專利名稱：瀝青熱再生設備干燥系統的控制方法及檢測、控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及浙青熱再生攪拌設備領域，具體的涉及一種對浙青熱再生設備干燥系統的控制方法，及根據該種方法提供的檢測、控制系統。
背景技術：
浙青熱再生攪拌設備主要用于回收和生產高等級公路的路面鋪筑浙青混合料，通過燃燒機對干燥滾筒內的再生浙青混合料進行加熱和烘干，使浙青在骨料表面具有更好的包裹性。浙青熱再生攪拌設備的溫度控制是非常關鍵的技術，若干燥滾筒里再生浙青料溫度過高，當燃燒機未燃盡的重油很容易使再生浙青料著火，從而引起較大的生產事故。若溫度過低，造成骨料和浙青的包裹性變差，無法滿足公路施工要求。
現有浙青熱再生攪拌設備的干燥滾筒內的熱再生料出料溫度基本上是通過紅外測溫儀或者熱電阻來進行測量，考慮到熱再生料對測溫探頭有較強的磨損性，熱電阻通常帶有耐磨鎧裝，造成溫度響應慢，無法滿足熱再生料的精確檢測和控制，紅外測溫儀對熱再生料的溫度測量具有很好實時性，但是流道處的粉塵及其硫化物很容易使紅外鏡頭污染和腐蝕，從而影響測溫的準確性，干燥滾筒內的熱再生料出料溫度測量一直是行業的技術難點。
傳統的浙青熱再生攪拌設備的燃燒機主要采用手動進行調節，由操作人員觀察熱再生料的出料溫度，并輔以采用紅外測溫槍進行人工監視，當熱再生料溫度比設定的溫度低時，加大燃燒機負荷、增大燃油噴射量，當溫度過高時，減小燃油噴射量，每次調整燃燒機負荷后，或者更換不同標號的重油后，需要重新調整風/油比，傳統燃燒機風/油比的調整完全依賴于人工經驗，通過燃燒機的窺視孔觀察火焰的亮度，然后再觀察煙氣和回收粉的顏色，由此確定燃燒機的燃燒狀態，以人工經驗調整燃燒機風油比的難度非常大，需要豐富的調節經驗，如果風/油比調整不準確，燃燒機無法處于最優的燃燒狀態。
現有國外技術中，有通過熱再生料溫度或火焰強度作為反饋控制參數實現燃燒機燃油量，如上述熱再生料出料溫度測量一直是行業的技術難點，采用熱再生料溫度測量，無法準確實現燃燒機智能反饋控制，不能實現燃燒機風油比的準確控制；采用火焰強度作為燃燒機反饋控制參數，僅通過火焰強度作為燃燒穩定性判定依據存在一定的局限性，燃燒機在燃燒不充分時很容易導致結焦，影響浙青熱再生攪拌設備的正常生產。發明內容
為解決上述問題，本發明提供了一種浙青熱再生設備干燥系統的控制方法，所述浙青熱再生設備包括干燥系統和信號檢測系統，干燥系統包括干燥滾筒、干燥滾筒驅動電機、燃燒機、燃燒機控制器、引風管道、風機、燃油泵，該種浙青熱再生設備干燥系統的控制方法包括以下步驟
步驟一，計算干燥滾筒內熱再生料的出料溫度，
同時檢測干燥滾筒驅動電機的功率、施工環境溫度、引風管道內的煙氣溫度、燃燒機的燃油消耗量，并將上述檢測信息導入燃燒機控制器中，所述燃燒機控制器內設有基于軟測量算法構建的熱再生料出料溫度計算模型，燃燒機控制器根據導入的環境溫度信息、 煙氣溫度信息、燃油消耗量信息以及熱再生料含量信息計算出熱再生料出料溫度；
所述熱再生料含量的信息通過干燥滾筒驅動電機的功率信息與熱再生料含量之間的關系計算；
步驟二，燃燒機控制器自動調節燃燒機的燃油消耗量，
在燃燒機控制器中預先設定熱再生料出料溫度值，將步驟一計算出的熱再生料出料溫度和燃燒機控制器中設定的熱再生料出料溫度比較，燃燒機控制器輸出溫差信號，調節燃燒機的燃油消耗量；
