一种生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制系统，包括PLC控制器，以及分别与PLC控制器相连的人机界面，安装在热风炉中的高压喷油泵、助燃风机、温度测量仪表Ⅰ、流量计Ⅰ，安装在烘干炉中的高温风机、温度测量仪表Ⅱ、流量计Ⅱ，安装在炭化炉中的真空泵、温度测量仪表Ⅲ、流量计Ⅲ，其中人机界面为显示工艺流程控制的工控机，该工控机为上位机；PLC控制器为下位机；其他组成单元为现场控制单元；上位机、下位机、现场控制单元构成三级分布式控制系统。本发明专利技术的控制系统及方法能自动控制以及监视污泥炭化炉的整个生产过程，节省了人力成本，提高了工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生化污泥处理领域，特别涉及一种生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制方法及系统。
技术介绍
污泥烘干碳化技术作为一种新兴的环保技术，逐渐闪耀出它特有的光芒。其以稳定，环保，废物利用，变废为宝等优异性成为众多污泥处理技术中的亮点。目前，污泥烘干炭化技术刚刚在国内兴起，在为数不多的企业中，几乎所有的企业都是人工作业来控制设备的正常运行。因为没有自动化的系统，又要操控20多台电机，经常由于工作人员的疏漏发生事故，造成工作效率低下，设备寿命缩减。同时，由于没有很好的监控软件使得工作人员必须要在温度高，刺鼻性气味浓烈的现场进行操作和监视，长期在这种环境下工作，很容易造成各种慢性疾病的发生。因此，解决生化污泥烘干炭化一体式设备的自动控制的问题显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制方法。本专利技术的另一目的在于提供一种生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制系统。本专利技术的目的通过以下的技术方案实现:一种生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制方法，包含以下三个部分:热风炉部分:根据交叉限幅调节关系分别向油量调节回路和助燃空气调节回路，PLC控制器发出相应的控制信号，所述油量调节回路和助燃空气调节回路根据相应的控制信号调节高压喷油泵和助燃风机；所述交叉限幅调节关系是在热风炉升温之前，先使助燃空气流量达到最高限幅值，再打开高压喷油泵，直至热风炉温度升至第一目标温度值；在降温之前，先使油气流量降到最低限幅值，再降低助燃空气流量，直至热风炉温度降至第二目标温度值；烘干炉部分:采用串级PID控制，主控制器和副控制器均采用PLC控制器上的PID控制端口，主控变量为炉温，副变量为气体流量；主控制器将PLC控制器接收到的温度值与设定值比较得到的差值，通过PID运算，将运算结果作为副控制器的设定值，将该值与流量表示数进行比较并通过副控制器的PID运算，并将最终的结果输出到变频器，在通过变频器的转数来控制真空泵的转动速度，从而保证炉内温度稳定在目标温度；炭化炉部分:采用串级PID控制，主控制器和副控制器均采用PLC控制器上的PID控制端口，主控变量为炉温，副变量为气体流量；主控制器将PLC控制器接收到的温度值与设定值比较得到的差值，通过PID运算，将运算结果作为副控制器的设定值，将该值与流量表示数进行比较并通过副控制器的PID运算，并将最终的结果输出到变频器，在通过变频器的转数来控制高温风机的转动速度，从而保证炉内温度稳定在目标温度。所述的热风炉、烘干炉、炭化炉中的炉温是通过温度测量仪表测量得到的，温度测量仪表将测得的温度数据传输给PLC控制器；所述的热风炉、烘干炉、炭化炉中的热风流量是通过流量计测得的，流量计将测得的流量数据传输给PLC控制器。所述的温度测量仪表为热电偶传感器或热电阻传感器。本专利技术的另一目的通过以下的技术方案实现:一种生化污泥烘干炭化一体式设备包括烘干炉、炭化炉、热风炉、与烘干炉相连的尾气喷淋室I和与炭化炉相连的尾气喷淋室II，生化污泥从淤泥池中被抽取出来后，经传送装置传输至烘干炉，烘干炉对生化污泥进行烘干，在烘干的过程中均匀转动以确保生化污泥被均匀烘干，然后被烘干的生化污泥传输至炭化炉进行炭化，炭化完成后即完成对生化污泥的无害化处理；热风炉提供热风分别进入到烘干炉、炭化炉中对生化污泥进行烘干、炭化。一种生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制系统，包括PLC控制器，以及分别与PLC控制器相连的人机界面，安装在热风炉中的高压喷油泵、助燃风机、温度测量仪表1、流量计I，安装在烘干炉中的高温风机、温度测量仪表I1、流量计II，安装在炭化炉中的真空泵、温度测量仪表II1、流量计III，其中人机界面为显示工艺流程控制的工控机，该工控机为上位机；PLC控制器为下位机；高压喷油泵、助燃风机、温度测量仪表1、流量计1、高温风机、温度测量仪表I1、流量计I1、真空泵、温度测量仪表II1、流量计III为现场控制单元；上位机、下位机、现场控制单元构成三级分布式控制系统。高温风机直接将热风炉中的热风输送至炭化炉，真空泵则通过抽取烘干炉中的空气将热风炉中的热风引进来。所述的PLC控制器是通过变频器来分别控制高压喷油泵、助燃风机、高温风机、真空泵的转速。