新型工业炉窑控制器的设计研究

2014-08-15马小勇

中国高新技术企业 2014年12期

马小勇

摘要：炉窑和锅炉是工业生产的重要设备，不仅对工业生产的正常进行有极大的影响，还是产品质量的有效保证。文章结合新型工业炉窑控制器材料的选择以及工业炉窑控制器的发展方向，以LZ-1型炉窑控制器的设计方案为例，对新型工业炉窑控制器的设计研究方法做了简单介绍。

关键词：工业建设；炉窑控制器；LZ-1型炉窑控制器；研究方法

中图分类号：TQ174 ；；；；文献标识码：A ；；；；文章编号：1009-2374（2014）18-0019-02

目前，石油、天然气、煤炭是工业生产使用最多的三种燃料，这三种燃料在今后很多年会一直持续使用。经济的发展需要大量的能源储备，而很多国家面临着能源不足的现状，为了缓解这种现状，最好的办法就是能源节约，节能在各国工业生产领域已经被明确提出，受到工业生产的普遍重视。新型工业炉窑控制器的出现对工业生产的总能源浪费起到了很大的缓解作用，降低燃料消耗，节约生产能源是21世纪经济可持续发展的重要保障。我国政府和工业界应该高度重视新型工业炉窑控制器的设计研究工作，从而推动我国工业建设的发展。

1新型工业炉窑控制器材料的选择

新型工业炉窑控制器的设计研究工作首要任务是对工业炉窑控制器材料的选择。首先，炉窑衬托设备材料的选择要与炉窑材料的选择在数量与质量上相统一，严格遵循均衡使用的原则。也就是说，所有的使用部位，都应该选用同一质量的衬托材料，这种做法既经济又符合建设需要，还可以有效地保障炉窑的使用寿命。另外，炉窑衬托设备材料的选择还应该结合炉窑施工现场的具体情况来定，性能过高或是性能太差的衬托材料对炉窑的使用都会产生影响。

为了保障炉窑的寿命与使用质量，应该选用不定形、耐火性能强、质量轻、隔热性能强的材料建造工业生产使用的炉窑，满足这些特点的材料可以有效地保证工业炉窑的质量和使用寿命。因此，我国应该大力发展这种不定形、耐火性能强、质量轻、隔热性能强的炉窑建造材料，使我国炉窑建设技术得到进一步发展。

2工业炉窑的发展方向

我国每年炉窑能源消耗数量占总能源消耗量的很大比重，据相关统计数据显示，20世纪90年代中期，我国炉窑设备总数已经接近十三万台，年耗能量占全国能源消耗总量的四分之一。我国燃料结构明显不合理，炉窑的总体水平较低，使用效率与发达国家相比存在很大的差距。目前，发达国家的炉窑技术已经得到了有效的保障，工业炉窑控制器、高温空气燃烧等技术的运用，得到了国际工业领域的广泛关注，各国相继消防，并且取得良好效益。因此，我国工业炉窑也应该朝着新型工业炉窑控制器以及高温空气燃烧技术的方向发展，加快我国工业建设的发展步伐。

3新型工业炉窑控制器的设计研究

结合新型工业炉窑控制器材料的选择方法，明确我国工业炉窑的发展方向，是新型工业炉窑控制器的设计研究的前提，笔者结合自身多年的工作经验，以LZ-1型炉窑控制器的设计方案为例，对新型工业炉窑控制器的设计研究方法做了以下介绍。

3.1LZ-1型炉窑控制器的硬件构成

图1LZ-1型炉窑控制器硬件结构示意图

注：LZ-1型炉窑控制器硬件结构示意图主要包括以下7部分：内存40K（RAM8K、EPROM24K、EEPROM8K）；A/D通道（8位（锅炉）16路；12位24路）；D/A通道（8位8路）；I/O通道（48点+8点）；串行通讯接口（RS-232）；LED数码显示；平板操作键。

LZ-1型炉窑控制器的硬件结构比较复杂，一台LZ-1型炉窑控制器可以单独地控制一台中小型工业锅炉，或者是控制两到三台小型火焰炉窑，这是炉窑控制器在没有技术革新前很难做到的。硬件结构的设计特点主要体现在它充分考虑了LZ-1型炉窑控制器对小型工业锅炉使用的影响，保证专用性和通用性的同时，还采用了新性能的集成芯片，不仅减少了硬件因体积过大而产生的操作困难。I/O通道上的控制器和仪表接口在新技术的使用下融为一体，不仅简化了电路，还增强了配置的实用性，减少了工程企业的成本投入。LZ-1型炉窑控制器硬件结构如图1。