步驟三，確定燃燒機的燃燒狀態信息，
在線檢測煙氣溫度、煙氣含氧量、火焰強度，并將檢測信息導入燃燒機控制器中， 所述燃燒機控制器內設有基于多信息融合算法構建的燃燒狀態模型，燃燒機控制器根據導入的煙氣溫度信息、煙氣含量信息、火焰強度信息確定燃燒機燃燒狀態信息；
步驟四，燃燒機控制器自動調燃燒機的節風/油比，
燃燒機控制器在步驟二所確定的燃油消耗量的前提下，根據步驟三所確定的燃燒狀態信息輸出控制信號，調節燃燒機的風/油比。
根據上述的方法提供的一種浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，所述浙青熱再生設備包括干燥系統和信號檢測系統，干燥系統包括干燥滾筒、干燥滾筒驅動電機、 燃燒機、燃燒機控制器、引風管道、風機、燃油泵，其特征在于所述信號檢測系統包括
功率檢測裝置，用于檢測干燥滾筒驅動電機的功率；
環境溫度檢測裝置，用于檢測施工環境的溫度；
煙氣溫度檢測裝置，用于檢測引風管道內的煙氣溫度；
燃油消耗量檢測裝置，用于計量燃燒機的燃油消耗量；
煙氣含氧量檢測裝置，用于檢測引風管道內的煙氣含氧量；
火焰強度檢測裝置，用于檢測干燥滾筒內初始燃燒區火焰的輻射強度波動信息并采集干燥滾筒內燃燒區的火焰圖像信息；
所述燃燒機控制器，包括中央處理器、燃油泵計量控制裝置、燃燒機風/油比控制裝置，所述功率檢測裝置、環境溫度檢測裝置、煙氣溫度檢測裝置、燃油消耗量檢測裝置的檢測信息導入燃燒機控制器中，中央處理器通軟測量模型計算熱再生料出料溫度，燃油泵計量控制裝置根據熱再生料出料溫度調節燃燒機的燃油消耗量；
所述煙氣溫度檢測裝置、煙氣含氧量檢測裝置和火焰強度檢測裝置的檢測信息導入燃燒機控制器中，中央處理器通過多信息融合模型確定燃燒機燃燒狀態信息，燃燒機風/ 油比控制裝置根據燃燒機燃燒狀態信息調節風/油比。
進一步的，所述信號檢測系統還包括助燃空氣檢測裝置，用于計量風機的配風量； 所述燃燒機控制器還包括風機電機控制裝置，所述助燃空氣檢測裝置檢測信息導入燃燒機控制器中，風機電機控制裝置根據燃燒機的燃油消耗量和風/油比調節配風量。
進一步的，所述助燃空氣檢測裝置包括風機開度檢測電路，風機開度檢測電路檢測信息導入燃燒機控制器中。
進一步的，所述功率檢測裝置包括互感器和信號處理電路，所述互感器安裝在干燥滾筒驅動電機上，信號處理電路與燃燒機控制器連通。
進一步的，所述煙氣溫度檢測裝置包括溫度檢測探頭、自動除塵裝置、溫度信號調理電路，溫度檢測探頭采用PT200薄膜鉬電阻或無鎧裝熱電偶，所述溫度檢測探頭安裝在引風管道內，自動除塵裝置安裝在溫度檢測探頭前端，溫度信號調理電路與燃燒機控制器連通。
進一步的，所述燃油消耗量檢測裝置包括燃油泵頻率轉換電路和信號采集電路， 燃油泵頻率轉換電路安裝在燃油泵上，信號采集電路與燃燒機控制器連通。
進一步的，所述煙氣氧含量檢測裝置包括氧化鋯式測量探頭、除塵過濾器和檢測電路，所述氧化鋯式測量探頭安裝在引風管道正壓處，除塵過濾器安裝在測量探頭前端，檢測電路與燃燒機控制器連通。
進一步的，所述火焰強度檢測裝置包括火焰波動信息檢測探頭、火焰圖像信息采集探頭和檢測電路，所述火焰波動信息檢測探頭安裝在干燥滾筒內部初始燃燒區范圍內、 火焰圖像信息采集探頭安裝在干燥滾筒內部燃燒機完全燃燒區范圍內，檢測電路與燃燒機控制器連通。
進一步的，所述燃燒機控制器為PLC控制器。
