中國工控網 www.www.kharaku.com

中國自動化企業中心

企業目錄

新聞中心

風采圖片

產品中心

企業論壇

技術中心

資料下載

供求信息

招聘信息

洛陽博德工控自動化技術有限公司

http://www.www.kharaku.com

首頁  | 企業簡介工程圖片企業新聞產品目錄企業論壇技術支持資料下載供求信息招聘信息留言信箱聯系我們

所在位置:洛陽博德工控自動化技術有限公司 -- 技術支持 -- 玻璃窯爐技術 -- 橫火焰玻璃窯爐控制系統探討

網站搜索:

企業目錄

          企業首頁

          企業簡介

          工程圖片

          企業新聞

          產品目錄

          企業論壇

          技術支持

          4 玻璃原料技術

          4 玻璃窯爐技術

          4 脫硫脫硝技術

          資料下載

          留言信箱

          聯系我們

橫火焰玻璃窯爐控制系統探討

2012年8月31日  

    
    摘要:敘述了玻璃窯爐中溫度、流量、壓力和液位自動控制的基本原理,并結合應用實例,探討了影響控制參數穩定的因素和采取的措施.對設計窯爐控制方案有一定的借鑒意義。
   
    關鍵詞:玻璃窯爐;PLC;DCS;換向;變送器;激光液位計
   
    玻璃配合料從加料口加入窯爐后.經高溫加熱熔化成玻璃液,進行澄清、均化、冷卻,然后經過供料通道進入成形區成型。沿窯池的縱向方向。按玻璃液的熔化過程相應地分成熔化部、工作部、供料通道。流液洞前稱為熔化部.流液洞后稱為工作部。如圖1所示。
   
   

橫火焰玻璃窯爐控制系統探討


   
    橫火焰是指窯內火焰方向從一側流向另一側,橫越熔窯的寬度。與玻璃液流方向垂直,用蓄熱室作為余熱回收設備。即助燃空氣通過蓄熱室預熱后由小爐到達熔化池內.與天然氣混合燃燒產生大量熱量傳遞給混合料及玻璃液.煙氣從熔窯一側小爐排出.流經蓄熱室的時候.將大量余熱傳給蓄熱室內格子磚.磚的溫度隨著通過煙氣的時間延長逐漸升高,經過一段時間的加熱后.換向閘板改變煙氣和助燃空氣流向。
   
      玻璃的熔制是一個非常復雜的過程.它包括一系列物理化學現象和反應。這些現象和反應.使各種原料的機械混合物變成了復雜的熔融物即玻璃液。大致可分為5個階段:硅酸鹽形成、玻璃形成、澄清、均化和冷卻。對于連續生產的玻璃池窯.玻璃形成過程的各個階段是在池窯的不同部位.同一時間內進行的.玻璃液在不同階段有不同的物理化學反應.對溫度有不同的要求。因此溫度是影響玻璃熔制質量的主要因素.必須沿池窯的縱向。根據玻璃熔制要求建立有利于玻璃熔制的穩定的溫度曲線。
   
      玻璃熔制過程中.玻璃液面有一規定高度.要求穩定.其上下波動范圍要求在±0.5 mm之內。在正常情況下.玻璃液面的波動說明投料量有波動.會造成窯內溫度的波動。玻璃液面的波動.一方面影響成型作業的穩定。從而影響玻璃的產量和質量:另一方面會加劇對池壁耐火材料的侵蝕.這不僅污染玻璃液造成許多缺陷.還會縮短熔窯使用壽命。
   
      窯爐內壓力大小、穩定程度也對爐內溫度、液面高低即液位有影響。筆者希望窯內壓力在熔化部接近玻璃液面處最好是零壓,并要求穩定。這樣既沒有冷空氣吸入.也沒有火焰從空口逸出。但零壓是臨界狀態.較難控制.通常控制在微正壓范嗣內。玻璃窯爐的投資昂貴.作為高溫設備.在它服務期限內不能輕易地停工檢修和進行更換改造⋯而玻璃熔化過程的復雜性、干擾因素眾多、干擾來源不易確定、調整措施見效滯后.都使得玻璃窯爐的穩定運行極為困難。生產工廠的經濟效益將在很大程度上取決于玻璃窯爐的生產狀態。為此.玻璃窯爐要求功能齊全、性能可靠的控制系統來保證工藝參數的穩定。
   
      1窯爐自動控制系統
   
      窯爐控制系統必須保證窯爐的溫度、壓力、液位、燃燒系統的流量等熱工參數的穩定.保證燃燒過程中的正常換向。在安全的前提下.控制系統對參數的控制精度是衡量整套系統的一個重要指標.目前有采用PLC控制系統和由單回路控制器冗余控制主要T藝參數。用小型PLC冗余控制換向過程:有使用DCS控制系統.用一臺微型PLC冗余控制換向過程。隨控制技術的發展,基于PLC的DCS系統目前在國內外都得到了廣泛的應用.可編程控制器(PLC)與DCS控制系統的界限區別也越來越模糊。
   
