本發(fā)明屬于汽車涂裝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于余熱回收的汽車烘干室加熱區(qū)溫控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

汽車涂裝行業(yè)中，通常采用中低溫烘干室進(jìn)行車身漆面干燥處理，包括電泳漆烘干、密封膠烘干、面漆烘干等。采用四元體或三元體加熱方式，其中四元體加熱方式一般采用獨立燃燒器作為各個加熱區(qū)熱源，廢氣經(jīng)RTO系統(tǒng)處理排放；三元體加熱方式一般采用焚燒爐處理烘房廢氣并將燃燒余熱用于各個加熱區(qū)熱源。三元體加熱方式中，焚燒爐出口高溫?zé)煔?，?jīng)過各區(qū)換熱器，為加熱區(qū)提供熱量。整個系統(tǒng)中需要控制的溫度包括焚燒爐的爐膛溫度、焚燒爐出口煙氣溫度、各個加熱區(qū)的回風(fēng)溫度?，F(xiàn)有加熱系統(tǒng)中，焚燒爐出口溫度的設(shè)定值為固定值，為加熱區(qū)提供恒定的熱源溫度；各加熱區(qū)溫度通過換熱器調(diào)節(jié)閥直接控制回風(fēng)溫度。現(xiàn)有焚燒爐及各個加熱區(qū)的上述溫度控制策略，在實際運行過程中存在以下不足：

焚燒爐出口溫度始終使用固定的設(shè)定值，為加熱區(qū)提供恒溫?zé)嵩础Ｈ欢诤娓上到y(tǒng)不同的運行階段中，對于熱量的需求存在較大差異。例如在烘干爐升溫過程中，對于熱量需求較大，因而需要較高的焚燒爐出口溫度；而在烘干爐到溫后和進(jìn)車前的低消耗時段，對于熱量需求較小，此時需要較低的焚燒爐出口溫度；而在烘干爐有車輛進(jìn)入后，熱量需求又處在連續(xù)變化過程中。因此，若焚燒爐出口溫度保持恒定，不能根據(jù)實際需求進(jìn)行調(diào)整，則最終排煙溫度會過高，能源利用率低，增加運營成本，造成浪費。

另外，在各加熱區(qū)控溫中，直接控制回風(fēng)溫度，滯后大，震蕩時間長，受擾動后，恢復(fù)時間長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問題而提供一種基于余熱回收的汽車烘干室加熱區(qū)溫控系統(tǒng)，其通過在各個加熱區(qū)控溫中加入串級控制策略，縮短了震蕩時間，減小超調(diào)，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性；通過在焚燒爐出口溫度控制中采用動態(tài)調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)焚燒爐出口溫度的設(shè)定值，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于余熱回收的汽車烘干室加熱區(qū)溫控系統(tǒng)，包括：

加熱區(qū)回風(fēng)溫度控制單元，用于根據(jù)加熱區(qū)的回風(fēng)溫度設(shè)定值以及加熱區(qū)的當(dāng)前回風(fēng)溫度值通過PID控制輸出第一MV值；

加熱區(qū)送風(fēng)溫度控制單元，用于根據(jù)所述第一MV值以及加熱區(qū)的當(dāng)前送風(fēng)溫度值通過PID控制輸出第二MV值；

換熱器換熱控制單元，用于根據(jù)所述第二MV值以及加熱區(qū)的回風(fēng)量實時控制給所述加熱區(qū)供應(yīng)熱風(fēng)的換熱器的換熱調(diào)節(jié)閥的開度；所述換熱器用于使焚燒爐送來的熱風(fēng)與所述加熱區(qū)的回風(fēng)進(jìn)行換熱后形成加熱熱風(fēng)送入所述加熱區(qū)；

焚燒爐送風(fēng)溫度控制單元，用于根據(jù)所述第二MV值以及焚燒爐的當(dāng)前熱風(fēng)出口溫度值通過PID控制輸出第三MV值對焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥的開度實時進(jìn)行調(diào)節(jié)。

所述基于余熱回收的汽車烘干室加熱區(qū)溫控系統(tǒng)，包括焚燒爐爐膛溫度控制單元，用于根據(jù)當(dāng)前爐膛溫度以及爐膛設(shè)定溫度通過PID控制輸出第四MV值給燃?xì)夤艿郎系娜細(xì)庹{(diào)節(jié)閥，控制燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥的開度。

