高穿透窑炉节能燃气信号智能控制系统技术领域
本发明属于陶瓷窑炉智能操作领域，具体是指一种高穿透窑炉节能燃气信
号智能控制系统。
背景技术
现今的工业生产中，工业窑炉常以燃气作为热源，而燃烧时燃气与空气的
配比是否合理则直接影响了工业窑炉的能耗的大小。空气量过少时，燃气的燃
烧不完全，而不完全燃烧所产生的物质中含有大量污染环境的物质，同时也造
成了燃气能源的浪费；当空气量过大时，过量的空气排出时又带走大量的热量，
加大了热量的损失。
发明内容
本发明的目的在于克服上述问题，提供一种高穿透窑炉节能燃气信号智能
控制系统，能够智能的完成对燃气与空气的配比过程，提高了燃气利用率，更
好的节省了生产物资，降低了企业的生产成本。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
高穿透窑炉节能燃气信号智能控制系统，包括可编程控制器，连接在可编
程控制器上的电源，分别与可编程控制器相连接的燃气调压阀和变频器，与燃
气调压阀相连接的燃气喷嘴，与变频器相连接的高压风机，与高压风机相连接
的空气喷嘴，同时与燃气喷嘴和空气喷嘴相连接的混合腔，与混合腔相连接的
燃烧器，以及分别与可编程控制器相连接的远程监控设备、触控屏和数据存储
器；远程控制器通过设置在其上的信号接收器与设置在可编程控制器上的信号
发射电路无线连接；在燃气喷嘴上设置有燃气压力传感器，且该燃气压力传感
器通过燃气信号模数转换电路与可编程控制电路相连接；在空气喷嘴上设置有
空气压力传感器，且该空气压力传感器通过空气压力变送器与可编程控制电路
相连接；燃烧器上设置有直接与可编程控制器相连接的温度传感器；所述信号
发射电路的信号输入端与可编程控制器的信号输出端口相连接、信号输出端通
过无线网络与信号接收器的信号接收端相连接；所述燃气信号模数转换电路的
信号输入端与燃气压力传感器相连接、信号输出端与可编程控制器的信号输入
端口相连接。
作为优选，所述燃气压力传感器设置在燃气喷嘴的内壁上；所述空气压力
传感器设置在空气喷嘴的内壁上。
作为优选，所述混合腔设置有两个气体入口与一个气体出口，其中一个气
体入口与燃气喷嘴相连接、另一个气体入口与空气喷嘴相连接，气体出口则与
燃烧器的进气口相连接。
作为优选，所述温度传感器设置在燃烧器的点火口处。
进一步的，所述燃气信号模数转换电路由集成芯片U1，运算放大器P1，三
极管VT1，正极经电阻R1后与运算放大器P1的负输入端相连接、负极与集成
芯片U1的OUTPUT管脚相连接的电容C1，正极与运算放大器P1的负输入端
相连接、负极与电容C1的负极相连接的电容C2，正极接地、负极与运算放大
器P1的正输入端相连接的电容C3，与电容C3并联设置的电阻R2，负极与电
容C2的负极相连接、正极经电阻R3后与运算放大器P1的输出端相连接的电容
C4，P极接地、N极与电容C4的正极相连接的二极管D1，一端与电容C4的正
极相连接、另一端与集成芯片U1的INPUT管脚相连接的电阻R4，一端接12V
电源、另一端与集成芯片U1的A/C管脚相连接的电阻R5，正极与集成芯片U1
的A/C管脚相连接、负极与集成芯片U1的GND管脚相连接的电容C5，负极
接地、正极与集成芯片U1的VS管脚相连接的电容C6，一端与电容C6的正极
相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接的电阻R6，一端与集成芯片U1
的CUAREN管脚相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接的电阻R7，一端
与集成芯片U1的CUAREN管脚相连接、另一端与三极管VT1的发射极相连接
的电阻R8，一端与集成芯片U1的CUAREN管脚相连接、另一端接地的电阻
R9，一端与电阻R9的接地端相连接、另一端与三极管VT1的发射极相连接、
滑动端经电容C7后与三极管VT1的集电极相连接的滑动变阻器RP1，一端与
电容C6的正极相连接、另一端与集成芯片U1的THR管脚相连接的电阻R10，
正极与集成芯片U1的THR管脚相连接、负极接地的电容C8，以及与电容C8
并联设置的电阻R11组成；其中，集成芯片U1的型号为LM331，电容C5的负
极接地，电容C6的正极接12V电源，电容C1的正极作为该燃气信号模数转换
电路的信号输入端，集成芯片U1的FOUT管脚作为该燃气信号模数转换电路的
信号输出端。
再进一步的，所述信号发射电路由三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，
运算放大器P2，天线N，串接在三极管VT2的基极与集电极之间的电阻R12，
正极经电阻R13后与三极管VT2的发射极相连接、负极与三极管VT4的集电极
相连接的电容C9，正极经电阻R14后与电容C9的正极相连接、负极与电容C9
