双交叉限幅控制原理

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1、自动化仪表PROCESSAUTOMATIONINSTRUMENTATION2000Vol.21No.4P.28-30应用可编程数字调节器实现马蹄焰玻璃窑炉自动控制周以琳摘要具体介绍窑炉的燃烧系统中实现双交叉限幅燃烧控制方案，并给出了实现该控制方案的具体方法。关键词：燃烧控制马蹄焰窑炉双交叉控制可编程调节器ImplementingtheAutomaticControlinGlassKilnwithU-shapedFlamebyUsingProgrammableDigitalControllerAbstractTheimplementationofdual-crosslimitcombus

2、tioncontrolstrategyinkilncombustionsystemisintroducedconcretely．Thepracticalmethodofthecontrolstrategyisgiven．Keywords：CombustioncontrolU-shapedflamekilnDual-crosscontrolProgrammablecontroller以重油为燃料的蓄热式马蹄焰窑炉是目前在制瓶工业应用广泛的一种高效窑炉。要保证该窑炉的工作稳定，其窑温、窑压、定时换向燃烧等工艺参数的自动控制是非常重要的，为此笔者设计并实施了以下控制方案：窑炉定时换向燃烧自控

3、系统、窑炉压力调节系统、玻璃液位调节系统、燃油压力、温度及雾化气压力的三稳定调节系统、左右工作部温度调节系统和炉温燃烧控制系统。在上述控制方案中，尤以炉温燃烧控制系统最具关键性，为此重点就该方案的设计要点作简要阐述。1主要控制方案分析及实现方法1．1单交叉限幅燃烧控制方案首先对窑炉的燃烧系统实施了较简单的单交叉限幅燃烧控制方案，该方案是以炉温调节的输出信号A作为主信号对燃料流量和空气流量控制系统的给定值进行设定。具体控制方框图如图1所示。在该控制方式下，燃料流量设定信号qFS总是选择主信号A和现空气流量信号qA经换算和设定发烟区域间隔k1后而求得的发烟临界值，即燃料流量容许信号B的较小

4、值。空气流量设定信号qAS则是主控信号A和现燃料流量信号qF经发烟区域间隔k2的设定后而求得的发烟临界空气流量容许信号C的较大值再乘以换算系统β和空气过剩率μs之后的信号。显然，燃油流量设定值不仅受A的影响，亦受B的影响。同理，二次风设定值不仅受A的影响而且受C的影响。图1单交叉限幅燃烧控制方式系统图图2给出负荷急剧变化时各信号的过渡状态。图2单交叉限幅控制负荷急变时的各信号过渡状态观察图1、图2可知：在最初的正常状态下有A＜B的关系，所以燃料设定信号qFS选择了A，但在负荷急增使A急剧上升后，由于空气流量控制系统的滞后，使得过渡状态下出现B＜A而有qFS＝B，此后若重新进入正常状态，

5、主信号A将再次出现小于B的状态而使qFS＝A。在负荷急剧减少时，A将迅速下降，此时由于空气流量控制系统的滞后而使B呈现大于A的状态所以此与正常状态下一样有qFS＝A。从另一方面来看，由于空气流量控制系统在负荷正常和负荷急剧上升的过渡状态下有A＞C，所以空气流量设定信号将选择高值信号，于是有qAS＝A。当负荷急剧减小时，将由于燃料控制系统的滞后，而在过渡过程中出现A＜C，于是选择高值信号而有qAS＝C，再度进入正常状态时又将出现A＞C，而有qAS＝A。综上所述可以看到，实际的空气过剩率μ在正常状态下与设定值μs相等，但在负荷急增的过渡状态下，将下降到μs(1－k1)（设定时k1＝k2）而

6、在负荷急降时，空气过剩率μ的上升量仅取决于燃料系统和空气系统的响应速度之差。系数设定一般取k1＝k2＝3％～5％，空气过剩率μs的设定应使μs(1－k1)与燃烧发烟限制值相吻合，具体数值可在现场整定，变换系数β可根据所选的变送器量程上限求得，有3式中：qF，max为燃料流量测量范围上限，Nm／h；qA，max为空气流量测量范333围上限，Nm／h；a为燃料的单位理论空气量，Nm／m。单交叉方案投运后，控制效果良好，炉温稳定，能耗下降，已基本满足工艺要求，得到窑炉操作人员的肯定，总结该系统的特点主要有以下几点：①负荷急增时会有空气先行增加的控制，而负荷急减会有燃料先行减少的控制，从而防止

7、了黑烟发生，节能效果好；②在阀门响应速度和系统响应特性发生变化时也不会冒黑烟；③可有效的防止供气系统出现故障所造成的燃料过剩。但该方案存在的问题是在负荷急剧下降时，空气过剩出于一种完全不能控制的自由状态，由此致使：①过渡状态下会存在过剩空气所造成的热损失；②燃料流量调节阀关闭情况下，将出现瞬时空气大量过剩而使炉温下降。为解决上述问题，我们又将原方案进行了改进，实施了双交叉限幅燃烧控制方案，事实证明效果更好。1．2双交叉限幅燃烧控制方案图3给出了