所述焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥安裝在所述焚燒爐的出口管路上；當(dāng)所述焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥全關(guān)時，烘干室加熱區(qū)廢氣被預(yù)熱后進(jìn)入焚燒爐爐膛燃燒，燃燒后的高溫?zé)煔馊拷?jīng)過換熱裝置與引入的烘干室加熱區(qū)廢氣換熱后通過焚燒爐出口管路排出；當(dāng)所述焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥全開時，燃燒后的高溫?zé)煔獠唤?jīng)過換熱裝置，直接通過焚燒爐的出口管路排出，而烘干室加熱區(qū)廢氣不經(jīng)預(yù)熱直接進(jìn)入焚燒爐爐膛燃燒。

所述加熱區(qū)為多個，每個所述加熱區(qū)設(shè)有一個所述換熱器并配置一個所述加熱區(qū)回風(fēng)溫度控制單元與一個加熱區(qū)送風(fēng)溫度控制單元，所述焚燒爐的熱風(fēng)管道穿過多個所述換熱器，所述換熱調(diào)節(jié)閥設(shè)在所述換熱器對應(yīng)的熱風(fēng)管道上。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1.自動調(diào)節(jié)焚燒爐出口溫度的設(shè)定值，可根據(jù)加熱區(qū)的實時的換熱器調(diào)節(jié)閥開度大小，并通過PID內(nèi)部計算處理實時轉(zhuǎn)換為控制焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥的開度大小的輸出量，從而實現(xiàn)對焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥的開度大小在焚燒爐出口溫度設(shè)定值范圍內(nèi)進(jìn)行自動實時調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了根據(jù)熱量需求來調(diào)整熱量供給，實現(xiàn)熱源溫度的智能調(diào)節(jié)，提高能源利用率，降低能耗；

2.自動實現(xiàn)加熱區(qū)控溫調(diào)節(jié)，縮短震蕩時間，減小超調(diào)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的汽車烘干爐余熱回收利用智能溫控系統(tǒng)的示意圖。

具體實施方式

下面，結(jié)合實例對本發(fā)明的實質(zhì)性特點和優(yōu)勢作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不局限于所列的實施例。

參見圖1所示，一種汽車烘干爐余熱回收利用智能溫控系統(tǒng)，包括：

加熱區(qū)回風(fēng)溫度控制單元，包括第一PID控制器10，用于根據(jù)加熱區(qū)的回風(fēng)溫度設(shè)定值以及加熱區(qū)的當(dāng)前回風(fēng)溫度值(由第一溫度傳感器11采集回風(fēng)管12中回風(fēng)溫度T5)輸出第一MV值，即MV3；

加熱區(qū)送風(fēng)溫度控制單元，包括第二PID控制器20，用于根據(jù)所述第一MV值MV3以及加熱區(qū)的當(dāng)前送風(fēng)溫度值(通過第二溫度傳感器21采集送風(fēng)管22中送風(fēng)溫度T6)而輸出第二MV值,即MV4；

換熱器換熱控制單元，用于根據(jù)所述第二MV值以及加熱區(qū)的回風(fēng)管12的回風(fēng)量，實時控制給所述加熱區(qū)供應(yīng)熱風(fēng)的換熱器(如圖1中所示的4區(qū)換熱器)的換熱調(diào)節(jié)閥30的開度；

所述換熱器用于使焚燒爐100送來的熱風(fēng)與所述加熱區(qū)的回風(fēng)進(jìn)行換熱后,形成加熱熱風(fēng)通過送風(fēng)管22送入所述加熱區(qū)；

焚燒爐送風(fēng)溫度控制單元，包括第三PID控制器40，用于根據(jù)所述第二MV值以及焚燒爐的當(dāng)前熱風(fēng)出口溫度值(由第三溫度傳感器41采集)，輸出第三MV值，即MV2，對焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥42的開度實時進(jìn)行調(diào)節(jié)。

所述第一MV值用于作為同一加熱區(qū)送風(fēng)溫度控制單元的輸入設(shè)定值，由該加熱區(qū)送風(fēng)控制單元根據(jù)該第一MV值及加熱區(qū)的當(dāng)前送風(fēng)溫度值而自動調(diào)節(jié)，輸出第二MV值，控制換熱器換熱控制單元的換熱調(diào)節(jié)閥的開度，從而使該加熱區(qū)送風(fēng)溫度根據(jù)加熱區(qū)回風(fēng)溫度及加熱區(qū)送風(fēng)實際溫度實現(xiàn)智能調(diào)節(jié)控制，由于焚燒爐的出口溫度影響著制換熱器換熱，因此該第二MV值同時傳送到焚燒爐送風(fēng)溫度控制單元，由焚燒爐送風(fēng)溫度控制單元根據(jù)該第二MV值，輸出第三MV值對焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥的開度實時進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而滿足了實際溫度調(diào)節(jié)需要。

