浅谈脉冲燃烧控制技术

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1、评审论文浅谈脉冲燃烧控制技术李青和计量检测中心计控四车间摘要：采用脉冲信号控制烧嘴，使其处于一种间断燃烧的状态，且燃烧时处于满负荷；并通过调节燃烧时间的占空比实现对温度的控制。这种控制技术称为脉冲燃烧控制技术，它具有温场分布均匀、节约能源、系统结构简洁等优点而被广泛应用于工业炉窑。关键词：脉冲燃烧控制工作原理点火控制器占空比1前言传统的连续控制方式通过调节天然气与空气流量大小来控制炉温。由于流量测量精度的不确定性和空燃比不合理等诸多因素的影响，使得炉温控制偏差较大，温场分布不均匀。这样就直接会影响

2、产品质量。随着自动控制技术的迅速发展和数字化时代的来临，一种新型的燃烧控制技术应运而生——脉冲燃烧控制技术。它采用脉冲信号控制烧嘴，使其处于一种间断燃烧的状态，且燃烧时处于满负荷；并通过调节燃烧时间的占空比实现对温度的控制。这种控制方式具有控制精度高、温场分布均匀、节约能源、系统构造简洁等优点而被广泛应用于工业炉窑当中。我公司扁平材车间退火炉采用该技术，现以三号炉为例对其原理及优点作简要分析和说明。2脉冲燃烧控制技术的原理传统的连续控制方式，热电偶检测到的温度以电压值的形式传送给调节器经过PID运

3、算后，输出信号（4-20mA）给电气转换器或电气阀门定位器转换为气压信号控制气动阀门来调节天然气流量以达到控温效果。而脉冲燃烧控制是通过调节燃烧时间的占空比（加温时，燃烧时间长；反之则燃烧时间短）实现温度控制的。在这种控制方式下，烧嘴只处于燃烧或者不燃烧两种状态，天然气流量和压力都事先设置为一个最恰当的固定值，空气流量则通过比例阀调节使空燃比达到最佳状态。这样，烧嘴在燃烧时就始终处于满负荷状态。5以扁平材车间三号退火炉为例，它的温度分为8个区域控制（每个烧嘴对应一个温区）。每个温区控制原理一样，现

4、以任意一个为例加以说明。基于以上原理，那么烧嘴的燃烧在生产过程中将是间断的。所以烧嘴必须配备一个点火控制器来不断的点燃或熄灭烧嘴。那么，点火控制器就是工作在一种开关状态的，所以它需要一个开关量（脉冲信号）来对其控制。所以在调节器的选择上，选用了具有脉冲输出功能的欧陆3504。由此，可将系统原理用图1表示。炉体TE特TCTRE电磁阀电磁阀比例阀烧嘴点火控制器mv图12.1温度控制的实现我们知道在脉冲燃烧控制系统中，温度控制是通过调节燃烧时间的占空比实现的。而燃烧时间的占空比归根到底是由调节器的输出脉

5、冲时序决定的。也就是说需要加温时，调节器输出脉冲高电平多，降温时，低电平多。调节器是根据输入值与设定值的差距经过PID运算来确定输出脉冲时序。例如要将炉温由0℃升到800℃。在最初阶段，输出基本全为高电平，烧嘴一直满负荷运行，随着温度接近设定值，脉宽越来越小。可用图2表示如下：0℃800℃图252.2点火控制器对烧嘴的控制调节器脉冲输出信号是给点火控制器的，那么点火控制器控制烧嘴的过程是如何的呢？当点火控制器接收到高电平信号时，首先会打开天然气和助燃空气管道的电磁阀，让两种气体进入。并同时通过点火

6、变压器输出的到点火电极来完成点火过程。如果点火不成功，检测电极不能检测到火焰，那么控制器会启动保护功能关断两个电磁阀使天然气和助燃空气不再进入炉体。当点火控制器接收到低电平信号时，则直接关断电磁阀让火焰熄灭。3.脉冲燃烧控制技术的优点脉冲燃烧控制技术与传统的连续控制相比，具有温场分布均匀、节约能源、系统结构简洁等优点。3.1空燃比优势空燃比并不是线性关系，而是一条曲线，以往在连续控制系统中，采用一台比例跟随器，使助燃空气的流量与燃气的流量成固定的比例，但这种方法很难找到一个最佳空燃比值，有时还会将

7、助燃空气的富余量留得很大，达不到最佳的节能和控制过剩氧含量(或过剩空气系数)的要求。而采用脉冲燃烧控制方式，它燃烧时就一种状态，流量、压力都是很稳定的，可以在烧嘴燃烧时通过烟气含量分析仪准确找到处于满负荷状态下的空燃比关系值，一次性调好即可投运，使燃烧效果达到最佳，并且炉内气氛达到工艺要求，运行时只需保持燃气和助燃空气压力的稳定就可以达到控制效果。这样，大大提高了燃烧效率，降低了能耗，提高了产品质量。3.2温场分布均匀温场分布均匀与否直接关系到产品质量，而在连续控制方式下，炉内温场靠火焰火焰辐射，

8、离火焰近的地方温度高，离火焰远的地方温度低。它们之间的温差也较大。另外，烧嘴未满负荷燃烧时，气体流量很小，使气体流速很低，火焰形状不好，温差较大。而脉冲燃烧控制下，烧嘴燃烧时始终处于满负荷状态，燃气流速和火焰形状都出于最佳。燃气流速快，使周围形成负压，炉内形成环流，两侧烧嘴交替燃烧还可使炉内气体充分搅拌。这样，温场均匀性就大大提高。3.3系统构造简洁5连续控制系统中，除温度以外，压力、流量也必须参与检测和控制。这样就使整个系统复杂且成本高。而脉冲燃烧控制系统中，压力、流量都都不需要