運算速度更快、處理量更大，畫面監控形式更豐富多彩，而且易於編制；3)在統計算法上更加完整全面，與烘爐工藝的結合更實用方便；在烘爐信息的表達上可大量表達實時動態的信息，準確及時反映當前的烘爐爐況，以各種表格、曲線和綜合分析數據表形式在屏幕和印表機上輸出；4)獨有的離線指導的子程序，可自動進行煤氣壓力及煙道吸力控制調整並離線給出指導調整方案；5)本系統已成功運行，是目前最為完整和先進的烘爐系統，使用該系統可節省大量烘爐操作人員，減輕操作人員的勞動強度，減少在惡劣環境下的操作時間，使他們的精力更集中在烘爐工藝過程的總體把握上，對提高焦爐烘爐質量，提高操作效率和安全操作具有十分重大意義。
圖1是本發明硬體配置示意圖；圖2是本發明焦爐烘爐控制程序程序流程示意圖3是本發明的焦爐烘爐實施例立體效果圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明見圖1，是本發明焦爐溫度和壓力自動監測的烘爐控制系統硬體配置示意圖，包括溫度數據檢測模塊、壓力數據檢測模塊、計算機操作站和壓力控制調節執行機構，計算機操作站內設有實時動態資料庫，計算機操作站分別與溫度數據檢測模塊、壓力數據檢測模塊、 壓力控制調節執行機構相連接，計算機操作站執行烘爐在線指導控制策略，可自動進行煤氣壓力及煙道吸力控制調整並離線給出指導調整方案；溫度數據檢測模塊與熱電偶相連， 熱電偶按需要分布在整個焦爐的爐頂，機側和焦側的蓄頂、篦子磚等各溫度監測點上；壓力數據檢測模塊與壓力檢測儀表相連，壓力檢測儀表按需要分布在焦爐的各看火孔、機側煤氣支管、焦側煤氣支管、煤氣總管和焦側煙道、機側煙道和總煙道中；壓力控制調節執行機構包括自動調節閥和煙道間板開度調節機構，自動調節閥分別設置在機側煤氣支管、焦側煤氣支管和煤氣總管中，煙道間板設置在總煙道中。見圖2，是本發明計算機操作站內植入的焦爐烘爐控制程序流程示意圖，焦爐烘爐控制程序包括數據採集步驟和數據的統計計算分析步驟，數據採集步驟包括溫度採集和壓力採集兩個平行的子步驟，針對分布在焦爐各處的熱電偶和壓力檢測儀表，順序採樣，採樣周期1分鐘，採樣順序按檢測模塊序號依次進行；數據的統計計算分析步驟分別針對機側火道溫度、焦側火道溫度、直行火道溫度、箅子磚溫度和看火孔壓力，計算機側、焦側各自溫度和壓力的總平均值，爐柱膨脹量、膨脹率、鋼柱曲度、松放量的中間統計計算數據和最終統計數據；動態資料庫接收的數據包括採集的實時溫度和壓力數據、人工錄入的數據、中間統計計算數據和最終統計數據；計算機操作站還包括動態監測火道溫度報警及操作曲線計算顯示步驟、焦爐高向溫度比例分析及動態烘爐升溫曲線計算顯示步驟、焦爐烘爐動態綜合記錄和分析報表的輸出顯示步驟、焦爐烘爐離線指導方案的調整和顯示步驟。數據採集步驟還包括自動檢測斷偶子步驟和剔除相應點數據子步驟，使自動檢測的數據在進動態資料庫前都逐點得到檢查，提高數據的有效性，保證數據的可靠合理，並通過這種自診斷報警及時更換有問題的熱電偶。本發明選用的紫金橋工業控制組態軟體能提供豐富的畫面功能和腳本製作功能， 據此即可編制出動態的監視畫面，這些畫面為三大類；一是動態數據實時監視和報警、查詢畫面，二是數據錄入、分析畫面，三是監控操作畫面，如1)焦爐管理動態監測火道溫度、報警及操作曲線畫面；2)焦爐高向溫度比例分析及動態烘爐升溫曲線畫面；3)焦爐橫牆實時溫度監測、報警及查詢畫面；4)焦爐直行實時溫度監測、報警及查詢畫面；5)焦爐蓄熱室頂部實時溫度監測、報警及查詢畫面；6)焦爐篦子磚實時溫度監測、報警及查詢畫面；7)焦爐抵抗牆實時溫度監測、報警及查詢畫面；8)焦爐分、總煙道實時溫度監測、報警及查詢畫面；
9)焦爐爐頂看火孔實時壓力監測、報警及查詢畫面；10)焦爐烘爐煤氣管道實時壓力監測、報警及查詢畫面；11)焦爐烘爐煙道吸力實時壓力監測、報警及查詢畫面；12)焦爐烘爐煤氣壓力監控操作畫面；13)焦爐烘爐動態綜合記錄、分析報表和畫面；14)焦爐爐體膨脹數據錄入、記錄報表和畫面；15)焦爐爐體鋼柱測量數據錄入、記錄報表和畫面；16)焦爐小煙道溫度數據錄入、記錄報表和畫面；17)焦爐烘爐計劃升溫溫度設定和修正表畫面；18)焦爐烘爐離線指導調整方案畫面。見圖3，是本發明的焦爐烘爐實施例立體效果圖，在計算機操作站上分別顯示採集的各種實時數據和動態統計表和歷史趨勢曲線、烘爐升溫曲線，錄入採集的輔助數據、操作畫面等，另外配置一臺印表機定時自動列印各種統計報表。