需要說明的是，本發(fā)明中，由于是對烘干室的多個加熱區(qū)進(jìn)行智能控制器，因此，所述焚燒爐送風(fēng)溫度控制單元在PID控制時的控制設(shè)定值是多個加熱區(qū)的送風(fēng)溫度控制單元輸出的多個第二MV值經(jīng)過自動處理后而得到，具體的，可以由處理器110接收多個加熱區(qū)送風(fēng)溫度控制單元輸出的第二MV值，然后經(jīng)接收后多個第二MV值進(jìn)行比較處理數(shù)字轉(zhuǎn)換后形成一個綜合值，然后送入所述第三PID控制器作為該第三PID控制器的輸入設(shè)定值，由所述第三PID控制器根據(jù)該輸入設(shè)定值以及焚燒爐出口溫度值，對焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥42的開度實時進(jìn)行調(diào)節(jié)。

其中，所述焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥42可安裝在所述焚燒爐的出口管路上；所述焚燒爐100內(nèi)設(shè)有換熱裝置50，與加熱區(qū)廢氣引入管道相連接，可用于引入烘干室加熱區(qū)的廢氣進(jìn)入焚燒爐100中，或預(yù)熱后進(jìn)入焚燒爐膛燃燒，或與燃燒后的高溫?zé)煔膺M(jìn)行換熱，具體如下：

當(dāng)所述焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥42全關(guān)時，加熱區(qū)廢氣被預(yù)熱后進(jìn)入焚燒爐爐膛燃燒，燃燒后的高溫?zé)煔馊拷?jīng)過換熱裝置50與引入的廢氣換熱后通過焚燒爐出口管路排出；當(dāng)所述焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥42全開時，燃燒后的高溫?zé)煔獠唤?jīng)過換熱裝置，直接通過焚燒爐的出口管路排出，而加熱區(qū)廢氣不經(jīng)預(yù)熱直接進(jìn)入焚燒爐爐膛燃燒。

從而通過調(diào)節(jié)焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥的開度，可以控制進(jìn)入換熱裝置和直接排出的燃燒后高溫?zé)煔獗壤?；?dāng)爐膛溫度T2不變時，焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥開度42越小，燃燒后高溫?zé)煔膺M(jìn)入換熱裝置50的比例越高，加熱區(qū)廢氣被預(yù)熱的溫度越高，換熱后的高溫?zé)煔鉁囟?即焚燒爐出口溫度T1)越低；整個過程中，需要將廢氣預(yù)熱溫度T3(由溫度傳感器60采集)的氣體，通過燃燒加熱到爐膛溫度T2(由溫度傳感器70采集)，控制爐膛溫度T2保持不變，廢氣預(yù)熱溫度T3越高，則加熱溫差越小，所需能源注入即燃?xì)饬恳苍叫?，從而?jié)約能源。

在保證烘干系統(tǒng)和焚燒爐系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下，智能調(diào)節(jié)焚燒爐出口溫度T1，在一定程度下，在需要降低焚燒爐出口溫度T1時，就需要減小焚燒爐出口溫度調(diào)節(jié)閥的開度，該調(diào)節(jié)閥的開度越小，如上所述，燃燒后高溫?zé)煔膺M(jìn)入換熱裝置的比例越高，最終提高了廢氣預(yù)熱溫度，從而減少了燃?xì)庀牧浚?jié)約了能源。

進(jìn)一步的，本發(fā)明中所述基于余熱回收的汽車烘干室加熱區(qū)溫控系統(tǒng)，包括焚燒爐爐膛溫度控制單元，包括第四PID控制器90，用于根據(jù)當(dāng)前爐膛溫度T2以及爐膛設(shè)定溫度輸出第四MV值,即MV1給燃?xì)夤艿郎系娜細(xì)庹{(diào)節(jié)閥80，控制燃?xì)庹{(diào)節(jié)閥的開度。

