1.燃气工业窑炉炉内温度智能控制的方法,其特征在于包括如下步骤:
步骤(1)、在窑炉顶部安装热电偶温度传感器,将炉内温度的电流信号送至窑炉控制器;
步骤(2)、窑炉控制器将温度的电流信号转换为数字信号;之后查找温度分度表获取炉内实际的温度值,并将该值输出到增量式PID控制模块进行处理;
步骤(3)、采用增量式PID控制方法,将窑炉的预设温度与当前采集温度的差值e(k)作为PID控制的输入值,比例阀开度控制量的增量Δu(k)作为PID控制的输出值;PID控制方法为:
Δu(k)=KpΔe(k)+Kie(k)+Kd[Δe(k)-Δe(k-1)]
其中,Δu(k)为比例阀开度控制量的增量,e(k)为预设窑炉温度值与实际温度值的差值,Δe(k)=e(k)-e(k-1)为温度差值的增量,Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数,k为采样序号,k=1,2,3…;
步骤(4)、计算当前的比例阀开度控制量u(k),计算方法为:
u(k)=u(k-1)+Δu(k)
其中,u(k-1)为上次比例阀开度控制量;
窑炉控制器根据u(k)值的大小控制电动比例阀的开度:u(k)越大,增大电流输出至电动比例阀使阀门开度增大,增加燃气进气量;u(k)越小,减小电流输出至电动比例阀使阀门开度缩减,减少燃气进气量。
2.根据权利要求1所述的燃气工业窑炉炉内温度智能控制的方法,其特征在于为了实现对燃气工业窑炉温度的精确控制,需要通过温度反馈值来控制比例阀的开度调整燃气的进气量来实现;对窑炉温度值设定两个参数:预设温度st与当前温度的采样值pt;在窑炉烧制过程需要调节温度时,通过st、pt可得知第k次采样时刻的输入偏差值为:
e(k)=st-pt
将偏差值e(k)作为PID控制的输入值,比例阀开度控制量的增量Δu(k)作为PID控制的输出值;PID控制方法为:
Δu(k)=KpΔe(k)+Kie(k)+Kd[Δe(k)-Δe(k-1)]
其中,Δu(k)为比例阀开度控制量的增量,e(k)为预设窑炉温度值与实际温度值的差值,Δe(k)=e(k)-e(k-1)为温度差值的增量,Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数,k为采样序号,k=1,2,3…;
再计算当前的比例阀开度控制量u(k),计算方法为:
u(k)=u(k-1)+Δu(k)
其中,u(k-1)为上次比例阀开度控制量;
窑炉控制器根据u(k)值的大小控制电动比例阀的开度:u(k)越大,增大电流输出至电动比例阀使阀门开度增大,增加燃气进气量;u(k)越小,减小电流输出至电动比例阀使阀门开度减小,减少燃气进气量。
3.根据权利要求1或2所述的燃气工业窑炉炉内温度智能控制的方法使用的窑炉控制系统,其特征在于包括:供应燃气(1)、前端压力传感器(2)、电动比例阀(3)、热电偶温度传感器(4)、窑炉控制器(5)、增量式PID控制模块(6)、温度分度表(7)、AD转换模块(8)、燃气管道(9)和梭式窑(10),供应燃气(1)经前端压力传感器(2)、电动比例阀(3),由燃气管道(9)传输至梭式窑(10);
前端压力传感器,采集源头燃气压力值;反馈供应燃气(1)的压力值,燃气工业窑炉温度控制的前提是供应燃气(1)压力值大于窑炉烧制生产燃气压力最小值;
热电偶温度传感器(4)位于梭式窑(10)内,用于将采集燃气窑炉内温度,在窑炉烧制过程中,将采集的温度值转换为电流信号,输出给窑炉控制器;
电动比例阀(3)接收增量式PID控制模块(6)发出的指令,并作出相应的动作响应,从而控制燃气的进气量,从而达到对燃气工业窑炉生产烧制过程中温度的智能、精确控制;
窑炉控制器,包括窑炉的增量式PID控制模块、AD转换模块和温度分度表;
AD转换模块,将热电偶温度传感器输入的模拟信号转换为数字信号;
温度分度表,用于建立AD转换数字值与炉内温度值的比例关系;
增量式PID控制模块(6)接收经AD转换模块(8)处理的热电偶温度传感器(4)采集的温度反馈值并与预设温度值的偏差,然后根据偏差量进行PID处理,输出相应指令使电动比例阀(3)进行调整,PID控制方法为:
Δu(k)=KpΔe(k)+Kie(k)+Kd[Δe(k)-Δe(k-1)]
其中,Δu(k)为比例阀开度控制量的增量,e(k)为预设窑炉温度值与实际温度值的差值,Δe(k)=e(k)-e(k-1)为温度差值的增量,Kp为比例系数、Ki为积分系数、Kd为微分系数,k为采样序号,k=1,2,3…。