的负极相连接的电容C10，与电容C10并联设置的电阻R15，一端与电容C10
的正极相连接、另一端与三极管VT3的基极相连接的电阻R16，负极与三极管
VT3的集电极相连接、正极接12V电源相连接的电容C11，与电容C11并联设
置的电阻R19，一端与电容C11的正极相连接、另一端经电阻R17后与三极管
VT4的发射极相连接的电阻R18，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端
与运算放大器P2的负输入端相连接的电阻R20，一端与三极管VT4的集电极相
连接、另一端与运算放大器P2的正输入端相连接的电阻R21，正极与运算放大
器P2的负输入端相连接、负极与运算放大器P2的输出端相连接的电容C12，
与电容C12并联设置的电阻R22，以及正极经电阻R23后与运算放大器P2的输
出端相连接、另一端与三极管VT4的集电极相连接的电容C13组成；其中，三
极管VT2的集电极接12V电源，三极管VT3的发射极与三极管VT4的基极相
连接，天线N与电容C13的正极相连接，三极管VT2的基极作为该信号发射电
路的信号输入端，天线N作为该信号发射电路的信号输出端。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明能够自动收集燃气与空气的压力信息，以此作为判断燃气与空
气混合比例的参数，通过可编程控制器自动调整风机的运行情况，完成了对燃
气与空气混合比例的调整，以使得混合气体达到最优值，大大提高了系统的智
能性，降低了操作难度，进一步节省了企业的生产资金。
(2)本发明设置有燃气信号模数转换电路，能够很好的将燃气压力传感器
的反馈信号进行模数转换，使得该信号能够更好的被可编程控制器所识别，从
而提高了可编程控制器的控制精度。
(3)本发明设置有信号发射电路，很好的提高了发射信号的穿透能力，使
得信号传输的距离大大加长，同时还能降低信号的辨识难度，提高了信号辨识
的准确性。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明的燃气信号模数转换电路的电路图。
图3为本发明的信号发射电路的电路图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限
于此。
实施例
如图1所示，高穿透窑炉节能燃气信号智能控制系统，包括可编程控制器，
连接在可编程控制器上的电源，分别与可编程控制器相连接的燃气调压阀和变
频器，与燃气调压阀相连接的燃气喷嘴，与变频器相连接的高压风机，与高压
风机相连接的空气喷嘴，同时与燃气喷嘴和空气喷嘴相连接的混合腔，与混合
腔相连接的燃烧器，以及分别与可编程控制器相连接的远程监控设备、触控屏
和数据存储器；远程控制器通过设置在其上的信号接收器与设置在可编程控制
器上的信号发射电路无线连接；在燃气喷嘴上设置有燃气压力传感器，且该燃
气压力传感器通过燃气信号模数转换电路与可编程控制电路相连接；在空气喷
嘴上设置有空气压力传感器，且该空气压力传感器通过空气压力变送器与可编
程控制电路相连接；燃烧器上设置有直接与可编程控制器相连接的温度传感器；
所述信号发射电路的信号输入端与可编程控制器的信号输出端口相连接、信号
输出端通过无线网络与信号接收器的信号接收端相连接；所述燃气信号模数转
换电路的信号输入端与燃气压力传感器相连接、信号输出端与可编程控制器的
信号输入端口相连接。
所述燃气压力传感器设置在燃气喷嘴的内壁上；所述空气压力传感器设置
在空气喷嘴的内壁上。所述混合腔设置有两个气体入口与一个气体出口，其中
一个气体入口与燃气喷嘴相连接、另一个气体入口与空气喷嘴相连接，气体出
口则与燃烧器的进气口相连接。所述温度传感器设置在燃烧器的点火口处。远
程监控设备为带显示器的计算机。
使用时，燃气信号模数转换电路将设置在燃气喷嘴中的燃气压力传感器中
的压力信息传送给可编程控制器，可编程控制器通过录入的参数对燃气调压阀
进行调控，从而使得燃气喷嘴处的燃气压力达到预设值；同理空气压力变送器
将设置在空气喷嘴中的空气压力传感器中的压力信息传送给可编程控制器，可
编程控制器根据录入的参数对变频器进行调控，从而到达调整高压风机的目的，
最终使得空气喷嘴中的空气压力达到预设值；燃气与空气分别通过燃气喷嘴与
空气喷嘴进入混合腔中进行混合，混合后的混合气体在燃烧器中被点燃进而作
为热源进行加热，而设置在燃烧器点火口出的温度传感器则实时的将火焰的温
度信息传递给可编程控制器，可编程控制器则根据实际需求调整燃气与空气的
压力与混合比使得燃烧器的火焰温度达到预设值。
可编程控制器中的运行参数与预设参数通过触控屏进行显示与修改，可编
程控制器中的预设参数可以设置多套，多余的参数设置将被存储在数据存储器
