專利名稱：一種玻璃熔窯的窯壓控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種窯壓控制系統(tǒng)，具體講是涉及一種玻璃熔窯的窯壓控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在平板玻璃工業(yè)生產(chǎn)中，保持玻璃熔窯內(nèi)的壓力穩(wěn)定是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)平板玻璃的前提條件。
現(xiàn)有的玻璃熔窯兩側(cè)各裝有的數(shù)支燃料噴槍，兩側(cè)的燃料噴槍交替向熔窯內(nèi)噴射液體或氣體燃料，每一側(cè)噴槍的噴射時(shí)間為十幾到二十分鐘，然后換為另一側(cè)，這種轉(zhuǎn)換過程稱為玻璃熔窯的“換火”。
液體或氣體燃料在玻璃熔窯內(nèi)燃燒，窯內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣通過煙道和安裝在煙道內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)閘板進(jìn)入煙囪，經(jīng)煙囪向空中排放。煙囪的抽力和安裝在煙道內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”決定熔窯內(nèi)的窯壓。在煙囪的抽力不變的前提下，轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”增大，使煙道的阻力減小，窯壓降低。反之，窯壓則升高。玻璃熔窯在正常生產(chǎn)時(shí)要求窯壓為穩(wěn)定的“微正壓”，約在5Pa±0.1Pa。
目前采用的窯壓控制方式通常為在玻璃熔窯的出口處與排煙煙囪之間設(shè)置一閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置，閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置由微差壓變送器、智能調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)閘板依次連接，由微差壓變送器測量出窯壓，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)或氣信號(hào)，作為測量值送入智能調(diào)節(jié)器，與智能調(diào)節(jié)器內(nèi)設(shè)的測量值與人為設(shè)定的給定值進(jìn)行比較，得到一偏差值；該偏差值經(jīng)運(yùn)算、放大后成為智能調(diào)節(jié)器的輸出值，即標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)或氣信號(hào)，用其控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械輸出軸通過一連桿推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的轉(zhuǎn)軸調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”以達(dá)到控制窯壓的目的，如圖4所示。這是一種常規(guī)的單閉環(huán)調(diào)節(jié)方式，在正常情況下能夠滿足平板玻璃熔窯對(duì)窯壓控制的要求。目前絕大多數(shù)玻璃熔窯的窯壓控制系統(tǒng)都是采用這種單閉環(huán)調(diào)節(jié)方式。但是，這種方式存在著以下問題1)由于轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”與玻璃熔窯的窯壓變化之間的關(guān)系為非線性關(guān)系，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”在15％～40％范圍內(nèi)時(shí)，“開度”與玻璃熔窯的窯壓之間近似一種線性關(guān)系，在這個(gè)范圍內(nèi)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能較好；若轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的開度超過50％以上時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”變化對(duì)玻璃熔窯的窯壓影響甚小，控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能明顯變差。因此在滿足對(duì)窯壓穩(wěn)定要求的前提下，使轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”變化在其線性范圍之內(nèi)，確?？刂葡到y(tǒng)具備良好的調(diào)節(jié)性能，關(guān)鍵取決于煙囪的抽力。而在原有的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，煙囪的抽力是無法進(jìn)行控制的，因此在煙囪的抽力不夠或太大的情況下則無法保證控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)性能，從而也將影響窯壓的穩(wěn)定。
2)在玻璃熔窯的“換火”過程中，燃料噴槍的停止噴射、助燃風(fēng)量的增加等因素會(huì)造成熔窯內(nèi)壓力的突變。為了防止這種窯壓突變形成的“階躍”信號(hào)使調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生“震蕩”，進(jìn)而破壞整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常的工作狀態(tài)，智能調(diào)節(jié)器內(nèi)設(shè)置了鎖定/解鎖裝置。在“換火”過程開始之前數(shù)秒鐘智能調(diào)節(jié)器被“鎖定”，在整個(gè)“換火”的過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”保持不變。在“換火”過程結(jié)束后，智能調(diào)節(jié)器再“解鎖”，整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)恢復(fù)正常工作直到下一個(gè)“換火”周期。這種作法雖然避免了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的“震蕩”，但實(shí)際上在整個(gè)“換火”的過程中玻璃熔窯的窯壓是不穩(wěn)定的。
