一种生物质颗粒燃烧系统的控制方法与流程

本发明属于生物质燃烧控制方法技术领域，具体涉及一种生物质颗粒燃烧系统的控制方法。

背景技术：

随着环保意识的提高，普通的以燃煤为热源的烤房急需新的燃料进行替代，而以生物质颗粒燃料的燃烧机的逐渐普及，生物质颗粒燃烧机需一款适合的控制方法来满足控制的需求，从而解决目前因燃料的差异性等诸多因素给烟叶烘烤带来的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种生物质颗粒燃烧系统的控制方法，根据实际燃烧温度合理分配燃烧火力。

本发明所采用的技术方案是，一种生物质颗粒燃烧系统的控制方法，使用一种生物质颗粒燃烧系统，设定烘烤阶段的五个温度分段的温度值和每个温度分段的保火火力级别Lhs和加热所需要的加热火力级别Lrs，通过采集一种生物质颗粒燃烧系统内部的干球温度和系统当前设定的目标温度，计算系统所需的加热控制输出逻辑，对照系统参数设置菜单，确定下料量、风量、清渣频次。

具体按照以下步骤实施：

步骤1、设定五段温度区间和每个温度区间的保火火力级别和加热火力级别；

步骤2、查询系统设定的目标温度值所在温度区间，提取该区间的保火火力级别Lhs和加热火力级别Lrs，并根据火力矫正参数△L，-6<△L<6，取初始△L＝-1，计算初始保火火力级别Lhf和起始加热火力级别Lrf；

步骤3、采集一种生物质颗粒燃烧系统内部干球温度作为实际温度，比较该温度与系统设定的目标温度大小；

当实际温度小于目标温度时，将燃烧机的工作状态赋值为0，系统处于加热状态，记录本次加热的工作时间Tr1，加热火力Lr为：Lr＝Lrs+Tr/900；

当实际温度不小于目标温度时，将燃烧机的工作状态赋值为1，系统处于保火状态，保火时间为Th，保火火力Lh：Lh＝Lhs-Th/900；

步骤4、当实际温度小于目标温度时，系统处于加热状态，温度跌落小于0.5℃时，将燃烧状态赋值为2，启动火力微调逻辑进行微加热，直至实际温度不小于目标温度，记录加热时间Tr2；

步骤5、当系统再次切换为加热状态时，将燃烧状态赋值为4，提取加热时间Tr＝Lr1+Tr2、保火时间Th，根据加热时间Tr与保火时间Th比例调整火力校正参数△L，进而更新初始保火火力级别Lhf和加热火力级别Lrf；

步骤6、通过更新初始保火火力级别Lhf和加热火力级别Lrf,控制加热输出逻辑，同时将燃烧状态赋值为2，重复执行步骤4。

本发明的特点还在于：

步骤2中计算初始保火火力级别Lhf和加热火力级别Lrf具体过程为：

如果△L>＝0时：

初始保火火力级别：Lrf＝Lrs+(△L+1)/2；

初始加热火力级别：Lhf＝Lhs+△L/2；

如果△L<0时：

初始保火火力级别：Lrf＝Lrs-△L/2；

初始加热火力级别：Lhf＝Lhs-(1-△L)/2；

△L＝-1。

步骤4具体过程为：

当实际温度小于目标温度时，系统处于加热状态，温度跌落小于0.5℃时，将燃烧状态赋值为2，复位定时器记录加热时间Tr2，采用的加热火力级别为：Lra＝Lhs+(Lrs-Lhs)/2；每隔1分钟检测一次目标温度和实际温度的温差,若温度依然跌落则加热火力级别Lra＝Lra+1，Lra最大为目标温度值所在温度区间的加热火力级别Lrs，若跌破0.5度的温差则结束火力微调逻辑，按照步骤3的加热火力计算公式继续工作，直至实际温度不小于目标温度；