      2溫度控制系統
   
      溫度控制系統包括熔化池溫度控制、工作池溫度控制、通道溫度控制。因窯爐是一個較大的熱T對象.各個地方的溫度有很大的差異.無法全部進行測量.只能由工藝人員選擇關鍵點的測量值進行加權平均作為溫度過程值(PV),并把這個PV作為被控量改變燃料流量。以維持該平均值的穩定。因此它義包含了燃氣控制和助燃空氣控制。
   
      2.1熔化池溫度控制原理
   
      溫度設定值(SP)與溫度過程值(PV)之間的偏差經控制器運算后.得出一個輸出值作為燃氣控制系統的設定值.同時乘以一個空燃比系數作為助燃空氣的設定值,再經PID控制器運算后調整各自的流量控制閥。保證正常的燃燒狀況.進而得到穩定的溫度。這樣就形成了溫度和燃氣的串級控制。在實際工作中.經常使用兩種方式控制熔化池溫度,一是自動控制天然氣總流量,手動分配各小爐天然氣流量的方式。圖2所示為控制天然氣總管流量控制熔化池溫度的方塊圖。
   

橫火焰玻璃窯爐控制系統探討


    二是自動控制小爐天然氣流量的方式。圖3所示為控制Ⅳ個小爐天然氣流量控制熔化池溫度的方塊圖。
   

橫火焰玻璃窯爐控制系統探討


   
    圖2、圖3中,r為溫度,Q。、Q。分別為天然氣和助燃空氣的流量,sp、pv分別為設定值和過程值。對于溫度控制器,采用過PID算法、位式控制法和模糊控制算法.由于玻璃窯爐是一個大的熱1二對象,具有熱慣性大、滯后時間長和隨機干擾多的特點.PID算法整定出合適的參數比較困難,基本上處于手動控制模式。
   
    位式控制模式思路是:根據溫度過程值與溫度設定值的偏差.規定在一定時間內分幾次調整完一定量的燃氣.結合操作人員的經驗和季節變化來設定調整時間段、燃氣每次調整量及總調整量,模糊控制算法是把操作經驗總結為若干法則.依照人們模糊推理過程確定推理法則,根據實時采集并模糊化的信息。按確定的推理法則輸}n控制指令。使用出料量、環境溫度和控制溫度偏差及其變化率4個變量,把這些精確值分段模糊化.確定控制集合.通過IF⋯THEN⋯找到對應的控制值輸出到燃氣調節閥。由于窯爐有上述特點.確定了一個5~15 rain的調節周期和一次5。20 NCMH調整量.在實際應用中加權溫度控制在±l℃范圍。
   
      2.2工作池溫度控制原理
   
      工作池是熔化池和通道的連接部分.玻璃液在此進一步澄清、均化。大部分時間處于冷卻過程。本部分壓力一般只監測不進行控制.其穩定基本取決于燃氣的流量穩定.參數的穩定對玻璃質量具有十分重要的意義。
   
      工作池溫度也是一個測量溫度的加權值。對于燃氣管道上有輸出信號的流量測量裝置且沒有安裝比例閥的情況下。可以使用圖2的控制模式.只是空燃比較大而已。
   
      對于燃氣管道上安裝有比例閥的情況下.一般采用分程控制模式。所謂分程控制模式是:當工作池溫度PID控制回路的輸出處于0~50%時.助燃空氣流量調節閥的開度固定在適當開度如50%.天然氣流量調節閥的開度處于自動控制狀態。這樣在過量空氣狀態下運行。從而對工作池進行冷卻:當控制回路的輸出為50%~100%時.天然氣流量調節閥的開度固定在100%.同時逐漸打開助燃空氣流量調節閥.隨著助燃空氣從50%。100%增加.比率調節器成比率地增加天然氣流量.這樣在正常的空燃比狀態下運行.對工作池進行加熱,如圖4所示。
   

橫火焰玻璃窯爐控制系統探討


      2.3通道溫度控制原理
   
      通道是一個用耐火材料砌筑的封閉的供料道.它具有分配和輸送玻璃液的作用。在通道中,玻璃液通過準確的溫度調節和進一步均化.達到成型的要求。這里的參數波動將導致玻璃不良上升,通道外的冷卻風也可以對局部區域降溫.但大部分調溫依賴于燃燒系統.它所用的燒槍一般是無焰的,某區加權溫度的控制經控制器調節助燃空氣閥門.空氣流過預調好的混合器時.就與一定比例的天然氣混合,進入通道燃燒。如圖5所示。
   

橫火焰玻璃窯爐控制系統探討


      由于助燃空氣用量較大.當環境溫差較大時對溫度控制將產生非常明顯的影響.為此我們利用余熱從碹頂引來熱空氣.自動控制冷、熱空氣進入助燃風機的閥門開度.使得助燃風溫度穩定在一定范圍內。為窯爐溫度控制創造了一定有利的條件。對于上述任何控制回路.根據需要可以隨時實現定值控制,增加了控制系統的靈活性。
    3熔化池壓力控制系統
   