3)如果在玻璃熔窯的煙道上加裝煙氣脫硫除塵裝置，就會(huì)使得煙道的阻力大幅度增加。在這種情況下，僅依靠煙囪的抽力無法滿足生產(chǎn)對(duì)窯壓穩(wěn)定的要求。因此，在玻璃熔窯的煙道上加裝煙氣脫硫除塵裝置后，現(xiàn)有的窯壓控制系統(tǒng)不經(jīng)改造是無法使用的。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠使得轉(zhuǎn)動(dòng)閘板“開度”變化始終不超出其線性范圍，確?？刂葡到y(tǒng)具備良好的調(diào)節(jié)性能；能使玻璃熔窯在“換火”過程中仍能保持窯壓穩(wěn)定；并能夠適用于玻璃熔窯加裝了煙氣脫硫除塵裝置后的窯壓控制系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種玻璃熔窯窯壓控制系統(tǒng)，包括設(shè)置于玻璃熔窯出口端和與其連接的排煙煙囪之間的閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置，閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置包括依次連接的微差壓變送器、智能調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)閘板，所述轉(zhuǎn)動(dòng)閘板設(shè)置于所述玻璃熔窯與所述排煙煙囪相通的煙道內(nèi)；其特征在于由包括閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置組成的一內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分，其與所述排煙煙囪之間還設(shè)置有一與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)連接的外環(huán)調(diào)節(jié)部分；所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸入端與所述微差壓變送器的信號(hào)輸出端、所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥位輸出端以及所述智能調(diào)節(jié)器的鎖定/解鎖信號(hào)端連接，所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸出端與所述外環(huán)調(diào)節(jié)部分的數(shù)據(jù)接口相接；所述外環(huán)調(diào)節(jié)部分的輸出端與所述排煙煙囪相接。
所述外環(huán)調(diào)節(jié)部分由變頻器與引風(fēng)機(jī)組成，所述數(shù)據(jù)接口設(shè)置于所述變頻器上；所述變頻器的輸入端與電源相接，其輸出端為所述引風(fēng)機(jī)的電源接口；所述引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口通過煙道經(jīng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)閘板與所述玻璃熔窯相接，其出風(fēng)口通過煙道與所述排煙煙囪相通。
所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)除內(nèi)設(shè)有常規(guī)的軟、硬件外，還設(shè)置有A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、開關(guān)量輸入/輸出硬件模塊，以及控制內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分與外環(huán)調(diào)節(jié)部分的協(xié)調(diào)動(dòng)作、信號(hào)處理、信號(hào)切換功能的應(yīng)用軟件；所述微差壓變送器輸出的窯壓信號(hào)；所述智能調(diào)節(jié)器輸出的窯壓設(shè)定值；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送的轉(zhuǎn)動(dòng)閘板開度信號(hào)分別輸入所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的模擬量輸入端；所述智能調(diào)節(jié)器的鎖定/解鎖信號(hào)進(jìn)入所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的開關(guān)量輸入端；所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的模擬量輸出端和所述開關(guān)量輸出端分別與相對(duì)應(yīng)的所述變頻器數(shù)據(jù)接口連接，所述模擬量輸出端輸出經(jīng)運(yùn)算處理后的窯壓信號(hào)、窯壓設(shè)定值及轉(zhuǎn)動(dòng)閘板開度信號(hào)；所述開關(guān)量輸出端輸出所述轉(zhuǎn)動(dòng)閘板開度設(shè)定區(qū)域。
所述轉(zhuǎn)動(dòng)閘板開度設(shè)定區(qū)域的上限值為全開區(qū)域的30％，下限值為全開區(qū)域的20％。
本實(shí)用新型的工作原理為由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)來完成內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分與外環(huán)調(diào)節(jié)部分協(xié)調(diào)動(dòng)作、信號(hào)處理以及信號(hào)切換等功能，形成一個(gè)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。
內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分正常工作時(shí)，通過調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)閘板“開度”來實(shí)現(xiàn)控制窯壓的目的。此時(shí)，由外環(huán)調(diào)節(jié)部分控制引風(fēng)機(jī)抽力，使轉(zhuǎn)動(dòng)閘板“開度”變化始終在其“開度給定區(qū)域”之內(nèi)，以保證內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分始終具備良好的調(diào)節(jié)性能。