当温度达到目标值时进入到保火阶段时，将燃烧状态赋值为3，此时提取本次加热使用的总时间Tr，同时重置定时器记录保火时间Th；

若在系统加热过程中火力由当前温度区间跳转到下一个温度区间时，触发火力跨段对接模块，计算逻辑如下：

提取当前的初始保火火力级别Lhf和即将跳转的温度区间的初始保火火力级别Lhf和起始加热火力级别Lrf的设定值，根据火力校正参数△L，-6<△L<6，按照步骤2中的计算方法分别计算出12组火力参数；选择跳转的温度区间的初始保火火力级别Lhf，分别与12组参数对比筛选出保火火力相等的火力参数组，若没有相等的保火火力参数则选择最接近的火力参数作为新的参数继续工作，若有多组火力参数则选择△L较大的对应火力参数作为新的参数继续工作。

步骤5根据加热时间Tr与保火时间Th比例调整火力校正参数△L具体过程为：

加热时间和保火时间的比例：L＝Tr/Th；

若L≥1.2,说明火力偏小，则△L＝△L+1；

若1.2>L>0.8,说明火力偏大，则△L＝△L-1；

若L≤0.8，则△L不变。

一种生物质颗粒燃烧系统，包括控制模块、执行模块、数据反馈模块；

控制模块包括处理控制单元，处理控制单元输出端连接点火输出单元、进料输出单元、鼓风输出单元、清渣输出单元、循环风机变频单元、进风排湿输出单元，点火输出单元、进料输出单元、鼓风输出单元、清渣输出单元均连接执行模块，循环风机变频单元、进风排湿输出单元、处理控制单元均连接数据反馈模块；

执行模块包括点火组件、进料机构、鼓风组件、清渣机构，点火组件连接点火输出单元，进料机构连接进料输出单元，鼓风组件连接鼓风输出单元，清渣输出单元连接清渣机构；

数据反馈模块包括温湿度传感器、循环风机、进风门排湿窗，温湿度传感器连接处理控制单元，循环风机连接循环风机变频单元，进风门排湿窗连接进风排湿输出单元。

处理控制单元还同时连接系统电压采集模块、系统电流采集模块、物联网通信模块。

还包括步骤7，具体过程为：将更新初始保火火力级别Lhf和加热火力级别Lrf输入处理控制单元，处理控制单元根据系统原本设置的参数设置菜单，选择相应的下料量、风量、清渣频次，通过执行模块执行相应的操作。

本发明的有益效果是：

本发明通过温湿度传感器采集燃烧机内的温度值，并结合生物质颗粒燃料的烘烤过程中的工艺特点、输出功率变化特点和生物质颗粒燃烧设备的燃烧特点研究出的一种火力分配计算方法，达到烘烤控制的功率的自适应调节，防止火力的热功率的突变的异常。从而提高设备的控制精度，降低原料浪费。

附图说明

图1是本发明中计算初始保火火力级别Lhf和起始加热火力级别Lrf流程图；

图2是本发明的燃烧机状态调节过程；

图3是本发明加热火力的微调流程图；

图4是本发明中阈值工作范围内的火力微调逻辑计算流程图；

图5是本发明中火力跨段对接模块计算逻辑逻辑计算流程图；

图6是本发明中获得加热时间Tr与保火时间Th比例的流程图；

图7是本发明中火力校正参数△L的调成流程图；

图8是本发明中循环工作流程图。

图9是本发明一种生物质颗粒燃烧系统内部结构连接框图。

图中，1.控制模块，1-1.点火输出单元，1-2.系统电流采集模块，1-3.进料输出单元，1-4.处理控制单元，1-5.鼓风输出单元，1-6.系统电压采集模块，1-7.清渣输出单元，1-8.物联网通信模块，1-9.循环风机变频单元，1-10.进风排湿输出单元；

2.执行模块，2-1.点火组件，2-2.进料机构，2-3.鼓风组件，2-4.清渣机构；

3.数据反馈模块，3-1.温湿度传感器，3-2.循环风机，3-3.进风门排湿窗。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种生物质颗粒燃烧系统的控制方法主要包括以下几个过程：温度分段选择1、功率分配检测2、火力级别自动优化3、阈值工作范围内的火力微调4、跨阶段功率对接4、温度失控火力干预5、火力控制逻辑输出6。

