浅谈智能温度控制在热风炉上的应用.pdf

5 2 东 晨 舛l枝 2 0 1 1 年 第2 期 浅谈智能温度控制在热风 炉上 的应 用 李欣 龙煤股份公 司鹤 岗分公司科技信息部， 黑龙 江 鹤 岗1 5 4 1 0 0 摘要文章介绍 了智能温度控制在鹤岗分公 司各煤矿热风 炉上 的应用， 达 到了节能效果 ， 提高 了企业的经济效 益。 关键词 热风炉 智能化 温度控制 节 能 中图分类号 T D 7 2 7 ． 2 文献标识码B Ab s t r a c t Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e i n t e l l i g e n t t e n l p e r a t u r e c o n t r o l i n e a c h b r a n c h h e g a n g c o a l d e s c rib e s t h e a p p l i c a t i o n，a c h i e v e t h e e n e r g ys a v i n g e ff e c t a n d i mp r o v e t h e e c o n o mi c e ffic i e n c y o f e n t e r p ri s e s ． Ke y wo r d s h o t a i r s t o v e i n t e l l i g e n t t e mp e r a t u r e c o n t r o l e n e r g ys a v i n g 龙煤鹤 岗分公司各煤矿广泛使用 热风炉进行井 口 采暖。热风炉的燃烧设 备与锅炉相 同 ， 通过 换热 器烟 气与空气对流换热来 加热空气 ， 冷 空气 的动力源是 送 风机 ， 送风机将冷空气输入热风炉换热器 ， 换 热后通 过 热风道把热空气输送 到井 口， 与井 口人风混 合后达 到 采暖要求 2～ 5 ℃ ， 煤矿井 口供 热要求 以不结冰为准 ， 如何 使电和燃料消耗最少 ， 又能保证 供热要求 ， 温度智 能控制在此过程中起着重要的作用。 1 智 能温度控 制热风 炉运转 风机 在煤矿需采 暖的入风井 口安装 温度传感 器 ， 采用 A ／ D转换器把传感器测 量得到 的模拟信号转换成 能被 单片机处理 的数字信号 ； 采用 L E D显示器 进行温度测 量值及各参数值 的显示 ； 采用 四键组合对 各参数 值进 行设定修改 ； 采用 两个 L E D指示 灯进行 温 度 的上 、 下 限越 限报警 ； 采用固态继电器 控制加 热装 置 ， 以实现对 温度 的调节。通 过采集井 口混合温 度传 到热风炉 房 ， 司炉人员可随时直观观测井 口混合温度来 调整热 风炉 运转情况 ， 热风炉的运转既要保证井 口供热要求 ， 又要 保证热风炉安全经 济运行 ， 也就 是热风 炉炉膛 温度不 能超过 7 5 0 ℃ ， 送热 风温度 不能超 过 1 2 0 c 【 ， 根据 智能 温度控制随时调整送风机电机频率 ， 调整 转速 ， 实现热 风炉安全经济运行 。 2 实现 采暖期 运行情 况调 节 在采 暖初末期 ， 室外温度不是很 低 ， 热风炉无需满 负荷运行 ， 但一天内室外温差较大 ， 需 随时调整热风炉 运行情况， 煤层厚度调整到 8 0 ra m左右， 通过智能温度 收稿 日期 2 0 1 l一 0 1 2 O 作者 简介 李欣 1 9 8 2一 ， 男 ， 2 0 0 6年毕业于齐齐哈尔大学 电子 信息工程专业， 大学学历， 助理工程师， 现在黑龙江龙煤矿业集团股 份有限公司鹤岗分公 司科技信息部从事技术工作。 