在熔窯換火過程中，內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分被“鎖定”，此時(shí)，外環(huán)調(diào)節(jié)部分根據(jù)窯壓變化的趨勢調(diào)整引風(fēng)機(jī)抽力，保持在熔窯換火過程中窯壓的穩(wěn)定。
依據(jù)上述工作原理，本實(shí)用新型的動(dòng)作過程如下當(dāng)內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分正常工作時(shí)，由微差壓變送器測量出窯壓，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)送至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，同時(shí)也送至智能調(diào)節(jié)器內(nèi)，通過智能調(diào)節(jié)器的比較裝置與一人為給定值進(jìn)行比較，得到的偏差值經(jīng)運(yùn)算、放大裝置運(yùn)算、放大后作為智能調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸通過一連桿推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板調(diào)整其“開度”。轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”信號(hào)為一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部的位置傳感器發(fā)出，送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)或手操器的閥位輸出端，通過導(dǎo)線送至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。
當(dāng)窯壓高于給定值時(shí)偏差值為正，智能調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸正向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”增加，使窯壓下降。當(dāng)窯壓降到等于給定值時(shí)，偏差值為零，智能調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸停止，轉(zhuǎn)動(dòng)閘板保持當(dāng)前的“開度”。同理，當(dāng)窯壓低于給定值時(shí)偏差值為負(fù)，轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”減小，使窯壓上升。因此，在內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)正常工作時(shí)，窯壓的穩(wěn)定是依靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分正常工作時(shí)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)將轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”信號(hào)作為測量值送至變頻器。將轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度給定區(qū)域”設(shè)定在20％～30％范圍內(nèi)作為最佳工作區(qū)域給定值送至變頻器。
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”在給定區(qū)域范圍內(nèi)時(shí)，變頻器使引風(fēng)機(jī)電機(jī)保持當(dāng)前的速度，引風(fēng)機(jī)抽力不變。
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”大于開度給定區(qū)域的上限值時(shí)，如閘板“開度”大于30％時(shí)，變頻器將自動(dòng)提高引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，加大引風(fēng)機(jī)的抽力。此時(shí)，由于內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”減小，回到給定區(qū)域內(nèi)，變頻器停止提高引風(fēng)機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速并保持當(dāng)前的速度。
同樣道理，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”小于給定區(qū)域的下限值時(shí)，如閘板“開度”小于20％時(shí)，變頻器將自動(dòng)降低引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，減小引風(fēng)機(jī)的抽力。由于內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)的作用，轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”增加，回到給定區(qū)域內(nèi)，變頻器令引風(fēng)機(jī)電機(jī)停止減速并保持當(dāng)前的速度。
上述做法使得轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”變化始終保持在最佳工作區(qū)域內(nèi)，使得內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)具有最佳的調(diào)節(jié)性能。
智能調(diào)節(jié)器在“換火”過程開始之前數(shù)秒鐘被“鎖定”，在整個(gè)“換火”的過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”保持不變。在“換火”過程結(jié)束后，智能調(diào)節(jié)器“解鎖”，整個(gè)內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)恢復(fù)正常工作，直到下一個(gè)“換火”周期。智能調(diào)節(jié)器的“鎖定”和“解鎖”信號(hào)為一開關(guān)信號(hào)，在送入智能調(diào)節(jié)器的同時(shí)也送至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在接收到“鎖定”信號(hào)時(shí)即開始對(duì)微差壓變送器送來的窯壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，得到“換火”時(shí)窯壓變化的趨勢作為測量值送至變頻器。窯壓的給定值也通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為給定值送至變頻器。同時(shí)，切斷變頻器在智能調(diào)節(jié)器被“鎖定”之前所接受的測量值，即轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”以及轉(zhuǎn)動(dòng)閘板“開度給定區(qū)域”的給定值。
