工业炉窑计算机控制.doc

工业炉窑计算机控制技术摘 要本文简述了工业炉窑计算机控制技术的发展背景及意义、发展过程及现状、分类，以及工业炉窑节能现状方面的内容，客观陈述了工业炉窑存在的问题。关键词工业炉窑 历史 分类 节能现状工业炉窑计算机控制技术发展背景及意义鉴于目前世界对环境污染问题的重视，各个国家尤其是发达型国家更是强调走环境友好型发展路线。因而对工业炉窑燃烧控制提出的基本要求是节约能源、防止污染及提高加热质量等。为此，就必须做到：（1）加热温度的高精度给定和控制；（2）空气流量、燃料流量的高精度温压补偿；（3）空气燃料的高精度温压补偿；（4）不论在正常状态或过度状态，都必须实现空气过剩系数的高精度控制，即防止燃烧不充分而产生黑烟。减少NOX和SOX的发生量及烟气带走热量，从而提高效率。而工业炉窑燃烧过程是一个较为复杂的物理化学过程，在现代化生产中，要使燃烧过程保持在最佳状态，单凭工人的经验，靠肉眼观察，手工操作是达不到的。必须靠先进的控制技术根据不同类型的炉窑及加热工艺要求进行自动调节，自动地、准确地、连续地对各种热工参数进行检测、监视、显示、记录，并按照工艺要求进行自动调节，从而控制窑炉的整个生产过程。工业炉窑作为现今工业生产的重要设备，往往直接影响生产的正常进行和产品的产量、质量和成本。而工业炉窑又是耗能极大的设备，在整个工业生产的能源消耗中占相当的比重。在世界面临能源危机的今天，利用计算机和自动化技术实现工业炉窑生产的有效操作有着很重要的意义。对工业炉窑来说，计算机过程控制自动化生产的效益可以归结为以下几点：1、节约能源工业炉窑计算机控制技术的发展过程及现状工业炉窑的自动化控制的发展大致可以分为以下三个阶段：第一阶段，三四十年代单参数仪表控制；第二阶段, 四五十年代单元组合仪表综合参数仪表控制；第三阶段，六十年代兴起的计算机过程控制。而近二十年来，由于计算机技术和过程自动化控制理论的飞速发展，计算机各种性能的在不断增强，而价格却在不断下跌，因此，计算机控制技术更是得到了广泛的应用，给工业炉窑的生产带来了革命性的变化。各个国家都不时更新自身设备技术，现就对其中几个有代表性的炉窑体系发展进程进行陈述。一、 西欧（英国）的计算机控制窑炉进展60年代，英国Servelec Ltd公司和Negretti Automatic on Ltd公司制造的耐高温隧道窑温度自动控制系统，用装有程序逻辑系统代替原先仅用手工控制烧嘴；80年代，英国SIRA Ltd公司制造的使用计算机高水平控制的水泥窑，可以用最少的运转费用生产最多的高质量产品，降低燃油费用及研磨费用，其节约两可达原来的3倍；80年代末，英国Hans Ling Ltd公司制造的制砖隧道窑燃烧自动控制系统，改善了制砖隧道窑的燃烧状态，降低能耗，达到了节能降低生产成本的效果，增加了产量及提高产品质量的目的。二、 日本的计算机控制窑炉日本工业控制计算机（程序控制计算机），首先应用在转炉上。十几年来在钢铁、电力、煤气、化工、石油行业等方面得到广泛应用。其应用目的在于提高大型设备的自动运转能力和产品质量，节约能源，减轻劳动强度及生产过程的集中管理。现在日本高炉、转炉、均热炉、连铸连轧机等一些主要工艺过程计算机的应用已普及化，并成为钢铁厂计算机控制系统中不可缺少的一部分。日本的计算机控制窑炉的设计上设想出一种廉价热空气用空燃比控制装置，采用双均压阀方式，根据热空气温度对燃料供应压进行补偿。装置分为油用及气用，往往受燃料和烧嘴种类等各种限制。经过各种研究，日本已经开发出一种不受各种燃料和烧嘴限制的全能型精度有良而价格低廉的电气控制装置。中央控制部采用价格较低廉的微机，使用微机能按给定的空燃比基本上能算出空气流量和燃料流量。通常检测流量需要采用差压发送器、流量传感器等价格昂贵的仪器，而现在只需要用简单的传感器检测燃烧空气压力与温度，便能算出空气流量。应用微机的新型空燃比装置是一种廉价高精度全能型控制装置，即能适应各种类型的烧嘴。采用这种控制装置，可使炉子燃烧处于最佳状况，达到节能化、省力化及高质量化的目的。三、 美国的计算机控制窑炉1969年，美国General Shale公司在其他生产商使用燃气窑的时候，用煤做燃料，取得不少经验，以较低的价格赢得了市场。1985年，该公司再建第二个窑，并且仍然烧煤，还采用了计算机管理控制技术，取得巨大成功。之后，美国Swindell Dreessler Internation公司设计和建造了一个新的陶瓷制造系统隧道窑。以计算机为基础的自动监视和控制隧道运行，从而对每个区域温度和其他热加工过程变量进行较严格的控制，同时又能很快适应新过程要求，过程可以得到很快改变和稳定。四、 我国工业炉窑自动控制技术的进展1、 系统结构的一体化和控制计算机的标准化在目前采用微机或以单片机为基础的数字仪表的过程控制中，大多数是多回路综合控制参数，在系统上除了常规设备级控制（DDC级）外，越来越多的组成两级（监管级和DDC级）计算机控制系统。国产的单回路调节器也已研制完成并投入了生产和应用。不过这种仪表的系统配套成本价格较高，所以在中小型工业炉窑中应用还不太普遍。2、 采用各种数字运算滤波补偿方法由于工业控制计算机可作精确的运算，所以在过程控制中广泛采用了数字滤波以提高输入品质，增强系统抗干扰能力。3、 采用新的控制方法在计算机过程控制系统中，对传统的负反馈和单一PID控制算法作了多种补充，大大提高了控制性能。由于引入低氧量控制方法和空燃比单交叉、双交叉制约等燃烧控制方法，防止了黑烟和过量的过剩空气，改善了燃烧条件，节约了