摘 要:

　　主要阐述煤气熔铝炉流量比值控制系统的组成、控制原理、煤气流量的温压补偿系数及系统比值系数的确定, 着重分析了 SLPC 可编程调节器功能及其在系统中的应用。实际运行结果表明: 整个系统控制精度高, 即实现了煤气熔铝炉的安全运行, 又降低了其能源消耗。

　　前言。我公司熔铸分厂煤气熔铝炉是以发生炉煤气为燃气对铝及铝合金原料进行加热熔化的工业炉设备, 原燃烧控制系统的自动化水平不高, 煤气及助燃的空气流量的控制为手动调节方式,

　　即用电动操作器手动控制电动执行机构正转、反转, 从而增加或减小调节阀开度达到调节流量的目的。这种方式达不到流量的定量控制, 特别是煤气流量增减速度过快, 幅值过大较易对整个煤气供气系统的安全造成威胁。而且这种方式较易使煤气空气的配比失调, 不是煤气量过大就是空气量过大。煤气燃烧需有足够的空气助燃否则煤气燃烧不充分, 不仅造成煤气能源浪费而且放出的一氧化碳有害气体对大气造成污染, 但空气量也不是越大越好, 因为空气量是由鼓风机做动力的, 空气量越大, 鼓风机负荷就越大, 损耗其寿命, 过剩的空气形成的尾气会带走大量的热量,

　　降低了热能的利用率。针对以上安全、节能两方面的原因及提高设备的自动化控制水平对 12 号、13 号煤气熔铝炉燃烧控制系统了进行了改进。

　　1 系统的组成及分析改进后 12 号、13 号燃烧控制系统如图 1所示。此系统为煤气、空气比值控制系统, 实质上就是一个双闭环比值系统。煤气控制回路、空气控制回路都是各自单独的 PID 闭合控制回路, 两回路之间通过煤气调节回路的可编程调节器进行比值运算实现煤气与空气 1: 1.15 的比值关系。从图 1 可以看出, 每个控制回路中都由三部分组成, 即信号的检测、变送部分, 调节部分,执行部分。

　　1.1 信号的检测、变送部分。煤气的信号检测部分包括差压的检测、煤气压力的检测、煤气温度的检测。由孔板、差压变送器、压力变送器、感温元件、温度变送器及配电器组成;

　　空气的信号检测部分由孔板、差压变送器、配电器、开方器组成。煤气、空气经管道流过孔板前后产生压差信号, 压差信号 ΔP 经变送器、配电器转换成控制室1～5VDC 压差电信号, 空气压差信号再经开方器开方运算得到的 1～5VDC 流量电信号, 作为空气 SLDC指示调节器测量值输入。而此时的煤气压差电信号不经开方器直接作为 SLPC 可编程调节器的主输入 X1, X1 在 SLPC 调节器内经压力信号 X2、温度信号 X3 温压补偿后开方才变成煤气流量电信号。

　　1.2 调节部分。调节器在自动控制回路中起控制作用, 它将给定值与测量流量值相减得

　　到偏差信号, 然后对偏差信号按 P、I、D( 比例、积分、微分) 控制规律进行运算, 运算结果为 4～20m A 控制信号, 输出至电动执行器。由于流量系统控制的目的都是为了使被调节流量快速准确地跟随给定值,因此两台调节器都应采用 PI规律。1.2.1 SLDC 调节器的应用分析。空气控制回路调节器采用 SLDC指示型调节器, 完成基本的 PID 控制功能。由于空气控制回路的流量给定值是煤气控制回路 SLPC 调节器输出 Y2提供的, SLDC 调节器应选择串级外给定,因此控制方式 C/A/M 选为 C。SLDC 调节器参数的设定。

　　1.2.2 SLPC 调节器的应用分析。煤气控制回路调节器采用 SLPC 可编程调节器, 它具有基本 PID、串级、选择、采样 PI、批量 PID 等控制功能。除此之外 SLPC可编程调节器还具有丰富的运算功能。

　　SLPC的各种控制及运算功能是通过软件提供的各种功能模块来实现的, 用户可以选择需要的功能模块, 只需使用简单的编程语言把这些功能模块连接在一起构成用户程序, 便可实现所需的控制与运算功能。

　　为了防止系统滞后, 调节器一次连续输出变化过大过快造成流量一次连续调节超出规定的安全值及出现的蝶阀小幅振荡,本系统煤气控制回路选用采样 PI 控制功能进行采样控制, 通过合理设置 SLPC 调节器的采样周期及采样控制时间,使得在采样周期中仅仅在控制时间内调节器有一个控制动作, 而采样周期的剩余时间控制动作停止, 输出信号将保持即流量是以步进的方式比较缓慢地调节到给定值的。煤气回路的流量给定值是通过 SLPC调节器本机设定实现的, 因此SLPC可编程调节器控制方式 C/A/M选为 A。

　　通过选择 SLPC 调节器的多种运算功能,不仅实现了煤气空气燃烧的较佳配比, 达到节能控制; 并且对煤气流量一次设定增量进行限幅, 再加上采样 PI 控制规律从而对 SLPC 调节器的输入偏差与输出量进行安全限幅保证了整个煤气系统的安全。再者由于煤气回路的煤气流量的压力、温度不是恒定不变的,

　　为了提高煤气流量测量的精度还需对煤气流量进行温度压力补偿, 进而提高煤气空气比值燃烧的控制的精度,提高煤气热效率。SLPC 调节器的输入信号 X1 为煤气差压变送器输出经配电器转换的压差信号; 输入信号 X2 为煤气压力变送器输出经配电器转换的压力信号; 输入信号 X3为煤气温度变送器输出的温度信号。X2 和 X3 通过运算对差压信号X1 进行温压补偿,再经过开方转换成煤气流量信号。通过对给定值与煤气流量测量信号偏差进行上下限幅后进行 PID 运算输出信号 Y1, 直接去控制电动执行器调节流量;

　　煤气流量测量信号比值运算后输出信号 Y2 去作为空气调节器的给定值, 其中比值系数及上下限幅值是通过 SLPC 调节器的可变参数寄存器 PN1、PN2、PN3 设定的, 以便根据需要随时作小范围的调整。