本发明一种生物质颗粒燃烧系统的控制方法，使用一种生物质颗粒燃烧系统，设定烘烤阶段的五个温度分段的温度值和每个温度分段的保火火力级别Lhs和加热所需要的加热火力级别Lrs，采集一种生物质颗粒燃烧系统内的干球温度和系统当前设定的目标温度，计算系统所需的加热控制输出逻辑，对照系统参数设置菜单，确定下料量、风量、清渣频次，通过控制处理控制单元1-4控制进料机构2-2、鼓风组件2-3、清渣机构2-4的输出，结合系统给定的目标温度和对应温湿度传感器3-1的实测温度值从而达到控温的目的。

具体按照以下步骤实施：

步骤1、设定五段温度区间和每个温度区间的保火火力级别和加热火力级别，此过程为温度分段自动选择过程，能够使系统启动时的起始参数合理性选择；

步骤2、查询系统设定的目标温度值所在温度区间，提取该区间的保火火力级别Lhs和加热火力级别Lrs，并根据火力矫正参数△L，-6<△L<6，取初始△L＝-1，计算初始保火火力级别Lhf和起始加热火力级别Lrf。

如图1所示，计算初始保火火力级别Lhf和加热火力级别Lrf具体过程为：

如果△L>＝0时：

初始保火火力级别：Lrf＝Lrs+(△L+1)/2；

初始加热火力级别：Lhf＝Lhs+△L/2；

如果△L<0时：

初始保火火力级别：Lrf＝Lrs-△L/2；

初始加热火力级别：Lhf＝Lhs-(1-△L)/2；

系统刚开始运行时设定△L＝-1，通过上述公式计算初始保火火力级别Lhf和加热火力级别Lrf。

步骤3、采集一种生物质颗粒燃烧系统内部干球温度作为实际温度，比较该温度与系统设定的目标温度大小；

如图2所示，当实际温度小于目标温度时，将燃烧机的工作状态赋值为0，系统处于加热状态，记录本次加热的工作时间Tr1(单位为秒)，加热火力Lr为：Lr＝Lrs+Tr/900；加热火力范围为1<Lr≤13；

当实际温度不小于目标温度时，将燃烧机的工作状态赋值为1，系统处于保火状态，保火时间为Th(单位为秒)，保火火力Lh：Lh＝Lhs-Th/900；保火火力范围为0<Lr≤12。

步骤4、当实际温度小于目标温度时，系统处于加热状态，温度跌落小于0.5℃时，将燃烧状态赋值为2，启动火力微调逻辑进行微加热，直至实际温度不小于目标温度，记录加热时间Tr2；

具体为：

如图3及图4所示，当实际温度小于目标温度时，系统处于加热状态，温度跌落小于0.5℃时，将燃烧状态赋值为2，复位定时器记录加热时间Tr2，采用的加热火力级别为：Lra＝Lhs+(Lrs-Lhs)/2；每隔1分钟检测一次目标温度和实际温度的温差,若温度依然跌落则加热火力级别Lra＝Lra+1，Lra最大为目标温度值所在温度区间的加热火力级别Lrs，若跌破0.5度的温差则结束火力微调逻辑，按照步骤3的加热火力计算公式继续工作，直至实际温度不小于目标温度，此过程为阈值工作范围内的火力微调。

当温度达到目标值时进入到保火阶段时，将燃烧状态赋值为3，此时提取本次加热使用的总时间Tr，同时重置定时器记录保火时间Th。

若在系统加热过程中火力由当前温度区间跳转到下一个温度区间时，触发火力跨段对接模块，如图5所示，计算逻辑如下：

提取当前的初始保火火力级别Lhf和即将跳转的温度区间的初始保火火力级别Lhf和起始加热火力级别Lrf的设定值，根据火力校正参数△L，-6<△L<6，按照步骤2中的计算方法分别计算出12组火力参数；选择跳转的温度区间的初始保火火力级别Lhf，分别与12组参数对比筛选出保火火力相等的火力参数组，若没有相等的保火火力参数则选择最接近的火力参数作为新的参数继续工作，若有多组火力参数则选择△L较大的对应火力参数作为新的参数继续工作，此过程为跨阶段功率对接。

