本发明涉及轧钢加热炉智能控制技术领域，尤其涉及一种加热炉智能精确燃烧控制系统。
背景技术：
轧钢加热炉的智能燃烧控制是轧钢生产过程的重要环节，利用智能燃烧控制系统可以提高坯料加热质量、精确控制坯料头尾温差与均热性、降低能源消耗。由于轧钢加热炉具有非线性、大惯性、纯滞后、多变量、时变参数且相互耦合复杂等特点，被控系统工作机理复杂，某些热工参数难以测量，而且其中还有一些不确定因素，导致现有的控制系统不能及时使用变化的工况，使空燃比不合理、热效率不能进一步提高，同时氧化烧损增加。另外，燃烧过程中产生的烟气残氧含量无法检测，导致燃烧效果不理想、炉内燃烧不充分等问题，影响了坯料的加热质量。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种加热炉智能精确燃烧控制系统，能结合残氧量及空气/煤气流量计算出最优空燃比，并根据该最优空燃比控制空气/煤气流量，使进入加热炉的空气、煤气符合最优空燃配比，降低氧化烧损。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种加热炉智能精确燃烧控制系统，包括中央控制器、温度检测器、氧含量检测器、流量检测器和流量调节阀；所述温度检测器用于检测加热炉炉膛内的温度并发送给中央控制器；氧含量检测器用于检测加热炉内的有效氧含量；流量检测器包括空气流量检测器和煤气流量检测器，空气流量检测器用于检测空气输送管道内的空气流量并发送给中央控制器，煤气流量检测器用于检测煤气输送管道内的煤气流量并发送给中央控制器；流量调节阀包括位于空气输送管道上的空气流量调节阀和位于煤气输送管道上的煤气流量调节阀，分别用于接收中央控制器的指令调节空气流量和煤气流量；所述中央控制器包括最优空燃比设定模块、最优空燃比自动调节模块及空燃比反馈控制模块，其中最优空燃比设定模块用于结合所加工坯料的具体工况根据空燃比自学习控制模型推算最优空燃比设定值；最优空燃比自动调节模块用于根据空气、煤气流量修正最优空燃比；空燃比反馈控制模块用于计算实际空燃比动态控制空气流量调节阀和煤气流量调节阀，根据实际流量的反馈与修正，调节空燃配比。
温度检测可以通过温度传感器、红外测温仪等实现，优选的，所述的温度检测器为红外视频测温仪，其所包括的红外摄像头位于加热炉内壁上，用于拍摄炉内钢坯周围的红外视频，通过分析红外视频图像获得钢坯表面温度。利用红外视频测温仪采用双光路比色技术，获取钢坯表面的温度，可克服加热炉内的气氛影响。
进一步，所述的红外视频测温仪内置无线传输模块，与中央控制器无线连接，避免在加热炉侧铺设电缆导致加工车间比较杂乱。
进一步，最优空燃比自动调节模块所采用的调节方法具体为：空燃比过剩系数由空气/煤气流量比控制来调节，并用煤气压力补偿进行修正；空燃比过剩系数由空气/煤气流量比控制来调节，并用煤气热值补偿进行修正。
进一步，空燃比反馈控制模块的工作过程如下：
(1)根据轧钢工艺、轧制要求，确定加热炉的目标残氧量r0；
(2)通过氧含量检测器检测炉内的有效氧含量r；
(3)将目标残氧量r0与有效氧含量作差求差值δr；
(4)根据对煤气的成分以及热值分析，依据化学反应方程式实际
计算得出理论空燃比p0；
(5)计算实际空燃比p1，p1＝p0+k×δr，其中k为补偿系数；
(6)根据实际空燃比p1，动态控制空气和煤气流量调节阀，通过空气与煤气的实际流量的反馈与修正，以调节实际进气的空燃配比。
本发明的有益效果：
1、本发明利用红外视频测温仪完成对炉温的检测，其检测精度高，并且可以同时采集炉内工况视频，供用户查看。
2、本发明根据坯料的具体工况确定最优空燃比，并能自动调节最优空燃比，提高了最优空燃比的精确度。
3、本发明采集炉内的残氧含量作为反馈进行空燃比的优化控制，在控制过程中根据温度的变化情况，动态调节燃烧过程参数，实现加热炉燃烧过程的实时、稳定、精确控制。
4、本发明能自动确定最优空燃比并跟踪和优化，控制了炉内气氛，降低了氧化烧损，提高了燃烧效率。
附图说明
图1是本发明的系统组成框图；
图中，1、红外视频测温仪，11、红外摄像头，12、微处理器，13、无线传输模块，2、工业计算机，21、最优空燃比设定模块，22、最优空燃比自动调节模块，23、空燃比反馈控制模块，3、氧含量检测器，4、空气流量检测器，5、煤气流量检测器，6、空气流量调节阀，7、煤气流量调节阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的方案进行详细说明。
一种加热炉智能精确燃烧控制系统，如图1所示，包括中央控制器及与其连接的红外视频测温仪1、氧含量检测器3及位于空气输送管道上的空气流量检测器4和空气流量调节阀6、位于煤气输送管道上的煤气流量检测器5和煤气流量调节阀7。所述中央控制器可以是一个工业计算机2，与各检测终端和执行机构连接，接收检测信号并输出控制信号，对加热炉燃烧过程进行智能控制。
红外视频测温仪1包括红外摄像头11、微处理器12和无线传输模块13，红外摄像头11安装于加热炉内壁上，用于拍摄炉内钢坯周围的红外视频；微处理器12用于处理红外视频并根据红外视频分析炉内钢坯表面温度。无线传输模块13用于实现红外视频测温仪与工业计算机之间的无线数据传输，将红外视频测温仪拍摄的视频以及计算的实时温度发送给工业计算机。氧含量检测器3位于加热炉内壁，与工业计算机2通信，用于检测炉内的有效氧含量并发送给工业计算机。空气流量检测器4和煤气流量检测器5均与工业计算机2双向连接，根据其控制指令检测管道内的空气流量和煤气流量，并发送给工业计算机。
所述工业计算机2内设有最优空燃比设定模块21、最优空燃比自动调节模块22及空燃比反馈控制模块23。考虑到各种坯料燃烧制度可能不同，燃烧工况也随时发送变化，故最优空燃比的设定值需结合所加工坯料的具体工况、根据空燃比自学习控制模型推算。最优空燃比自动调节模块22所采用的调节方法具体为：空燃比过剩系数由空气/煤气流量比控制来调节，并用煤气压力补偿进行修正；空燃比过剩系数由空气/煤气流量比控制来调节，并用煤气热值补偿进行修正。在本实施例中，燃烧系统自动采用煤气热值变化，利用前馈控制功能自动修复煤气总管和空气总管的流量，另外在燃烧中自动调节空气和煤气的流量，可以精确修正空燃比。
空燃比反馈控制模块23用于计算实际空燃比，动态控制空气流量调节阀和煤气流量调节阀，根据实际流量的反馈与修正，调节空燃配比。其具体工作过程如下：
(1)根据轧钢工艺、轧制要求，确定加热炉的目标残氧量r0；
(2)通过氧含量检测器检测炉内的有效氧含量r；
(3)将目标残氧量r0与有效氧含量作差求差值δr；
(4)根据对煤气的成分以及热值分析，依据化学反应方程式实际
计算得出理论空燃比p0；
(5)计算实际空燃比p1，p1＝p0+k×δr，其中k为补偿系数；
(6)根据实际空燃比p1，动态控制空气和煤气流量调节阀，通过空气与煤气的实际流量的反馈与修正，以调节实际进气的空燃配比。