PID基于组态王的加热炉控制系统设计(4)

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在加热炉内壁加装高辐射率桶状装置，同样起到提高炉壁耐火材料辐射率的作用，加快炉内辐射换热，产品实现节能率3%~6%，此方法的缺点就是投资偏大，收回成本周期相对较长。

使用蜂窝陶瓷蓄热体可以达到余热回收的目的，但一次性投入大，切换机构多，维修成本高；另外在切换过程中也带走了相当多被烧嘴吹出但未燃烧的燃气，造成能源严重流失。而使用换热器则可弥补蜂窝陶瓷这方面的不足，且投资少、无切换机构、免维修。

如果使用金属换热器，由于材质的限制，抗氧化能力差，不能在高温下长期使用，余热回收率低。如烟道温度达到800度以上，金属换热器非常容易被高温损坏，无法达到余热回收的目的。

如普通情况下窑温高于800度，而烟道温度低于800度，这种情况看起来适合用金属换热器，但如果出现停电、燃气量偏大、助燃风量不足等情况，都会使烟道温度快速高于800度，使金属换热器很快被烧坏。

陶瓷换热器具有以下特点：

耐高温，耐腐蚀，换热效果好，节能率高。但金属换热器放在陶瓷换热器的部位就很快被烧坏了。

陶瓷换热器使用方法直接、简单、快捷、一次性投资少、投资成本低、换热温度稳定、效率高、寿命长、不堵塞、不漏气、更换方便，不存在煤气在切换时浪费跑掉。

使用寿命上，同等情况下陶瓷换热器是金属换热器几倍或几十倍。

如果不使用换热器，助燃风温度就是一般常温（-10℃-40℃），但通过陶瓷换热器加热的助燃风温度可达300℃-800℃，不但可以达到节能的目的，而且提高了环境效益。

在加热炉余热回收利用，实现节能率1%~2%。

2 系统控制方案设计

2.1 串级控制系统

2.1.1 串级控制系统的基本原理和特点

与简单的单回路控制系统相比，串级控制系统在其结构上形成了两个闭环，一个闭环在里面，被称为内回路或者副回路；另一个闭环在外，被称为外回路或者主回路。副回路在控制过程中负责粗调，主回路则完成细调，串级控制就是通过这两条回路的配合控制完成普通单回路控制系统很难达到的控制效果。

在串级控制中，无论是主回路还是副回路都有着各自的控制对象、测量变送器和控制器。在主回路中的控制对象、被测参数和控制器分别被称为主对象、主参数和主控制器。在副回路内则相应地被称为副对象、副参数和副控制器。副对象是整个控制对象的一部分，主控制器具有自己独立的设定值，它的输出作为副控制器的设定值，系统通过副调节器的输出控制执行器动作，实现对主参数的定制控制。

串级控制对进入副回路的扰动有很强的克服能力。由于副回路的存在，减小了控制对象的时间参数，从而提高了系统的响应速度。再者串级控制提高了系统的工作频率，改善了系统的控制质量，并且串级系统对符合或操作的变化有一定的自适应能力。

2.1.2 串级控制系统的设计

串级控制系统必须合理的进行设计，才能使其优越性能得到充分发挥。串级控制系统设计基本原则有以下几个方面。

（1）主回路设计

主回路是一个定制控制系统，对于主参数的选择和主回路的设计，基本上可以按照单回路控制系统的设计原则进行。凡是直接或间接与生产过程运行性能密切相关并可直接测量的工艺参数均可选作主参数，若条件许可，可以选用质量指标作为主参数，因为它最直接有效。否则应选用与产品质量有单值函数关系的参数作为主参数。选用的主参数须具有足够的灵敏度并符合工艺的合理理性。