中，在下次使用时直接调出即可。在使用过程中，可编程控制器将实时的参数
数据通过信号发射电路发送给设置有信号接收器的远程监控设备，相关的操作
人员可以通过远程监控设备完成对设备运行的监控，进而能够在设备运行数据
异常时即时的对设备进行检修维护。
如图2所示，燃气信号模数转换电路由集成芯片U1，运算放大器P1，三极
管VT1，电容C1，电容C2，电容C3，电容C4，电容C5，电容C6，电容C7，
电容C8，滑动变阻器RP1，二极管D1，电阻R1，电阻R2，电阻R3，电阻R4，
电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，以及电阻R11组
成。
连接时，电容C1的正极经电阻R1后与运算放大器P1的负输入端相连接、
负极与集成芯片U1的OUTPUT管脚相连接，电容C2的正极与运算放大器P1
的负输入端相连接、负极与电容C1的负极相连接，电容C3的正极接地、负极
与运算放大器P1的正输入端相连接，电阻R2与电容C3并联设置，电容C4的
负极与电容C2的负极相连接、正极经电阻R3后与运算放大器P1的输出端相连
接，二极管D1的P极接地、N极与电容C4的正极相连接，电阻R4的一端与
电容C4的正极相连接、另一端与集成芯片U1的INPUT管脚相连接，电阻R5
的一端接12V电源、另一端与集成芯片U1的A/C管脚相连接，电容C5的正极
与集成芯片U1的A/C管脚相连接、负极与集成芯片U1的GND管脚相连接，
电容C6的负极接地、正极与集成芯片U1的VS管脚相连接，电阻R6的一端与
电容C6的正极相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接，电阻R7的一端
与集成芯片U1的CUAREN管脚相连接、另一端与三极管VT1的基极相连接，
电阻R8的一端与集成芯片U1的CUAREN管脚相连接、另一端与三极管VT1
的发射极相连接，电阻R9的一端与集成芯片U1的CUAREN管脚相连接、另
一端接地，滑动变阻器RP1的一端与电阻R9的接地端相连接、另一端与三极管
VT1的发射极相连接、滑动端经电容C7后与三极管VT1的集电极相连接，电
阻R10的一端与电容C6的正极相连接、另一端与集成芯片U1的THR管脚相
连接，电容C8的正极与集成芯片U1的THR管脚相连接、负极接地，电阻R11
与电容C8并联设置。
其中，集成芯片U1的型号为LM331，电容C5的负极接地，电容C6的正
极接12V电源，电容C1的正极作为该燃气信号模数转换电路的信号输入端，集
成芯片U1的FOUT管脚作为该燃气信号模数转换电路的信号输出端；该信号输
入端与燃气压力传感器相连接、信号输出端与可编程控制器的信号输入端口相
连接。
如图3所示，信号发射电路由三极管VT2，三极管VT3，三极管VT4，运
算放大器P2，天线N，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，
电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，电阻R22，电阻R23，
电容C9，电容C10，电容C11，电容C12，以及电容C13组成。
连接时，电阻R12串接在三极管VT2的基极与集电极之间，电容C9的正
极经电阻R13后与三极管VT2的发射极相连接、负极与三极管VT4的集电极相
连接，电容C10的正极经电阻R14后与电容C9的正极相连接、负极与电容C9
的负极相连接，电阻R15与电容C10并联设置，电阻R16的一端与电容C10的
正极相连接、另一端与三极管VT3的基极相连接，电容C11的负极与三极管
VT3的集电极相连接、正极接12V电源相连接，电阻R19与电容C11并联设置，
电阻R18的一端与电容C11的正极相连接、另一端经电阻R17后与三极管VT4
的发射极相连接，电阻R20的一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与运
算放大器P2的负输入端相连接，电阻R21的一端与三极管VT4的集电极相连
接、另一端与运算放大器P2的正输入端相连接，电容C12的正极与运算放大器
P2的负输入端相连接、负极与运算放大器P2的输出端相连接，电阻R22与电
容C12并联设置，电容C13的正极经电阻R23后与运算放大器P2的输出端相
连接、另一端与三极管VT4的集电极相连接。
其中，三极管VT2的集电极接12V电源，三极管VT3的发射极与三极管
VT4的基极相连接，天线N与电容C13的正极相连接，三极管VT2的基极作为
该信号发射电路的信号输入端，天线N作为该信号发射电路的信号输出端；该
输入端与可编程控制器的信号输出端口相连接、信号输出端通过无线网络与信
号接收器的信号接收端相连接。
如上所述，便可很好的实现本发明。