Для нагревательных печей со стабильным давлением и малыми расходами газа и воздуха, т. е. Сравнительно малыми проходными сечениями регулирующих органов, обеспечивающими хорошую воспроизводимость расходных характеристик, довольно часто используется простая кинематическая связь регулирующих органов с помощью рычагов или лекал с приводом от одного исполнительного механизма, управляемого регулятором температуры.

При невозможности реализовать механическую связь, обеспечивающую эквивалентное изменение расходов газа и воздуха, выход регулятора газа связывают со входом регулятора воздуха через последовательно соединенные фильтр низкой частоты и динамическое звено, эквивалентное звену естественной связи между регулятором топлива и регулятором воздуха. Этим достигается практически одновременное изменение расходов топлива и воздуха, при этом расход воздуха изменяется на величину близкую к требуемой. Оставшуюся часть изменения реализует регулятор расхода воздуха после поступления от системы измерения сигналов о фактических расходах.

Однако синхронное изменение сигналов на перемещение исполнительных механизмов еще не означает синхронного изменения поступления воздуха и топлива к горелкам. Обычно исполнительный механизм при регулирующем органе на трубопроводе топлива более быстроходный и люфт в сочлинениях его с регулирующим органом меньше, чем на трубопроводе воздуха. В результате при команде на открытие наблюдается в начальный момент снижение n и недожог топлива, а при команде на закрытие - повышение n и снижение температуры факела. Для устранения этих недостатков в системе прямого цифрового управления с рассредоточенными функциями на базе микро-Эвм предусматривается различное опережение в срабатывании исполнительных механизмов в случае уменьшения или увеличении расходов. При необходимости уменьшить расходы при снижении тепловой нагрузки сигнала на изменение расхода воздуха подается с минимальным запаздыванием и большей, чем требуется величины. Это предотвращает работу в первый момент с большим n ,а затем обычная схема не допустит излишнего расхода воздуха и уменьшения n ниже nопт. При необходимости увеличить расходы первым сигнал подается на изменение расхода воздуха, но меньший, чем требуется. Это предотвращает работу в первый момент, а затем обычная схема добавит необходимое количество воздуха. Такая различная крутизна воздействия при изменении его направления обеспечивает устойчивую работу системы, предотвращает появление недожога или снижения температуры факела из-за большого избытка воздуха.

Обеспечение оптимального по времени изменении расходов еще не означает поддержание заданного соотношения топливо-воздух, так как их параметры непрерывно изменяются. Меняются состав топлива, а следовательно его плотность и теплота сгорания. Вместе с изменением его давления и температуры получается значительная ошибка в измерении расхода и следовательно в расчете требуемого количества воздуха. При изменении температуры и давления воздуха появляется ошибка в измерении его расхода, что влечет за собой ошибку в отработке рассчитанного количества. В результате n может далеко отклониться от n опт.

Для устранения этого явления создают систему, в которой измеряются все параметры топлива и воздуха на подводе к горелке. Измеренные значения расходов с использованием набора соответствующих функциональных блоков приводятся к нормальным условиям, рассчитывается из отношения и сравнивается с заданным. Имеющаяся разность отрабатывается изменением расхода воздуха. Заданное значение уточняется по результатам контроля содержания кислорода в отходящих газах. Такая всеохватывающая система в комбинации с вышеописанной, исключающей запаздывание может обеспечить практически идеальное регулирование n для объекта с сосредоточенными параметрами, например нагревательного колодца с одной горелкой.

Однако для объектов с распределенными параметрами, например многозонной методической печи с большим количеством горелок, определение отношения расходов топлива и воздуха после приведения их к нормальным условиям следует вести в каждой зоне после первой по ходу дыма по сумме расходов в данной зоне и предшествующих ей зонах.

Такой способ регулирования позволяет поддерживать в конце каждой зоны заданный состав продуктов сгорания, а также поддерживать в ней n близкое к n зад., выбранному из условий работы этой зоны в заданном для нее режиме, например для томильной – в режиме без окислительного нагрева. К концу печи можно обеспечить таким образом полное сгорание топлива.

Обеспечить рациональное распределение окислителя по длине печи можно путем последовательного установления коэффициента его расхода для каждой зоны, начиная от томильной. При этом, если в конце печи обнаружится избыток окислителя, то его подачу в зоны уменьшают в направлении обратном движению металла, а при недостатке – увеличивают в направлении движения металла. Коэффициент расхода изменяют циклично в диапазоне от 0,7 - 1,4 с последовательно уменьшающимся шагом от зоны к зоне в пределах 0,2 - 0,05 в каждом цикле. Такое последовательное приближение к n опт. для всей печи за счет отхода от n опт. в каждой зоне обеспечит улучшение использования топлива и снижение окалинообразования.

Все описанные способы и системы усовершенствуют традиционную схему регулирования объемного соотношения топлива и воздуха и при всех их достоинствах являются системами стабилизации входных параметров, работающими без сигнала обратной связи. В качестве такого сигнала может быть использован сигнал о количестве кислорода в продуктах горения. Достоверность такого сигнала в качестве обратной связи может оказаться крайне низкой по причинам, которые будут рассмотрены ниже, для ряда же объектов он может явиться очень полезным параметром, особенно на некоторых стадиях их работы.

Использование такого сигнала очень перспективно, например при управлении отоплением колпаковых печей отжига или нагревательных колодцев. В период нагрева и вплоть до начала выдержки, когда расход топлива велик и даже незначительные отклонения от n опт. вызывает большие потери, корректировка работы системы регулирования соотношения по содержанию О2 в отходящих газах или непосредственное регулирование расхода воздуха по этому параметру обеспечивает значительную экономию топлива.

В период выдержки, когда расходы газа и воздуха снижаются до величин, при которых горелка начинает работать неустойчиво, поддерживать заданное значение О2 уже невозможно. Поэтому импульс О2 отключают, оставляя только его контроль, расход газа определяет регулятор температуры, а расход воздуха – система регулирования соотношения или его стабилизируют на уровне, обеспечивающем устойчивую работу горелки и минимально допустимое давление внутри печи.

Для методических печей при снижении их нагрузки поддержание постоянной величины заданного содержания О2 в продуктах горения не целесообразно даже еще и при устойчивой работе горелок. Отключение корректирующего сигнала надо производить на время открытие заслонок окон посада и выдачи, через которые в печь устремляются большие массы холодного воздуха, существенно нарушающие процессы сжигания топлива и нагрева металла. Устройство управления процессом горения в нагревательных печах имеет контур управления температурой путем изменения расхода топлива. По расходу топлива устанавливается расход воздуха, который корректируется по отклонению измеренного содержания кислорода в продуктах горения от заданного, которое, в свою очередь устанавливается с учетом нагрузки печи. При открытие заслонок корректирующий сигнал отключается, а вместо него подключается другой сигнал, обеспечивающий изменения расхода воздуха на величину ориентировочно равную количеству холодного воздуха, поступающего через открытое окно. При закрытие заслонок этот сигнал отключается, расход воздуха возвращается к первоначальному значению. Через некоторое время, необходимое для стабилизации горения, подключается корректирующий импульс по содержанию кислорода.