在變頻器內(nèi)，測量值與給定值進(jìn)行比較，得出的偏差值經(jīng)放大改變變頻器的輸出頻率控制引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。當(dāng)測量值高于給定值時(shí)說明窯壓偏高，此時(shí)引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速提高，加大引風(fēng)機(jī)的抽力使窯壓降低。反之，當(dāng)測量值低于給定值時(shí)說明窯壓偏低，此時(shí)引風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，減小引風(fēng)機(jī)的抽力使窯壓提高。
當(dāng)測量值等于給定值時(shí)，引風(fēng)機(jī)電機(jī)則保持當(dāng)前轉(zhuǎn)速。這樣，在“換火”過程中以調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)抽力的方式起到穩(wěn)定窯壓的作用。
當(dāng)“換火”過程結(jié)束，內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分的智能調(diào)節(jié)器“解鎖”，“解鎖”信號(hào)送入工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在接收到“解鎖”信號(hào)時(shí)切斷在“換火”過程中送入變頻器的測量值和給定值，恢復(fù)“換火”之前的測量值既轉(zhuǎn)動(dòng)閘板“開度”和給定值既轉(zhuǎn)動(dòng)閘板“開度給定區(qū)域”。變頻器恢復(fù)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板“開度”范圍的控制。
本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案，其有益效果如下1.與傳統(tǒng)的單閉環(huán)窯壓控制系統(tǒng)相比，采用雙閉環(huán)窯壓控制系統(tǒng)使轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”變化始終保持在其“線性段”范圍之內(nèi)，令控制系統(tǒng)具備最佳的調(diào)節(jié)性能。
2.由于加設(shè)了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)連接的外環(huán)調(diào)節(jié)部分，由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)發(fā)出命令，通過變頻器可以使引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)整，克服了在玻璃熔窯在“換火”過程中的窯壓波動(dòng)。
3.若玻璃熔窯加裝了煙氣脫硫除塵裝置，采用與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)連接的雙閉環(huán)窯壓控制系統(tǒng)，以加入引風(fēng)機(jī)的抽力抵消脫硫除塵裝置對(duì)排煙所造成的阻力，有效解決了加裝煙氣脫硫除塵裝置后窯壓的控制問題。
4.采用“雙閉環(huán)”的控制方式，無論內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分或是外環(huán)調(diào)節(jié)部分出現(xiàn)故障或維護(hù)、檢修時(shí)，另一部分都可以成為一個(gè)臨時(shí)的“單閉環(huán)控制系統(tǒng)”對(duì)窯壓進(jìn)行控制，保持其窯壓的穩(wěn)定，不會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成很大影響。


圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接示意圖圖2為本實(shí)用新型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)信號(hào)走向示意框圖圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例二的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接示意圖圖4為現(xiàn)有窯壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接示意圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例一以現(xiàn)有玻璃熔窯窯壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)為例。
如圖1所示，本實(shí)用新型由玻璃熔窯1、內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分2、外環(huán)調(diào)節(jié)部分3、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4、煙囪5組成；其中內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分2由微差壓變送器21、智能調(diào)節(jié)器22、執(zhí)行機(jī)構(gòu)23與轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24組成，外環(huán)調(diào)節(jié)部分3由變頻器31與引風(fēng)機(jī)32組成。