控制调整鼓 、 引风机 电机频率 ， 使 鼓 、 引 风机风量 配 比 合理 ， 根据井 口混合温 度的智 能控制来 调整送风 机 电 机频率 ， 调整转速 。如果井 口混合 温度在 5 ℃ 以上 ， 要 降低鼓 、 引风 电机转 速 ， 减弱 热风 炉燃 烧 ， 同时降低送 风电机 频率 、 降低转 速 ， 减少 空气 流量 ， 这样 既节省燃 料 ， 又节约 电能。如 果井 口混合 温度在 2 o 【 以下 ， 要增 加鼓 、 引风机转速 ， 增 强热风 炉燃烧 ， 待 井 口混 合温度 有升高趋势 ， 增 加送 风机转速 ， 加大空气 流量 ， 给井 口 增 加 热 量 。 3 实现 采暖高峰 期运行 情况 调节 在采暖高峰期 ， 室外 温 度很低 ， 一天 内温差很 小 ， 热风炉需满负荷连 续运行 ， 不但随 时监视井 口混合温 度 ， 还不能忽视热风 炉炉膛 温度 、 送 风温度不 能超 限 ， 否则会给热风炉 的运行带来安全隐患。把煤层厚度调 到 1 2 0 ra m 以上 ， 调 整鼓 、 引风 机 转 速 ， 增 强热 风炉 燃 烧 ， 这时会经常遇 到炉膛 温度 、 送 风温度超 限 ， 这 时可 通过提高送风机转速， 通过增加风量来冷却炉膛和降 低送 风温度 ， 使炉膛 温度 和送风 温度控制在 允许范 围 之内。 4测量数 值 的智能化 运算处 理 被测温度通过模拟测量环节和模 数转换器转换成 相应的数字量， 经进行分析和加工处理 ， 然后输出作为 显示或控制之用。整个过程按照一定程序所规定的算 法来完成 。对 A ／ D转换后 的数 字测 量值 进行 了 自校 零、 数字滤波、 非线性校正、 越限报警、 判断等处理， 从 而明显提高了智能温度控制仪表的测量精度。 4 ． 1 自校 零 测量中的放大器零点， 由于长期工作或者由于补 偿条件 的变化 ， 会 产生缓 慢 的漂 移。放大器 的零漂 是 包括前置放大器在内的整个模拟线路和 A ／ D转换器 零漂的总和。 2 0 1 1 年 第2 期 童 晨 斜．枝 5 3 4 ． 2 数 字滤 波 在 温度测量过 程 中 ， 输 入信 号 中通 常 叠加 有 噪声 和不必要 的频 率分 量。在信 号采样 时 ， 这 些 噪声 分量 会带来误差 。在实际温度测量 中 ， 常 常在输入／ 输 出通 道 中采用滤波 器来滤 除叠加在有用信号上 的各种 随机 干扰信号 。在传统 温度仪 表 中 ， 模拟滤 波 器 曾经起 到 了重要的作用 。人们普遍采用数字滤波器 技术结合 简 单的硬件滤波 电路来达到滤除随机干扰 的 目的。数 字 滤波器充分运用 了微处 理器强 大 的运 算 能力 ， 它 主要 是根据合适 的数字 滤 波算 法编 制软件 程序 ， 由微 处理 器对 测得 的数据进 行过 滤处理 。它具有 高精 度 、 高可 靠性 、 高稳定性 的特点 ， 因此在智能温度 控制仪表 中被 广泛用 于克 服随机误差 。 4 ． 2 ． 1 几种 常用 滤 波算 法 的分 析 比较 1 中位值滤波法。 中位值 滤波是对某 一被 测参 数连 续采样 N次 N 一 般取奇数 ， 然后 把 N次采样值 按大小 排列 ， 取 中间 值为本次采样值 。使用 中位值滤 波能有 效地 克服偶然 因素 引起 的波动或采样器不稳定 引起 的误码等 脉冲干 扰 。对温度 、 液位 等缓慢 变化 的被测 参数 采用 中位 值 滤波法 能收 到 良好 的滤波效果 。 2 算术平均值滤波法 。 算术平均值滤波 的基本原理是要按输入 的 N个采 样数据 I 1一N ， 寻 找到 一个使 Y与 各采 样值 之 间 的偏差的平方和最小 的值 。 4 ． 2 ． 2 复合 滤波 法 的优点及 应用 每种方法都各有 自己的优缺点 ， 智 能温 度控 制受 到的随机扰 动往往 不是单 一 的， 有时 既要消 除脉 冲扰 动 的影 响， 又要作数据平滑处理 。