3.2LZ-1型炉窑控制器的软件设计

（1）控制器的软件设计依据。我国地域环境种类繁多，中小型炉窑为了适应工程环境，炉窑设备种类也非常多。在我国，常用的炉窑设备有以生产蒸汽为主获得温度的工业锅炉和直接获得温度的工业锅炉两大类。这两类炉窑在燃料使用量、炉窑大小以及生产条件上都存在很大的差异，控制器的软件设计必须一次为依据，保障工业炉窑设备的正常使用。

（2）LZ-1型炉窑控制器的软件结构。LZ-1型炉窑控制器的软件结构由监控循环体程序、实时控制体程序、模块化的参数存储区三部分组成，笔者结合多年工作经验面对LZ-1型炉窑控制器软件的三种结构做了简单介绍。

监控循环体程序。监控循环体程序由系统初始化、监控方式运行以及键编辑等模块组成。系统初始化的主要功能是对控制器中的定时器、串行口等有关设备的初始化；键编辑主要是控制控制器控制面板上各键的工作；监控方式有很多种状态，每种状态都有自身的功能作用，主要是对系统各个环节的参数进行控制和检测，还可以根据需要更改系统参数。监控循环体程序不仅有利于LZ-1型炉窑控制器在工程建设中有效地使用，还是施工者顺利完成施工工艺的重要保障。

实时控制体程序。实时控制体程序的基本结构是炉窑控制的共性模块和流程。炉窑控制的共性模块包括很多种，常见的有采样处理模块、判限处理模块、回路控制模块、非线性补偿模块等多种形式。实时控制体程序还具有组态功能，主要取能是通过组态的数据，结合具体情况对不同对象出现的问题采取不同的应对措施。

模块化的参数存储区。模块化的参数存储区是监控循环体程序和实时控制体程序的信息库，也是这两个程序进行交换的中介。模块化的参数存储区主要包括六部分：系统标志区、系统参数区、组态数据区、控制参数区以及暂存区。endprint

各模块之间的关系。监控循环体程序、实时控制体程序、模块化的参数存储区三大模块之间存在着相辅相成的关系，其中监控循环体程序和实时控制体程序的运行在同一平面上，实时控制体程序的形式与监控循环体程序的形式是同时存在的。模块化的参数存储区的主要职能是通过存储的数据有效地保障监控循环体程序和实时控制体程序之间的信息交流。

3.3LZ-1型炉窑控制器在燃煤链条炉中的应用

燃煤链条炉变化性很大，在工程建设中很难准确地把握变化规律。这主要体现在工业燃煤链条炉负荷变化紧密，模块化的参数存储区中的存储数据变化范围广，燃煤链条炉被控制的对象线条曲折，变动性也很大。工业燃煤链条炉的数据控制一直以来是工业建设者面临的巨大难题，为了及时有效地研讨出方案解决这个问题，笔者结合LZ-1型炉窑控制器在燃煤链条炉中的应用做了简单分析：LZ-1型炉窑控制器直接组成锅炉控制系统，当然，一台LZ-1型炉窑控制器很难完成这项工作，一般情况下需要三台。控制器采用传统的控制法与专家控制相结合的方法，蒸汽包受外界压力控制的过程中，由于燃煤链条炉数据波动频繁，施工人员应该采用PI控制与参数自寻优或者是自修正控制相结合的专家控制法。如果这种方法取得良好的效果，炉膛压力则会相应提升很多，这不仅可以减小工业染料产生的废气对环境的影响，还能保障工业建设顺利发展。

4结语

随着各行各业建设工艺的完善，新型工业炉窑控制器为工程建设的技术革新找到了新出路。新型工业炉窑控制器的设计研究属于技术型工作，由于技术落后和资金不足等原因，在施工过程中还存在很大的困难，工程建设者任重而道远。为了保障新型工业炉窑控制器的设计研究取得成果，技术研发人员就必须结合新型工业炉窑控制器材料的选择方法、明确我国工业炉窑的发展方向、了解工业炉窑控制器设计研究的技术，才能有效地保障新型工业炉窑控制器在工业建设中的作用。因此，我国政府和工业界应该高度重视新型工业炉窑控制器的设计研究工作，从而推动我国工业建设的发展。

参考文献

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