微差壓變送器21設(shè)置于玻璃熔窯胸墻處，微差壓變送器21選用型號(hào)為1151DR，其輸入端設(shè)有一取壓管，將取壓管探入玻璃熔窯1內(nèi)，測出窯壓信號(hào)并通過微差壓變送器21變送為DC4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，再分別通過導(dǎo)線將其標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)送至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4的模擬信號(hào)輸入端和智能調(diào)節(jié)器22輸入端；根據(jù)微差壓變送器21的測量范圍DC4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)的含義為4mA表示微差壓變送器21測量的下限值；20mA表示其測量的上限值。選用型號(hào)為GXGS-812的智能調(diào)節(jié)器22將接收入的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)輸出送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)23，執(zhí)行機(jī)構(gòu)23輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)的含義為4mA表示智能調(diào)節(jié)器22輸出的調(diào)節(jié)量為0％；20mA表示智能調(diào)節(jié)器22輸出的調(diào)節(jié)量為100％。執(zhí)行機(jī)構(gòu)23選用“電動(dòng)角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)”，其型號(hào)為SCHIEBEL-AB，電動(dòng)角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)有伺服放大裝置、電機(jī)、減速機(jī)等機(jī)械部件，可根據(jù)輸入的標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)改變其輸出軸的轉(zhuǎn)角，輸出軸通過一連桿推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的轉(zhuǎn)軸，控制轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的“開度”；當(dāng)智能調(diào)節(jié)器22輸出的信號(hào)由4mA變化至20mA；執(zhí)行機(jī)構(gòu)23的輸出軸轉(zhuǎn)角由0°變化至90°；轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的“開度”由0％(全關(guān))變化至100％(全開)；由執(zhí)行機(jī)構(gòu)23的閥位輸出端將開度信號(hào)通過導(dǎo)線送至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4的模擬信號(hào)輸入端。
變頻器31，選用型號(hào)為DANFOSS-VLT5000，其上設(shè)有一組數(shù)據(jù)接口與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4的輸出端連接，變頻器31的輸入端連接電源，其輸出端作為引風(fēng)機(jī)32電機(jī)的電源接口，變頻器31輸出頻率的變化導(dǎo)致引風(fēng)機(jī)32電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化以改變引風(fēng)機(jī)32的抽力；引風(fēng)機(jī)32的進(jìn)風(fēng)口通過煙道經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24與玻璃熔窯1相接；引風(fēng)機(jī)32的出風(fēng)口通過煙道與煙囪5相接。上述的微差壓變送器21、智能調(diào)節(jié)器22、執(zhí)行機(jī)構(gòu)23、轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24以及變頻器31、引風(fēng)機(jī)32均為市場銷售產(chǎn)品。
如圖1、圖2所示，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4內(nèi)除必備的軟、硬件設(shè)置外還配有A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、開關(guān)量輸入/輸出硬件模塊以及執(zhí)行內(nèi)、外環(huán)調(diào)節(jié)部分的協(xié)調(diào)動(dòng)作、信號(hào)處理以及信號(hào)切換等功能的應(yīng)用軟件。所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的輸入端設(shè)置有模擬量輸入接口與開關(guān)量輸入接口，其輸出端設(shè)置有模擬量輸出接口與開關(guān)量輸出接口；所述模擬量輸入接口通過一A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊與CPU互通；所述開關(guān)量輸入接口通過一開關(guān)量輸入模塊與CPU互通；所述模擬量輸出接口通過一D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器模塊與CPU互通，所述開關(guān)量輸出接口通過一開關(guān)量輸出硬件模塊與CPU互通，所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的輸出端通過所述模擬量輸出接口與所述開關(guān)量輸出接口經(jīng)導(dǎo)線分別與所述變頻器相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)接口連接。
工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4的輸入信號(hào)包括由微差壓變送器21送出的窯壓信號(hào)；智能調(diào)節(jié)器22的“鎖定/解鎖”信號(hào)；轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的“開度”信號(hào)；輸出信號(hào)包括經(jīng)運(yùn)算處理后的窯壓信號(hào)；轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的“開度”信號(hào)；窯壓給定值；轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24“開度給定區(qū)域”的上/下限值。