溫度數據檢測模塊十臺，每臺可採集32路的熱電偶，286支熱電偶分布在整個焦爐爐頂、機側和焦側；同時對焦爐的每個看火孔壓力、機側煤氣支管、焦側煤氣支管、煤氣總管和煙道的壓力進行檢測，壓力檢測儀表共134點，共需五臺壓力數據檢測模塊，所有檢測的實時數據經總線網絡傳送至計算機操作站。本系統一部分針對煤氣總管1，機側煤氣支管2和焦側煤氣支管3的壓力進行自動控制，目的是在烘爐期間，焦爐4通常不能正常的工作，提供的煤氣量不穩定，煤氣壓力變化較大，嚴重影響烘爐的質量，還加大人工的勞動強度，此時通過穩定煤氣總管壓力，適時的自動調整機側煤氣支管和焦側煤氣支管的壓力來達到計劃烘爐曲線所要求的溫度，控制的執行機構為隔爆電動調節閥9 ；另一部分的控制是針對煙道吸力的調節，即機側煙道6、 焦側煙道7和總煙道5的吸力，它們通過設置在煙道內的煙道閘板8的開度實現。本系統根據採集的大量溫度、壓力數據，通過各種統計算法分別得到各種統計數據，進而得到焦爐烘爐過程中的溫度高向比例分析結果、烘爐升溫曲線、烘爐工藝中的壓力制度表、計劃升溫曲線與當前烘爐升溫曲線對比的正負偏差等一系列統計分析結果，提供給操作人員制定出當前工況下的烘爐溫度調整方向。例如；烘爐中出現焦爐頂部溫度大於下部溫度，使高向比例係數較低，且煙道吸力較小，同時機焦兩側吸力偏差也大，爐頂看火孔壓力低時，說明爐氣不暢、熱負荷不夠，應加大爐內熱負荷供給，同時調節機側和焦側底的那一側煙道閘板開度增大，提升該側的吸力。 總之通過系統程序的烘爐調整在線指導控制策略，壓力系統就可自動進行調整並離線給出指導調整方案。
權利要求
1.焦爐溫度和壓力自動監測的烘爐控制系統，其特徵在於，包括溫度數據檢測模塊、壓力數據檢測模塊、計算機操作站和壓力控制調節執行機構，計算機操作站內設有實時動態資料庫，計算機操作站分別與溫度數據檢測模塊、壓力數據檢測模塊、壓力控制調節執行機構相連接，計算機操作站執行烘爐在線指導控制策略，可自動進行煤氣壓力及煙道吸力控制調整並離線給出指導調整方案；所述溫度數據檢測模塊與熱電偶相連，熱電偶按需要分布在整個焦爐的爐頂，機側和焦側的各溫度監測點上；所述壓力數據檢測模塊與壓力檢測儀表相連，壓力檢測儀表按需要分布在焦爐的各看火孔、機側煤氣支管、焦側煤氣支管、煤氣總管和焦側煙道、機側煙道和總煙道中；所述壓力控制調節執行機構包括自動調節閥和煙道間板開度調節機構，所述自動調節閥分別設置在機側煤氣支管、焦側煤氣支管和煤氣總管中，所述煙道間板設置在總煙道中；所述計算機操作站內植入焦爐烘爐控制程序，所述焦爐烘爐控制程序包括數據採集步驟和數據的統計計算分析步驟，數據採集步驟包括溫度採集和壓力採集兩個平行的子步驟，針對分布在焦爐各處的熱電偶和壓力檢測儀表，順序採樣；數據的統計計算分析步驟分別針對機側火道溫度、焦側火道溫度、直行火道溫度、箅子磚溫度和看火孔壓力，計算機側、 焦側各自溫度、壓力的總平均值，爐柱膨脹量、膨脹率、鋼柱曲度、松放量的中間統計計算數據和最終統計數據；動態資料庫接收的數據包括採集的實時溫度和壓力數據、人工錄入的數據、中間統計計算數據和最終統計數據；所述計算機操作站還包括動態監測火道溫度報警及操作曲線計算顯示步驟、焦爐高向溫度比例分析及動態烘爐升溫曲線計算顯示步驟、焦爐烘爐動態綜合記錄和分析報表的輸出顯示步驟、焦爐烘爐離線指導方案的調整和顯示步驟。
2.根據權利要求1所述的焦爐溫度和壓力自動監測的烘爐控制系統，其特徵在於，所述數據採集步驟還包括自動檢測斷偶子步驟和剔除相應點數據子步驟，使自動檢測的數據在進動態資料庫前都逐點得到檢查，保證數據的可靠合理。
全文摘要
本發明涉及焦爐烘爐控制技術領域，尤其涉及一種焦爐溫度和壓力自動監測的烘爐控制系統，其特徵在於，包括溫度數據檢測模塊、壓力數據檢測模塊、計算機操作站和壓力控制調節執行機構，計算機操作站內設有實時動態資料庫，計算機操作站分別與溫度數據檢測模塊、壓力數據檢測模塊、壓力控制調節執行機構相連接，計算機操作站執行烘爐在線指導控制策略，可自動進行煤氣壓力及煙道吸力控制調整並離線給出指導調整方案。與現有技術相比，本發明的有益效果是可節省大量烘爐操作人員，減輕操作人員勞動強度，減少在惡劣環境下的操作時間，使他們的精力更集中在烘爐工藝過程的總體把握上，對提高焦爐烘爐質量，提高操作效率和安全操作具有十分重大意義。
文檔編號C10B29/00GK102520747SQ201110377040
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者任鐵良, 吳志敏, 張興無, 張永明, 張鐵軍, 戚亮亮, 李志紅, 田智輝, 黃麗平 申請人:中國三冶集團有限公司工業爐工程公司