本發明具有如下有益效果
本發明解決了浙青熱再生設備干燥系統的出料溫度測量難、燃燒機風/油比控制不精確的問題，通過軟測量算法構建的模型準確的計算出的熱再生料出料溫度；由熱再生料出料溫度調整燃燒機的燃油消耗量，在確定燃油消耗量的前提下，通過在線檢測煙氣氧含量、煙氣溫度、火焰強度特征信息，基于多傳感器信息融合算法得到燃燒機燃燒狀態信息，將燃燒狀態信息反饋到燃燒機控制器，對燃燒機風/油比進行調節，使燃燒機處于最優的燃燒狀態。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。
圖I為本發明實施例浙青熱再生設備干燥系統的控制方法的流程示意圖。
圖2為本發明實施例浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統的結構示意圖。
具體實施方式
為了更好的理解本發明的技術方案，下面結合附圖詳細描述本發明提供的實施例。
參照圖I、圖2所示，一種浙青熱再生設備干燥系統的控制方法，所述浙青熱再生設備包括干燥系統I和信號檢測系統2，干燥系統包括干燥滾筒11、干燥滾筒驅動電機12、 燃燒機13、燃燒機控制器14、引風管道15、風機16、燃油泵，該種浙青熱再生設備干燥系統的控制方法包括以下步驟
步驟一，計算干燥滾筒11內熱再生料的出料溫度，
同時檢測干燥滾筒驅動電機12的功率、施工環境溫度、引風管道15內的煙氣溫度、燃燒機13的燃油消耗量，并將檢測信息導入燃燒機控制器14中，所述燃燒機控制器14 內設有基于軟測量算法構建的熱再生料出料溫度計算模型，模型導入變量為環境溫度、煙氣溫度、燃油消耗量、熱再生料含量，輸出為熱再生料出料溫度，
其中干燥滾筒驅動電機12的功率能反映出干燥滾筒內再生料多少及其粘料情況，干燥滾筒驅動電機12的功率和干燥滾筒內再生料含量之間的關系通過試驗確定；
步驟二，燃燒機控制器14自動調節燃燒機13的燃油消耗量，
在燃燒機控制器14中預先設定熱再生料出料溫度值，將步驟一計算出的熱再生料出料溫度和燃燒機控制器14中設定的熱再生料出料溫度比較，燃燒機控制器14輸出溫差信號，調節燃燒機13的燃油消耗量；
步驟三，確定燃燒機13的燃燒狀態信息，
在線檢測引風管道15內的煙氣溫度、引風管道15內的煙氣含氧量、干燥滾筒11 內的火焰強度，并將檢測信息導入燃燒機控制器14中，所述燃燒機控制器14內設有基于多信息融合算法構建的燃燒狀態模型，燃燒機控制器14根據導入的煙氣溫度信息、煙氣含量信息計算干燥滾筒內空氣過剩系數，根據導入的火焰強度信息判定燃燒機13的燃燒狀態， 通過干燥滾筒內初始燃燒區火焰的輻射強度波動信息以判定燃燒機13燃燒的穩定性，通過干燥滾筒內燃燒區的火焰圖像信息提取燃燒機火焰強度及強度波動信息，依此為判據判定燃燒機13的是否處于最優燃燒狀態；
步驟四，燃燒機控制器14自動調節燃燒機13的節風/油比，
燃燒機控制器14在步驟二所確定的燃油消耗量的前提下，依判據判定燃燒機的是否處于最優燃燒狀態對燃燒機的風/油比進行調整，依判干燥滾筒中空氣過剩系數對過風/油比微調，使燃燒機13達到最佳燃燒狀態。
根據上述方法提供的一種浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統