因此 ， 把前面 的滤波 方法结合起来 使用 ， 即形成 复合 滤波法 。复合 滤波 法 的特点是先用 中位值滤 波算法滤掉采样值 中的脉 冲干 扰 ， 然后把剩 下 的各 采 样平 均 值 进行 算术 平 均 滤 波。 该滤波算法兼容 了中位值滤波算法和算术平 均值滤波 算法的优点， 在测量过程 中能起到较好 的滤波作用。 复合 滤波算 法的原理如下 连续采样 n次， 将其累加求和， 同时找出其中的最 大值与最小值 ， 再从累加和中减去最大值和最小值， 按 n一 2个采样 值求平均 ， 即有效采样值 。 4 ． 3 非线 性特 性 的校 正 在实际使用中应进行线性化处理， 即进行非线性 化校正。对于这类问题的解决， 常规模拟仪表采用的 非线性补偿方法， 都需要增加若干硬件， 如用特别的曲 线板， 利用二极管、 各种集成运算放大器构成非线性补 偿电路 ， 采用非线性计数的数字化电路和采用连续线 性化 A ／ D转换 器等 。这 些 硬 件补 偿 ， 不但成 本 高 、 电 路复杂 、 调试 困难 ， 而且 精度低 、 通用 性 差。智 能温度 控制一般都使 用 计算 线 性化 方 法来 实现 非线 性 的校 正 ， 也就是对输 入信 号经转 换 所得到 的数 字量进行 计 算或查表来 实现线 性化 。 5 智能温 度控 制的特 点 近年来 ， 由于微 处理 器 的引入 有力 地推 动着温 度 控制智能化与功 能多样 化 的进 程 ， 这使 得智能 温度 控 制不再是传统的硬件实体 ， 而是硬件 和软件 的结合体 。 I 数 字化 显 示 。由 于智 能 温 度控 制 主 要 采用 L E D或者 L C D等 数 字 显示 器 件 ， 同传 统 的 模 拟仪 相 比， 其读数更加直 观可靠 ， 精确度更高 。 2 高可靠性 。 各 种功能 的大规模集 成 电路 的应 用 ， 极大地提高 了技术 性能 ， 推动 其朝 着可靠 性 、 高稳 定性 、 小体积方向发展 。 3 人机对话 。 通 过与微处理器相 连的键盘 ， 仪表 可 以接收操作者发 出的信息 ， 并 由微 处理 器作 出相应 的处理 ， 或显示 相应 的数值 ， 或进 行 相应 的控 制操作 ， 从而达到人机对话 的 目的 。强大 的人机对话 功能也是 智能温度控 制与传统 温度控制的一个重要 的区别 。 4 智能控制 。智能温度控 制都是 在功能 强大 的 微 处理器 的基础上构建 而成的。 由于微处理 器大 的运 算 功能 ， 使得复杂 的控 制算 法能够 方便 地应 用于智 能 温度控制 。 6 结束语 鹤岗地区属 于高寒 地 区， 采暖期高 达五个月 之久 。 通过在 峻德矿 、 兴安矿 、 富力矿 、 新兴 矿 的实际应用 ， 一 台 4 ． 2 M W 热风炉 ， 风机容 量在 2 0 0 k W， 通过计 量 ， 能节 电近三分之一 ， 一个采 暖期 可节 电资 金 6万 元 。通 过 对温度的智能控制 ， 不仅延长 了风机 的使用 寿命 ， 更 重 要 的是提高了 电动机 的工作 效率 ， 热风 炉实 现 了安 全 经济运行。 参考文献 [ 1 ] 玉明， 仪表测量信号的标度变换及实现， 自动化仪表， 2 0 0 0 ， 2 1 2 4 7～ 4 8 ； [ 2 ]郎文鹏等， 温度测控的智能化进展 ， 世界仪表与 自动化， 2 0 0 3 ， 3 1 1 0～1 4； [ 3 ]苏文平编著， 新型电子电路应用实例精选， 北京航空航天大学出 版社 ， 2 0 0 0 ； [ 4 ]吴钦炜， 信息时代的智能检测仪表， 世界仪表与 自 动化 ， 2 0 0 0 ， 4 2 1 0～1 5 。