焦炉炉顶温度自动监控系统的制作方法

1.本实用新型涉及自动化控制技术领域，具体的，涉及焦炉炉顶温度自动监控系统。


背景技术：

2.焦炉炉顶空间温度对各主要焦化产品有重要影响，一般以不超过850℃为宜。温度偏高，会导致煤焦油和粗苯产率降低，粗苯中甲苯含量减少，煤气中ch4减少、h2增加，以及焦炉煤气量增多而热值降低，炭化室顶部沉积炭加重，温度低于750℃，会导致焦饼上部出现生焦。目前，焦炉炉顶温度的监测主要依靠人工，不仅费时费力，而且控制精度低。


技术实现要素：

3.本实用新型提出焦炉炉顶温度自动监控系统，解决了相关技术中焦炉炉顶温度监控精度低的问题。
4.本实用新型的技术方案如下：包括：
5.温度检测单元，用于检测焦炉炉顶温度；
6.加热控制单元，用于控制燃烧室的加热，所述燃烧室包括进风口和进料口，所述加热控制单元包括鼓风电机、变频器、压力检测单元和流量调节阀控制电路，所述鼓风电机的出风口与所述进风口连通，所述变频器与所述鼓风电机连接，所述压力检测单元用于检测所述进风口的压力，所述进料口设置有流量调节阀，所述流量调节阀控制电路用于控制流量调节阀的开度。
7.进一步，还包括控制器，所述温度检测单元和所述加热控制单元均与所述控制器连接，所述流量调节阀控制电路包括三极管q2、pmos管q3和nmos管q4，所述三极管q2的基极与所述控制器连接，所述三极管q2的集电极接入所述pmos管q3的栅极，所述pmos管q3的源极与电源24v连接，所述pmos管q3的漏极用于与流量调节阀的第一端连接，
8.所述三极管q2的发射极接入所述nmos管q4的栅极，所述nmos管q4的源极接地，所述nmos管q4的漏极用于与流量调节阀的第二端连接。
9.进一步，所述流量调节阀控制电路还包括二极管d1和二极管d2，所述二极管d1的阳极连接所述nmos管q4的漏极，所述二极管d1的阴极与电源24v连接，所述二极管d2的阳极接地，所述二极管d2的阴极接入所述pmos管q3的漏极。
10.进一步，所述控制器依次通过光耦u7和三极管q1接入所述三极管q2的基极，
11.所述光耦u7的第一输入端与所述控制器连接，所述光耦u7的第二输入端接地，所述光耦u7的第一输出端通过电阻r38连接电源vcc，所述光耦u7的第二输出端接地，
12.所述光耦u7的第一输出端接入所述三极管q1的基极，所述三极管q1的发射极接地，所述三极管q1的集电极通过电阻r2连接电源24v，所述三极管q1的集电极串联电位器rp2、电阻r9后接地，所述电位器rp2和所述电阻r9的串联点接入所述三极管q2的基极。
13.进一步，所述温度检测单元包括电路结构相同的两路检测电路，其中一路包括接口芯片u1，所述接口芯片u1的差分输入端分别用于连接热电偶的两端，所述接口芯片u1的
输出端和片选端均连接所述控制器。
14.进一步，所述压力检测单元包括依次连接的气压传感器u3和运放u5c，所述气压传感器u3的两个输出负输出端分别连接电位器rp1的两个固定端，所述电位器rp1的滑动端接入所述运放u5c的反相输入端，所述气压传感器u3的正输出端接入所述运放u5c的同相输入端，所述运放u5c的输出端通过电阻r37连接反相输入端，所述运放u5c的输出端作为所述压力检测单元的输出端，接入所述控制器。
15.本实用新型的工作原理及有益效果为：
16.本实用新型中温度检测单元用于检测焦炉炉顶温度，当检测到焦炉炉顶温度超过设定范围时，通过加热控制电路控制燃烧室的加热，使焦炉炉顶温度保持在设定范围。具体为：当焦炉炉顶温度大于最高限值时，变频器控制鼓风电机转速减小，鼓风电机出风口的风量减小，燃烧室进风口的风压减小，流量调节阀控制电路控制流量调节阀开度减小，燃烧室进料减少，燃烧室温度降低。反之，当焦炉炉顶温度小于最低限值时，变频器控制鼓风电机转速增加，鼓风电机出风口的风量增加，燃烧室进风口的风压增加，流量调节阀控制电路控制流量调节阀开度增大，燃烧室进料增加，燃烧室温度提高。其中，通过压力检测单元检测进风口的风压(风量)，并根据风量的大小控制流量调节阀的开度(进料的多少)，有利于保证合适的空燃比，保证燃料充分燃烧。
附图说明
17.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
18.图1为本实用新型电路原理框图；
19.图2为本实用新型中流量调节阀控制电路原理图；
20.图3为本实用新型中温度检测单元电路原理图；
21.图4为本实用新型中压力检测单元电路原理图；
22.图中：1温度检测单元，2压力检测单元，3流量调节阀控制电路。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
24.如图1所示，本实施例焦炉炉顶温度自动监控系统包括温度检测单元，用于检测焦炉炉顶温度；
25.加热控制单元，用于控制燃烧室的加热，燃烧室包括进风口和进料口，加热控制单元包括鼓风电机、变频器、压力检测单元和流量调节阀控制电路，鼓风电机的出风口与进风口连通，变频器与鼓风电机连接，压力检测单元用于检测进风口的压力，进料口设置有流量调节阀，流量调节阀控制电路用于控制流量调节阀的开度。
26.本实施例中温度检测单元用于检测焦炉炉顶温度，当检测到焦炉炉顶温度超过设定范围时，通过加热控制电路控制燃烧室的加热，使焦炉炉顶温度保持在设定范围。具体为：当焦炉炉顶温度大于最高限值时，变频器控制鼓风电机转速减小，鼓风电机出风口的风