      爐壓控制系統一般由測壓裝置、控制器和調壓機構組成。測壓裝置通常由窯爐后部兩側的胸墻上插入爐內取壓.兩個壓力管道連接后從中間部位引一管到差壓變送器高壓側.同樣方法在爐內取壓管附近取一窯爐外部氣壓信號送至變送器低壓側,得到的信號傳送給PID控制器.PID輸出去調節煙道上的調節閥的開度.利用簡單的負反饋回路把窯爐的壓力穩定控制在規定的范同內。
   
      為了保證窯爐的燃燒效率和溫度穩定.熔化池壓力采用微正壓控制。熔化池天然氣流量和助燃風流量大小和變化都將直接引起熔化池壓力波動。因此熔化池壓力控制采用了帶有前饋的PID控制模式.即前饋PID算法會首先檢測到天然氣和助燃風流量的變化.從而提前調整壓力擋板開度來實現熔化池壓力穩定。在實際運行過程中,窯爐壓力的控制精度達到±1.96 Pa。工作示意圖見圖6。
   

橫火焰玻璃窯爐控制系統探討


      雖然正常燃燒期間窯爐壓力得到很好的控制.但在換向期間由于天然氣流量突然降到零.系統平衡突然被打破.控制系統不能馬上彌補天然氣流量的損失.造成壓力大幅波動,引起窯爐溫度、玻璃液位也產生較大波動.影響產品質量的穩定。雖然不能消除這種壓力波動.但可以采取一些措施.如適當增加換向期間助燃空氣流量部分彌補天然氣流量的消失.煙道上增加補氣閥適時適量打開相對減小煙道的抽力和換向期間關小調壓閥開度等措施.盡可能縮小壓力波動范圍。達到幾乎不影響液位的程度。
   
      4液位控制衡
   
      液位控制系統一般由液位計、控制器、變頻柜和加料機組成。目前較為先進的是使用激光液位計。安裝于液面較為穩定的丁作池.其測量精度為±O.01mln。加料機采用的是螺旋式加料機.每臺加料機對應一臺變頻器,正常情況液位控制在±0.15 mm。
   
      工作過程如下:液位計的測量信號傳送到控制器.經控制器運算后的輸出信號送到變頻器.控制加料機螺旋桿的轉速調節加料量的多少.玻璃原料在熔化池內經過充分的熔化、反應等復雜的過程才能通過流液洞進入工作池.整個過程需要時間長.玻璃液通過后續控制裝置穩定出料量.故而玻璃液位控制系統具有大慣性、大滯后和無自平衡能力的特點。因此,平時維護好關鍵沒備如液位計、加料機,并根據生產計劃的變更調整控制器的參數.才能保持液位穩定。如圖7所示。
   

橫火焰玻璃窯爐控制系統探討


      對于控制器,可以是高、低速兩位式的控制方式,大多數使用PID控制器。如果要用較少的變頻器驅動多臺加料機.需要在變頻器后手動調整加料機的加料比例。針對加料機使用臺數多少問題.原則上根據加料機大小、加料位置寬窄等綜合考慮.盡量使用多臺加料機.這樣在維修加料機時對液位控制的影響較小。
   
      液位控制能否達到T藝要求.在液位控制系統外主要集中到熔化池壓力穩定上。因熔化池與工作池經流液洞相連形成一個連通器,壓力波動將引起液面變化.在穩定壓力上已經采取了多種措施。液位控制系統主要有液位計、加料機,對液位計,按其使用手冊做好日常維護,保證正常穩定工作即可。加料機螺旋桿磨損最終影響加料能力。為此需定期檢測螺旋桿的旋轉情況就可確定加料機加料能力,并可發出加料停止報警;記錄螺旋桿T作壽命.即同等混合料需要多少轉可以加完,以判斷螺旋桿磨損情況;在規定時間內沒有螺旋桿旋轉信號,即為加料停止。圖8為某窯爐監控畫面。
   
   

橫火焰玻璃窯爐控制系統探討


   
      5結語
   
      窯爐溫度、流量、壓力控制系統同時作用于一個對象.它們之間相互聯系又相互影響。控制系統是窯爐生產的中樞神經.其可靠性將直接影響窯爐運行的安全性和穩定性。控制系統不但耍功能強大。還要便于操控,在設計控制系統時,要學習T藝知識。掌握工藝人員的需求.才能設計出高質量的系統。

 以下是關于《橫火焰玻璃窯爐控制系統探討 》評論,目前共1條評論  共1頁  第1頁  

評論人:goods

 評論時間:2019-9-30

    努力

共1頁  第1頁  

 

如果要發表評論,請首先登陸中國工控網www.www.kharaku.com

 

 注冊名:密碼:

中國工控網注冊   忘記密碼

 

     相關技術論壇:

洛陽博德工控自動化技術有限公司

聯系地址:河南省洛陽市澗西區安徽路友誼苑22樓2205室      郵政編碼:471000

聯系電話:0379-65185929 65185928 13525974529      傳真:0379-65185928      電子信箱:chinakong98@163.com       管理入口

中國工控網(www.www.kharaku.com)技術支持

三分快3|平台官网