4 脉冲燃烧控制
4.1 原理分析
在工业炉窑的燃烧控制系统中，对烧嘴的控制一般有两种方式，即连续控制及脉冲控制。在连续燃烧控制方式下，烧嘴的供热量连续可调，各烧嘴处于相同的燃烧状态，即大火或小火，炉内热气流直接上行。采用该控制方式，被加热件表面容易受热不均，加热效率也不高。在脉冲燃烧控制方式下，相对的一对烧嘴的工作状态正好相反，一台烧嘴为大火时，另一台为小火，可使热气流环形上行，在炉内形成均匀的热力场，这样工件受热均匀，加热效率也大为提高。
本炉燃烧控制系统采用脉冲控制方式，从本质上讲，脉冲燃烧控制是通过改变烧嘴的启、停时间及各个烧嘴的工作时序完成的。本炉每个炉罩设有9个烧嘴，各烧嘴只工作在开/关两种状态下，系统调试时，先根据对烧嘴的功率、混合比、喷出速度等要求将烧嘴一次性调至最佳状态，这样烧嘴每次启动，都处于最佳工作状态，这对于提高燃烧效率，降低排放物污染水平都具有明显效果。系统运行时，9个烧嘴根据程序输出控制信号分时启动，每个烧嘴的工作时间是一定的，当供热量为100%时，每个烧嘴都处于连续工作状态，当供热量降低为50% 、25% 、12.5% 时，各个烧嘴的停止时间也相应延长。图3为1个炉罩上9个烧嘴的工作时序图，限于空间只给出控制值为100%和5o%时9个烧嘴的启动时序。通过此方法可线性地调节烧嘴的供热量，从而调节炉子温度。
脉冲燃烧系统具有很多优点：由于每个烧嘴启动时都处于其最佳工作状态，因而热效率、能耗、排放物的指标都可大幅度提高；通过高速烧嘴产生的热气流，并使多个烧嘴配合工作，可在炉内产生分布比较均匀的温度场，提高被处理工件的加热质量与温度均匀性；最后，如果选择或设计分辨率较高的控制器并配合适当功率的烧嘴，可使系统获得很高的控制线性度。
4.2 程控脉冲分频器
在脉冲燃烧控制的应用中，大都采用硬件脉冲分频设备对输出控制值OUT进行分频，给出各烧嘴的控制信号，该方法费用较高。本炉结合自身特点，应用step7 V5.2软件开发程控脉冲分频器，即通过PLC程序实现硬件分频器的功能。
程序设计中，先对输出OUT进行整理，即根据输出值大小判断是加热还是冷却，同时计算出用于操作的控制值；输人脉宽时间，即各烧嘴启动后的工作时间，该时间可在上位机监控画面根据实际控制需要手动输人和调整；脉冲工作时间循环，根据烧嘴个数，设置多个定时器，并设定其工作时间，以控制各烧嘴的启动时序；对分频数进行限位；计算等待时间，即各烧嘴的延时启动时间；等待循环，确定各烧嘴的等待时间及时序；最后根据最终操作数确定烧嘴工作方式。
5 系统运行效果
经过现场调试，该控制系统稳定运行曲线如图5所示，其中炉罩曲线只作实时监控用，并不对其进行控制。由图可看出，控制曲线从第1加热段开始，即很好地跟踪了工艺曲线值，在第l保温段、第2加热段、第2保温段、第l冷却段，控制曲线和工艺曲线几乎重合，温差甚微，很好地满足了工艺上的要求。系统在冷却后期实行自然冷却方式，故不再作控制。
该罩式炉控制系统实际投运以来，运行稳定，控制精度高，各段温差基本控制在±2℃ 内，所处理卷板质量很好地满足了厂家及客户需求，同时在很大程度上为厂家节省了成本。由于运行效果好，该系统又先后在江阴华西、无锡、扬州等热处理厂投人使用，控制效果均良好。