玻璃熔窯在“換火”時(shí)需將智能調(diào)節(jié)器22“鎖定”，“換火”過程結(jié)束需將智能調(diào)節(jié)器22“解鎖”，鎖定/解鎖信號(hào)為一開關(guān)信號(hào)，送入智能調(diào)節(jié)器22的同時(shí)也送入工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4的開關(guān)量輸入端。
外環(huán)調(diào)節(jié)部分所使用的引風(fēng)機(jī)32規(guī)格可根據(jù)熔窯的煙氣量確定。本實(shí)施例中引風(fēng)機(jī)功率為150KW，選用相同功率的變頻器控制引風(fēng)機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速。變頻器31具備模擬量標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入功能；開關(guān)量輸入功能；與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相聯(lián)接的數(shù)據(jù)接口并具有連續(xù)“PID”調(diào)節(jié)功能，PID含義為“比例、積分、微分”。
當(dāng)內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分正常工作時(shí)，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4將轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”信號(hào)作為測量值送至變頻器31，預(yù)先將轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的“開度給定區(qū)域”設(shè)定在20％～30％范圍內(nèi)作為最佳線性工作區(qū)域給定值送至變頻器31；由變頻器31調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)32的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制引風(fēng)機(jī)32的抽力，使轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的“開度”變化始終不超出“20％～30％”這個(gè)最佳線性區(qū)域內(nèi)工作。
在玻璃熔窯1“換火”時(shí)，內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分2的智能調(diào)節(jié)器22被“鎖定”，“鎖定”信號(hào)送至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4；工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4在接收到“鎖定”信號(hào)時(shí)即開始對(duì)微差壓變送器21送來的窯壓信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，得到“換火”時(shí)窯壓變化的趨勢作為測量值送至變頻器31。窯壓的給定也通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4作為給定值送至變頻器31。同時(shí)，切斷變頻器31在智能調(diào)節(jié)器22被“鎖定”之前所接受的測量值，即轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的“開度”以及轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24“開度給定區(qū)域”的給定值。此時(shí)，變頻器31根據(jù)“換火”時(shí)窯壓變化的趨勢來調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)32電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制引風(fēng)機(jī)32抽力，以達(dá)到在“換火”過程中穩(wěn)定窯壓的目的。
當(dāng)“換火”過程結(jié)束，內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分2的智能調(diào)節(jié)器22“解鎖”，“解鎖”信號(hào)送入工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4在接收到“解鎖”信號(hào)時(shí)切斷在“換火”過程中送入31的測量值(窯壓變化趨勢)和給定值(窯壓給定值)，恢復(fù)“換火”之前的測量值和給定值。變頻器31恢復(fù)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24“開度”范圍的控制。
實(shí)施例二以改進(jìn)后并加裝有煙氣脫硫除塵裝置的玻璃熔窯窯壓控制系統(tǒng)為例。
如圖3所示，本實(shí)施例由玻璃熔窯1、內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分2、外環(huán)調(diào)節(jié)部分3、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4、煙囪5及熔窯煙氣脫硫除塵裝置6組成。其中內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分2由微差壓變送器21、智能調(diào)節(jié)器22、執(zhí)行機(jī)構(gòu)23、轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24、手操器25、電/氣轉(zhuǎn)換器26組成，其中微差壓變送器21選用型號(hào)為1151DR；智能調(diào)節(jié)器22選用型號(hào)TM22；執(zhí)行機(jī)構(gòu)23選用西安儀表廠三斷保護(hù)式角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)；手操器25選用型號(hào)為GXGS-5500；電/氣轉(zhuǎn)換器26由執(zhí)行機(jī)構(gòu)的廠家配套。外環(huán)調(diào)節(jié)部分3由變頻器31與引風(fēng)機(jī)32組成，其中變頻器31選用型號(hào)為DANFOSS-VLT5000，其功率與引風(fēng)機(jī)32的功率相同。