若温度分段自动选择的结果发生变化则启用跨阶段功率对接模块输出新的起始参数来保证功率输出的连续性。

其中的12组火力参数具体为12组加热火力级别和保火火力级别。

步骤5、如图6及图7所示，当系统再次切换为加热状态时，将燃烧状态赋值为4，提取加热时间Tr＝Tr1+Tr2、保火时间Th，根据加热时间Tr与保火时间Th比例调整火力校正参数△L，进而更新初始保火火力级别Lhf和加热火力级别Lrf；

根据加热时间Tr与保火时间Th比例调整火力校正参数△L具体过程为：

加热时间和保火时间的比例：L＝Tr/Th；

若L≥1.2,说明火力偏小，则△L＝△L+1；

若1.2>L>0.8,说明火力偏大，则△L＝△L-1；

若L≤0.8，则△L不变。

步骤6、如图8所示，通过更新初始保火火力级别Lhf和加热火力级别Lrf,控制加热输出逻辑，同时将燃烧状态赋值为2，重复执行步骤4。

如图9所示，一种生物质颗粒燃烧系统，包括控制模块1、执行模块2、数据反馈模块3；

控制模块包括处理控制单元1-4，处理控制单元1-4输出端连接点火输出单元1-1、进料输出单元1-3、鼓风输出单元1-5、清渣输出单元1-7、循环风机变频单元1-9、进风排湿输出单元1-10，点火输出单元1-1、进料输出单元1-3、鼓风输出单元1-5、清渣输出单元1-7均连接执行模块2，循环风机变频单元1-9、进风排湿输出单元1-10、处理控制单元1-4均连接数据反馈模块3；

执行模块2包括点火组件2-1、进料机构2-2、鼓风组件2-3、清渣机构2-4，点火组件2-1连接点火输出单元1-1，进料机构2-2连接进料输出单元1-3，鼓风组件2-3连接鼓风输出单元1-5，清渣输出单元1-7连接清渣机构2-4；

数据反馈模块3包括温湿度传感器3-1、循环风机3-2、进风门排湿窗3-3，温湿度传感器3-1连接处理控制单元1-4，循环风机3-2连接循环风机变频单元1-9，进风门排湿窗3-3连接进风排湿输出单元1-10。

处理控制单元1-4还同时连接系统电压采集模块1-6、系统电流采集模块1-2、物联网通信模块1-8。

还包括步骤7，具体过程为：将更新初始保火火力级别Lhf和加热火力级别Lrf输入处理控制单元1-4，处理控制单元1-4根据系统原本设置的参数设置菜单，选择相应的下料量、风量、清渣频次，通过执行模块2执行相应的操作。

温度分段自动选择解决系统启动时的起始参数的合理性选择，功率分配检测确定加大或者减小系统输出功率和变化幅度，火力级别转换是在功率分配检测的输出的基础上查找并确定本轮加热和保火的基础输出火力级别和参数，在持续加热或者保火状态时同时启用温度失控干预和阈值工作范围内的火力微调模块的输出结果对火力级别装换的结果进行有限范围内调整，若温度分段自动选择的结果发生变化则启用跨阶段功率对接模块输出新的起始参数来保证功率输出的连续性。

其中，本发明中系统参数设置菜单为燃烧机自带菜单，可以采用如下模式：

通过上述方式，本发明的控制方法包括温度分段自动选择、功率分配检测、火力级别转换、温度失控火力干预、阈值工作范围内的火力微调、跨阶段功率对接；该控制方法采用如下控制系统对烤房的温湿度进行控制：根据本发明的控制方法计算逻辑确定的下料量、风量、清渣频次的控制方法控制生物质颗粒燃烧机上的下料机构、补风机构和清渣机构的输出，结合系统给定的目标温度和对应传感器的实测温度值从而达到控温的目的。