所述加熱區(qū)為多個，如圖1所示，示出了四個加熱區(qū)的情況，如加熱1區(qū)，加熱2區(qū)，加熱3區(qū)以及加熱4區(qū)，每個所述加熱區(qū)設(shè)有一個換熱器,并配置一個加熱區(qū)回風(fēng)溫度控制單元與一個加熱區(qū)送風(fēng)溫度控制單元，所述焚燒爐的熱風(fēng)(熱氣)管道穿過多個所述換熱器，所述換熱調(diào)節(jié)閥設(shè)在所述換熱器對應(yīng)的熱風(fēng)(熱氣)管道上。

關(guān)于焚燒爐出口溫度T1的設(shè)定值的調(diào)節(jié)，主要是通過焚燒爐送風(fēng)溫度控制單元控制實現(xiàn)，該單元通過判斷烘干爐加熱區(qū)的末端負(fù)荷，動態(tài)調(diào)節(jié)熱源溫度設(shè)定值，即焚燒爐出口溫度值T1，從而可以通過降低焚燒爐出口溫度，提高廢氣預(yù)熱溫度，降低最終排煙溫度，減少焚燒爐燃?xì)夂牧?，?jié)能降耗。

該焚燒爐送風(fēng)溫度控制單元采用了PID控制，被控量為焚燒爐出口溫度T1，輸出量為焚燒爐出口調(diào)節(jié)閥開度MV2，設(shè)定值不是固定值，需要根據(jù)烘干爐加熱區(qū)末端負(fù)荷進(jìn)行實時跟蹤調(diào)節(jié)，即根據(jù)各加熱區(qū)換熱器調(diào)節(jié)閥開度的變化，在一定范圍內(nèi)改變設(shè)定值。

本發(fā)明中，所述焚燒爐出口溫度T1的設(shè)定值調(diào)節(jié)，分為三個階段：

第一階段，焚燒爐升溫中，對于焚燒爐出口溫度T1不進(jìn)行控制，焚燒爐出口調(diào)節(jié)閥開度MV2賦零，即全部關(guān)閉狀態(tài)，以保證焚燒爐快速升溫；

第二階段，焚燒爐到溫后，烘干房加熱區(qū)升溫中，焚燒爐出口溫度T1的設(shè)定值設(shè)置為固定的上限值，以保證烘干房加熱區(qū)快速升溫；

第三階段，烘干房加熱區(qū)到溫，此時，烘干房開始進(jìn)車，末端負(fù)荷發(fā)生變化，焚燒爐出口溫度T1的設(shè)定值根據(jù)各區(qū)換熱器調(diào)節(jié)閥開度情況，程序算法自動計算，在一定的合理范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的同時，智能調(diào)節(jié)焚燒爐出口溫度T1，提高廢氣預(yù)熱比例，減少焚燒爐燃?xì)夂牧浚档湍芎摹?/p>

關(guān)于本發(fā)明中各個加熱區(qū)烘干溫度的智能控制的說明。本發(fā)明，烘干室各區(qū)烘干溫度的控制模式一樣，下面以一個加熱區(qū)為例進(jìn)行說明；

下面以加熱4區(qū)為例說明，包括一個回風(fēng)溫度控制單元，一個送風(fēng)溫度控制單元，主控溫度為回風(fēng)溫度T5，輔助控制溫度為送風(fēng)溫度T6,回風(fēng)溫度控制單元采用PID控制器，被控量為回風(fēng)溫度T5，輸出量為MV3，設(shè)定值為工藝要求的固定值；送風(fēng)溫度控制單元，采用PID控制器，被控量為送風(fēng)溫度T6，輸出量為MV4，設(shè)定值為回風(fēng)溫度控制單元的輸出量MV3。

此種串級控制策略，通過送風(fēng)和回風(fēng)的串級控制方式，可將送風(fēng)溫度的波動限定在一定范圍，從而縮小主控回風(fēng)溫度的震蕩幅度，提高控制精度，減小超調(diào)，減小滯后，加快響應(yīng)速度，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和動態(tài)性能，優(yōu)化烘干加熱溫度的穩(wěn)定性，改善烘干效果,從而解決了目前在烘干爐控溫系統(tǒng)中，存在較大滯后環(huán)節(jié)，當(dāng)加熱區(qū)進(jìn)車或存在外部干擾時，加熱的回風(fēng)溫度通常會出現(xiàn)較大波動，且穩(wěn)定時間較長的技術(shù)問題。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。