參照圖I、圖2所示，該種浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，所述浙青熱再生設備包括干燥系統I和信號檢測系統2，干燥系統包括干燥滾筒11、干燥滾筒驅動電機 12、燃燒機13、燃燒機控制器14、引風管道15、風機16、燃油泵，其中燃燒機控制器14為PLC 控制器，內設有中央處理器、燃油泵計量控制裝置、燃燒機風/油比控制裝置和風機電機控制裝置；信號檢測系統2包括功率檢測裝置21，環境溫度檢測裝置，煙氣溫度檢測裝置23， 燃油消耗量檢測裝置，煙氣含氧量檢測裝置25，火焰強度檢測裝置26、助燃空氣檢測裝置 27。
功率檢測裝置21用于檢測干燥滾筒驅動電機12的負荷，包括互感器和信號處理電路，所述互感器安裝在干燥滾筒驅動電機12上，信號處理電路與燃燒機控制器14連通；
環境溫度檢測裝置用于檢測施工環境的溫度，包括溫度傳感器和檢測電路，檢測電路與燃燒機控制器14連通；
煙氣溫度檢測裝置23用于檢測引風管道15內的煙氣溫度，煙氣溫度檢測裝置23 包括溫度檢測探頭、自動除塵裝置、溫度信號調理電路，該溫度檢測探頭安裝在引風管道15 內采用PT200薄膜鉬電阻或無鎧裝熱電偶，自動除塵裝置安裝在溫度檢測探頭前端，溫度信號調理電路與燃燒機控制器14連通；
燃油消耗量檢測裝置用于計量燃燒機13所燃燒的燃油量，包括燃油泵頻率轉換電路和信號采集電路，該燃油泵頻率轉換電路安裝在燃油泵上，信號采集電路與燃燒機控制器14連通；
煙氣含氧量檢測裝置25用于檢測引風管道15內的煙氣含氧量，包括氧化鋯式測CN 102926308 A書明說5/5頁量探頭、除塵過濾器和檢測電路，所述氧化鋯式測量探頭安裝在引風管道15正壓處，除塵過濾器安裝在測量探頭前端，檢測電路與燃燒機控制器14連通；
火焰強度檢測裝置26用于檢測干燥滾筒內初始燃燒區火焰輻射強度波動信息并采集干燥滾筒內燃燒區的火焰圖像信息，包括火焰波動信息檢測探頭、火焰圖像信息采集探頭、檢測電路，所述火焰波動信息檢測探頭為紅外火檢探頭、火焰圖像信息采集探頭為可自動伸縮的高溫C⑶探頭，還包括紅外火檢探頭驅動裝置、圖像像采集卡、錄像機、亮度提取電路，所述紅外火檢探頭安裝在干燥滾筒內部初始燃燒區范圍內、高溫CCD探頭安裝在干燥滾筒內部燃燒機完全燃燒區范圍內，檢測電路與燃燒機控制器14連通；
助燃空氣檢測裝置27用于計量風機16的配風量，包括風機開度檢測電路，該風機開度檢測電路與燃燒機控制器14連通。
功率檢測裝置21、環境溫度檢測裝置、煙氣溫度檢測裝置23、燃油消耗量檢測裝置的檢測信息導入燃燒機控制器中14，中央處理器通軟測量模型計算熱再生料出料溫度， 燃油泵計量控制裝置根據熱再生料出料溫度調節燃燒機13的燃油消耗量；
煙氣溫度檢測裝置23、煙氣含氧量檢測裝置25和火焰強度檢測裝置26的檢測信息導入燃燒機控制器14中，中央處理器通過多信息融合模型確定燃燒機燃燒狀態信息,燃燒機風/油比控制裝置根據燃燒機燃燒狀態信息調節風/油比，根據干燥滾筒中空氣過剩系數對燃燒機風/ 油比微調；
助燃空氣檢測裝置27的檢測信息導入燃燒機控制器中，風機電機控制裝置根據燃燒機13的燃油消耗量和風/油比調節配風量。
以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能以此限定本發明實施的范圍，即依本發明申請專利范圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的范圍內。8