與實(shí)施例一不同點(diǎn)在于在內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分2的轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24與煙囪5之間加裝了一套煙氣脫硫除塵裝置6，熔窯煙氣通過煙道經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24進(jìn)入煙氣脫硫除塵裝置6的進(jìn)口進(jìn)行脫硫除塵，處理后的煙氣經(jīng)脫硫除塵裝置6的出口進(jìn)入引風(fēng)機(jī)32的入口，通過引風(fēng)機(jī)32經(jīng)煙囪5排出。變頻器31的輸入端與電源相接，其輸出端為引風(fēng)機(jī)32的電機(jī)提供電源；變頻器31上設(shè)有數(shù)據(jù)接口與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4相接，煙氣脫硫除塵裝置6與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)4為環(huán)路連接。
由于系統(tǒng)中加裝了熔窯煙氣脫硫除塵裝置，還可以利用該煙氣脫硫除塵裝置自身所帶的主控計(jì)算機(jī)加裝相應(yīng)的軟硬件也可實(shí)現(xiàn)對(duì)“換火”過程中的窯壓信號(hào)進(jìn)行處理；根據(jù)“鎖定”和“解鎖”信號(hào)對(duì)變頻器的測量值和給定值進(jìn)行切換等功能。不需要再單獨(dú)加設(shè)一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。
由于加裝了玻璃熔窯煙氣脫硫除塵裝置，大幅度增加了煙道的阻力。故在本實(shí)施例中所選用的引風(fēng)機(jī)功率為220KW，所選用的變頻器功率也為220KW。
為防止內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分2的智能調(diào)節(jié)器22出現(xiàn)故障而影響生產(chǎn)，在智能調(diào)節(jié)器輸出端加裝一手操器25，當(dāng)智能調(diào)節(jié)器22一旦出現(xiàn)故障時(shí)，可以使用手操器25發(fā)出信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)23動(dòng)作，實(shí)施手動(dòng)操作。手操器25為數(shù)字式手操器，數(shù)字式手操器上設(shè)置有一閥位輸出端，轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的開度信號(hào)通過閥位輸出端輸入至工業(yè)控制計(jì)算機(jī)內(nèi)。由于本實(shí)施例中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)23采用的是氣動(dòng)角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，內(nèi)設(shè)有氣動(dòng)伺服放大機(jī)構(gòu)、氣缸、活塞等裝置。因此由智能調(diào)節(jié)器22輸出端經(jīng)手操器25送來的電流信號(hào)必須通過電/氣轉(zhuǎn)換器26轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)氣信號(hào)才能為氣動(dòng)角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)所接收。智能調(diào)節(jié)器22的輸出信號(hào)經(jīng)手操器25進(jìn)入電/氣轉(zhuǎn)換器26轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)；控制氣動(dòng)角行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)23，執(zhí)行機(jī)構(gòu)23的輸出軸通過一連桿推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的轉(zhuǎn)軸，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24的“開度”以達(dá)到控制窯壓的目的。
本實(shí)施例中所選用的微差壓變送器21、智能調(diào)節(jié)器22、執(zhí)行機(jī)構(gòu)23、轉(zhuǎn)動(dòng)閘板24、手操器25、電/氣轉(zhuǎn)換器26以及變頻器31、引風(fēng)機(jī)32均為市場銷售產(chǎn)品本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于采用雙閉環(huán)窯壓控制系統(tǒng)與改造之前的窯壓控制系統(tǒng)相比，由于轉(zhuǎn)動(dòng)閘板的“開度”變化始終在其最佳“線性段”區(qū)域內(nèi)，其控制精度有了較大的提高，窯壓的穩(wěn)定程度令人滿意。在“換火”的過程中內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分被“鎖定”，但由于此時(shí)，外環(huán)調(diào)節(jié)部分根據(jù)窯壓變化趨勢調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)的抽力，使得在“換火”過程中窯壓的變化非常平緩。改造之前窯壓在“換火”的過程中的那種“階躍”性跳動(dòng)也不再出現(xiàn)了。