所述的PLC控制器通过Ethernet总线和人机界面相连，通过RS485总线与变频器相连，所述的温度测量仪表1、流量计1、温度测量仪表I1、流量计I1、温度测量仪表II1、流量计III通过RS485通讯电缆将其测量的数值显示在人机界面上。所述的温度测量仪表1、温度测量仪表I1、温度测量仪表III为热电偶传感器或热电阻传感器。所述的生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制系统，还包括与PLC控制器相连的干燥尾气喷淋循环泵、干馏尾气喷淋循环泵，干燥尾气喷淋循环泵、干馏尾气喷淋循环泵分别安装在尾气喷淋室1、尾气喷淋室II中。通过干燥尾气喷淋循环泵、干馏尾气喷淋循环泵对烘干炉、炭化炉产生的尾气进行无害化处理。所述的PLC控制器通过I/O模块直接控制干燥尾气喷淋循环泵、干馏尾气喷淋循环泵的工作状态。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果:通过PLC控制器进行串级PID控制克服了被控对象为温度时的较大的容量滞后和纯之后，并且抑制了控制过程中的变化剧烈幅度较大的扰动，最主要的是克服了温度变化的非线性影响，从而大大的提高了控制精度和准确度；而使用PLC和组态软件组成的控制系统，将繁杂危险的污泥碳化过程变得简单易行，大大降低了工人工作的难度，提高了工作效率，增加了设备的使用寿命和整体流程的准确程度；并且实现了整个生产流水线的自动化。热风炉中的交叉线福调节能保证热风炉中的油气充分进行燃烧，消除安全隐患。【附图说明】图1为本专利技术所述的生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制系统的结构示意图；图2为本专利技术所述的生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制方法的控制逻辑简图；图3为本专利技术所述的生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制方法的炭化炉、烘干炉的控制回路图。【具体实施方式】下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。一种生化污泥烘干炭化一体式设备包括烘干炉、炭化炉、热风炉、与烘干炉相连的尾气喷淋室I和与炭化炉相连的尾气喷淋室II，生化污泥从淤泥池中被抽取出来后，经传送装置传输至烘干炉，烘干炉对生化污泥进行烘干，在烘干的过程中均匀转动以确保生化污泥被均匀烘干，然后被烘干的生化污泥传输至炭化炉进行炭化，炭化完成后即完成对生化污泥的无害化处理；热风炉提供热风分别进入到烘干炉、炭化炉中对生化污泥进行烘干、炭化。如图1，一种生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制系统，包括PLC控制器，以及分别与PLC控制器相连的人机界面，安装在热风炉中的高压喷油泵、助燃风机、温度测量仪表1、流量计I，安装在烘干炉中的高温风机、温度测量仪表I1、流量计II，安装在炭化炉中的真空泵、温度测量仪表II1、流量计III，其中人机界面为显示工艺流程控制的工控机，该工控机为上位机；PLC控制器为下位机；高压喷油泵、助燃风机、温度测量仪表1、流量计1、高温风机、温度测量仪表I1、流量计I1、真空泵、温度测量仪表II1、流量计III为现场控制单元；上位机、下位机、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生化污泥烘干炭化一体式设备集成控制方法，其特征在于，包含以下三个部分：热风炉部分：根据交叉限幅调节关系分别向油量调节回路和助燃空气调节回路，PLC控制器发出相应的控制信号，所述油量调节回路和助燃空气调节回路根据相应的控制信号调节高压喷油泵和助燃风机；所述交叉限幅调节关系是在热风炉升温之前，先使助燃空气流量达到最高限幅值，再打开高压喷油泵，直至热风炉温度升至第一目标温度值；在降温之前，先使油气流量降到最低限幅值，再降低助燃空气流量，直至热风炉温度降至第二目标温度值；烘干炉部分：采用串级PID控制，主控制器和副控制器均采用PLC控制器上的PID控制端口，主控变量为炉温，副变量为气体流量；主控制器将PLC控制器接收到的温度值与设定值比较得到的差值，通过PID运算，将运算结果作为副控制器的设定值，将该值与流量表示数进行比较并通过副控制器的PID运算，并将最终的结果输出到变频器，在通过变频器的转数来控制真空泵的转动速度，从而保证炉内温度稳定在目标温度；炭化炉部分：采用串级PID控制，主控制器和副控制器均采用PLC控制器上的PID控制端口，主控变量为炉温，副变量为气体流量；主控制器将PLC控制器接收到的温度值与设定值比较得到的差值，通过PID运算，将运算结果作为副控制器的设定值，将该值与流量表示数进行比较并通过副控制器的PID运算，并将最终的结果输出到变频器，在通过变频器的转数来控制高温风机的转动速度，从而保证炉内温度稳定在目标温度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史步海，包智，刘志鑫，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44