權利要求
1.浙青熱再生設備干燥系統的控制方法，所述浙青熱再生設備包括干燥系統和信號檢測系統，干燥系統包括干燥滾筒、干燥滾筒驅動電機、燃燒機、燃燒機控制器、引風管道、風機、燃油泵，該種浙青熱再生設備干燥系統的控制方法包括以下步驟 步驟一，計算干燥滾筒內熱再生料的出料溫度， 同時檢測干燥滾筒驅動電機的功率、施工環境溫度、引風管道內的煙氣溫度、燃燒機的燃油消耗量，并將上述檢測信息導入燃燒機控制器中，所述燃燒機控制器內設有基于軟測量算法構建的熱再生料出料溫度計算模型，燃燒機控制器根據導入的環境溫度信息、煙氣溫度信息、燃油消耗量信息以及熱再生料含量信息計算出熱再生料出料溫度； 所述熱再生料含量的信息通過干燥滾筒驅動電機的功率信息與熱再生料含量之間的關系計算； 步驟二，燃燒機控制器自動調節燃燒機的燃油消耗量， 在燃燒機控制器中預先設定熱再生料出料溫度值，將步驟一計算出的熱再生料出料溫度和燃燒機控制器中設定的熱再生料出料溫度比較，燃燒機控制器輸出溫差信號，調節燃燒機的燃油消耗量； 步驟三，確定燃燒機的燃燒狀態信息， 在線檢測煙氣溫度、煙氣含氧量、火焰強度，并將檢測信息導入燃燒機控制器中，所述燃燒機控制器內設有基于多信息融合算法構建的燃燒狀態模型，燃燒機控制器根據導入的煙氣溫度信息、煙氣含量信息、火焰強度信息確定燃燒機燃燒狀態信息； 步驟四，燃燒機控制器自動調燃燒機的節風/油比， 燃燒機控制器在步驟二所確定的燃油消耗量的前提下，根據步驟三所確定的燃燒狀態信息輸出控制信號，調節燃燒機的風/油比。
2.根據權利要求I所述的方法提供的一種浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，所述浙青熱再生設備包括干燥系統和信號檢測系統，干燥系統包括干燥滾筒、干燥滾筒驅動電機、燃燒機、燃燒機控制器、引風管道、風機、燃油泵，其特征在于所述信號檢測系統包括 功率檢測裝置，用于檢測干燥滾筒驅動電機的功率； 環境溫度檢測裝置，用于檢測施工環境的溫度； 煙氣溫度檢測裝置，用于檢測引風管道內的煙氣溫度； 燃油消耗量檢測裝置，用于計量燃燒機的燃油消耗量； 煙氣含氧量檢測裝置，用于檢測引風管道內的煙氣含氧量； 火焰強度檢測裝置，用于檢測干燥滾筒內初始燃燒區火焰的輻射強度波動信息并采集干燥滾筒內燃燒區的火焰圖像信息； 所述燃燒機控制器，包括中央處理器、燃油泵計量控制裝置、燃燒機風/油比控制裝置，所述功率檢測裝置、環境溫度檢測裝置、煙氣溫度檢測裝置、燃油消耗量檢測裝置的檢測信息導入燃燒機控制器中，中央處理器通軟測量模型計算熱再生料出料溫度，燃油泵計量控制裝置根據熱再生料出料溫度調節燃燒機的燃油消耗量； 所述煙氣溫度檢測裝置、煙氣含氧量檢測裝置和火焰強度檢測裝置的檢測信息導入燃燒機控制器中，中央處理器通過多信息融合模型確定燃燒機燃燒狀態信息，燃燒機風/油比控制裝置根據燃燒機燃燒狀態信息調節風/油比。
3.根據權利要求2所述的浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，其特征在于所述信號檢測系統還包括助燃空氣檢測裝置，用于計量風機的配風量；所述燃燒機控制器還包括風機電機控制裝置，所述助燃空氣檢測裝置檢測信息導入燃燒機控制器中，風機電機控制裝置根據燃燒機的燃油消耗量和風/油比調節配風量。