權(quán)利要求1.一種玻璃熔窯的窯壓控制系統(tǒng)，包括設(shè)置于玻璃熔窯出口端和與其連接的排煙煙囪之間的閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置，閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置包括依次連接的微差壓變送器、智能調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)閘板，所述轉(zhuǎn)動(dòng)閘板設(shè)置于所述玻璃熔窯與所述排煙煙囪相通的煙道內(nèi)；其特征在于由包括閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置組成的一內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分，其與所述排煙煙囪之間還設(shè)置有一與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)連接的外環(huán)調(diào)節(jié)部分；所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸入端與所述微差壓變送器的信號(hào)輸出端、所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥位輸出端以及所述智能調(diào)節(jié)器的鎖定/解鎖信號(hào)端連接，所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸出端與所述外環(huán)調(diào)節(jié)部分的數(shù)據(jù)接口相接；所述外環(huán)調(diào)節(jié)部分的輸出端與所述排煙煙囪相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述玻璃熔窯的窯壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述外環(huán)調(diào)節(jié)部分由變頻器與引風(fēng)機(jī)組成，所述數(shù)據(jù)接口設(shè)置于所述變頻器上；所述變頻器的輸入端與電源相接，其輸出端為所述引風(fēng)機(jī)的電源接口；所述引風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口通過煙道經(jīng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)閘板與所述玻璃熔窯相接，其出風(fēng)口通過煙道與所述排煙煙囪相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述玻璃熔窯的窯壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)內(nèi)除設(shè)有常規(guī)的軟、硬件外，還設(shè)置有A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器、開關(guān)量輸入/輸出硬件模塊，以及控制內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分與外環(huán)調(diào)節(jié)部分的協(xié)調(diào)動(dòng)作、信號(hào)處理、信號(hào)切換功能的應(yīng)用軟件；所述微差壓變送器輸出的窯壓信號(hào)；所述智能調(diào)節(jié)器輸出的窯壓設(shè)定值；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送的轉(zhuǎn)動(dòng)閘板開度信號(hào)分別輸入所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的模擬量輸入端；所述智能調(diào)節(jié)器的鎖定/解鎖信號(hào)進(jìn)入所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的開關(guān)量輸入端；所述工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的模擬量輸出端和所述開關(guān)量輸出端分別與相對(duì)應(yīng)的所述變頻器數(shù)據(jù)接口連接，所述模擬量輸出端輸出經(jīng)運(yùn)算處理后的窯壓信號(hào)、窯壓設(shè)定值及轉(zhuǎn)動(dòng)閘板開度信號(hào)；所述開關(guān)量輸出端輸出所述轉(zhuǎn)動(dòng)閘板開度設(shè)定區(qū)域值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述玻璃熔窯的窯壓控制系統(tǒng)，其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)閘板開度設(shè)定區(qū)域值的上限為全開區(qū)域的30％，下限為全開區(qū)域的20％。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種玻璃熔窯的窯壓控制系統(tǒng)，目的是提供一種具備良好的調(diào)節(jié)性能和解決熔窯在“換火”過程中窯壓波動(dòng)的窯壓控制系統(tǒng)。其技術(shù)方案為一種玻璃熔窯窯壓控制系統(tǒng)，包括設(shè)置于玻璃熔窯出口端和與其連接的排煙煙囪之間的閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置，閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置包括依次連接的微差壓變送器、智能調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)閘板；其特征為由閉環(huán)調(diào)節(jié)裝置組成一內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)部分，其與排煙煙囪之間設(shè)置一與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)連接的外環(huán)調(diào)節(jié)部分；工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸入端通過線路與微差壓變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及智能調(diào)節(jié)器連接，輸出端與外環(huán)調(diào)節(jié)部分的數(shù)據(jù)接口相接；外環(huán)調(diào)節(jié)部分輸入端接電源，輸出端接排煙煙囪；其具有良好的控制精度及控制效果，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)C03B5/16GK2668631SQ20032012973
公開日2005年1月5日 申請(qǐng)日期2003年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
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