量减小，燃烧室进风口的风压减小，流量调节阀控制电路控制流量调节阀开度减小，燃烧室进料减少，燃烧室温度降低。反之，当焦炉炉顶温度小于最低限值时，变频器控制鼓风电机转速增加，鼓风电机出风口的风量增加，燃烧室进风口的风压增加，流量调节阀控制电路控制流量调节阀开度增大，燃烧室进料增加，燃烧室温度提高。其中，通过压力检测单元检测进风口的风压(风量)，并根据风量的大小控制流量调节阀的开度(进料的多少)，有利于保证合适的空燃比，保证燃料充分燃烧。
27.进一步，还包括控制器，温度检测单元和加热控制单元均与控制器连接，如图2所示，流量调节阀控制电路包括三极管q2、pmos管q3和nmos管q4，三极管q2的基极与控制器连接，三极管q2的集电极接入pmos管q3的栅极，pmos管q3的源极与电源24v连接，pmos管q3的漏极用于与流量调节阀的第一端连接，
28.三极管q2的发射极接入nmos管q4的栅极，nmos管q4的源极接地，nmos管q4的漏极用于与流量调节阀的第二端连接。
29.本实施例中，为减小流量调节阀阀芯在移动过程中的静摩擦力，在三极管q2的基极施加pwm信号，使阀芯始终处于小幅颤振状态，从而将静摩擦力变为滑动摩擦，提高阀芯移动的稳定性。其工作原理为：当控制器输出的pwm信号为高电平时，三极管q2导通，pmos管q3和nmos管q4导通，电源24v加在流量调节阀的第一端和第二端，驱动阀芯移动；反之，当控制器输出的pwm信号为低电平时，三极管q2关断，pmos管q3和nmos管q4关断，加在流量调节阀的第一端和第二端的电压消失，阀芯停止移动。
30.控制器可以选用市场上常用的控制芯片，本实施例中，控制器的具体型号为stm32f107。
31.进一步，如图2所示，流量调节阀控制电路还包括二极管d1和二极管d2，二极管d1的阳极连接nmos管q4的漏极，二极管d1的阴极与电源24v连接，二极管d2的阳极接地，二极管d2的阴极接入pmos管q3的漏极。
32.流量调节阀的阀芯实质上是电磁铁，当pmos管q3和nmos管q4关断时，电磁铁两端的电压立即消失，其电流不会瞬间减为零，此时由于二极管d1和二极管d2的存在，电源24v反接到电磁铁的两端，有利于电磁铁的快速放电，提高了流量调节阀的动态响应性能。
33.进一步，如图2所示，控制器依次通过光耦u7和三极管q1接入三极管q2的基极，
34.光耦u7的第一输入端与控制器连接，光耦u7的第二输入端接地，光耦u7的第一输出端通过电阻r38连接电源vcc，光耦u7的第二输出端接地，
35.光耦u7的第一输出端接入三极管q1的基极，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极通过电阻r2连接电源24v，三极管q1的集电极串联电位器rp2、电阻r9后接地，电位器rp2和电阻r9的串联点接入三极管q2的基极。
36.在控制器和三极管q2之间设置光耦u7，实现控制器和流量调节阀控制电路的电气隔离，避免流量调节阀一侧的干扰信号进入控制器，从而保证控制器的可靠工作。控制器输出的pwm1信号经光耦u7之后进行了一次反相，由三极管q1进行再次反相之后，接入三极管q2的基极。其工作原理为：当控制器输出的pwm1信号为高电平时，光耦u7导通，光耦u7的输出端信号pwm1_1为低电平，该低电平信号加在三极管q1的基极，三极管q1关断，电阻r2、电位器rp2和电阻r9形成分压电路，电阻r9的端电压加在三极管q2的基-射极之间，三极管q2导通；反之，当控制器输出的pwm1信号为低电平时，光耦u7关断，光耦u7的输出端信号pwm1_
1为高电平，该高电平信号加在三极管q1的基极，三极管q1导通，三极管q2的基极为低电平，三极管q2关断。
37.进一步，如图3所示，温度检测单元包括电路结构相同的两路检测电路，其中一路包括接口芯片u1，接口芯片u1的差分输入端分别用于连接热电偶的两端，接口芯片u1的输出端和片选端均连接控制器。
38.本实施例中温度检测单元包括两个热电偶，分别设置在第一个装煤口和机侧小炉门处，接口芯片u1和接口芯片u2的具体型号为max6675，接口芯片u1读取一个热电偶的数据，转换为数字信号发送至控制器，接口芯片u2读取另一个热电偶的数据，转换为数字信号发送至控制器，控制器根据两个热电偶的数据确定焦炉炉顶的温度。
39.进一步，如图4所示，压力检测单元包括依次连接的气压传感器u3和运放u5c，气压传感器u3的两个输出负输出端-out分别连接电位器rp1的两个固定端，电位器rp1的滑动端接入运放u5c的反相输入端，气压传感器u3的正输出端+out接入运放u5c的同相输入端，运放u5c的输出端通过电阻r37连接反相输入端，运放u5c的输出端作为压力检测单元的输出端，接入控制器。
40.气压传感器u3的具体型号为psg，气压传感器u3的两个负输出端-out分别接入电位器rp1的两个固定端，电位器rp1的滑动端接入运放u5c的反相输入端，电位器rp1启动放大倍数微调的作用；气压传感器u3的正输出端接入运放u5c的同相输入端，运放u5c构成减法运算电路，运放u5c的输出端得到当前压力值，输入到控制器的ad通道。
41.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。