4.根據權利要求3所述的浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，其特征在于所述助燃空氣檢測裝置包括風機開度檢測電路，風機開度檢測電路檢測信息導入燃燒機控制器中。
5.根據權利要求2或3所述的浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，其特征在于所述功率檢測裝置包括互感器和信號處理電路，所述互感器安裝在干燥滾筒驅動電機上，信號處理電路與燃燒機控制器連通。
6.根據權利要求2或3所述的浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，其特征在于所述煙氣溫度檢測裝置包括溫度檢測探頭、自動除塵裝置、溫度信號調理電路，溫度檢測探頭采用PT200薄膜鉬電阻或無鎧裝熱電偶，所述溫度檢測探頭安裝在引風管道內，自動除塵裝置安裝在溫度檢測探頭前端，溫度信號調理電路與燃燒機控制器連通。
7.根據權利要求2或3所述的浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，其特征在于所述燃油消耗量檢測裝置包括燃油泵頻率轉換電路和信號采集電路，燃油泵頻率轉換電路安裝在燃油泵上，信號采集電路與燃燒機控制器連通。
8.根據權利要求2或3所述的浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，其特征在于所述煙氣氧含量檢測裝置包括氧化鋯式測量探頭、除塵過濾器和檢測電路，所述氧化鋯式測量探頭安裝在引風管道正壓處，除塵過濾器安裝在測量探頭前端，檢測電路與燃燒機控制器連通。
9.根據權利要求2或3所述的浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，其特征在于所述火焰強度檢測裝置包括火焰波動信息檢測探頭、火焰圖像信息采集探頭和檢測電路，所述火焰波動信息檢測探頭安裝在干燥滾筒內部初始燃燒區范圍內、火焰圖像信息采集探頭安裝在干燥滾筒內部燃燒機完全燃燒區范圍內，檢測電路與燃燒機控制器連通。
10.根據權利要求2或3所述的浙青熱再生設備干燥系統的檢測、控制系統，其特征在于所述燃燒機控制器為PLC控制器。
全文摘要
本發明涉及瀝青熱再生攪拌設備領域，具體的涉及一種對瀝青熱再生設備干燥系統的控制方法，及為實現該種方法提供的檢測、控制系統。所述控制方法通過軟測量算法構建的模型準確的計算出的熱再生料出料溫度；由熱再生料出料溫度調整燃燒機的燃油消耗量，在確定燃油消耗量的前提下，通過在線檢測煙氣氧含量、煙氣溫度、火焰強度特征信息，基于多傳感器信息融合算法得到燃燒機燃燒狀態信息，將燃燒狀態信息反饋到燃燒機控制器，對燃燒機風/油比進行調節，使燃燒機處于最優的燃燒狀態。采用上述方法或檢測、控制系統均能準確計算熱再生料出料溫度、準確控制燃燒機風/油比，提高干燥系統的干燥效率，實現生料出料溫度的準確控制。
文檔編號G01D21/02GK102926308SQ20121043663
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月2日 優先權日2012年11月2日
發明者楊建紅 申請人:華僑大學