專利名稱：微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化模擬實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
已有的各類工業(yè)自動(dòng)化模擬實(shí)驗(yàn)裝置僅能采用軟件方式對(duì)各種工業(yè)對(duì)象進(jìn)行模擬仿真進(jìn)行控制研究，軟件數(shù)學(xué)模型的精確建立需花費(fèi)大量的研究精力且他們與實(shí)際的工業(yè)對(duì)象差別還是較大，自動(dòng)化控制的仿真效果很難達(dá)到或接近實(shí)際裝置的控制要求。
仿真隧道窯模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種微型化的實(shí)際隧道窯實(shí)驗(yàn)裝置，能模擬對(duì)隧道窯進(jìn)行各種控制對(duì)象的特性測(cè)試、能對(duì)流水線運(yùn)行速度調(diào)節(jié)與控制、能對(duì)爐膛溫度調(diào)節(jié)與控制、能對(duì)進(jìn)風(fēng)量與出風(fēng)量進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制、能對(duì)冷卻水流量調(diào)節(jié)與控制、能進(jìn)行最佳能耗的調(diào)節(jié)與控制，仿真隧道窯模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一種復(fù)雜工業(yè)自動(dòng)化操作與控制的綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其模擬效果與實(shí)際裝置極為接近，對(duì)在實(shí)際裝置運(yùn)行時(shí)不可出現(xiàn)的事故狀態(tài)，在模擬裝置上也能實(shí)驗(yàn)進(jìn)而獲得最佳的控制策略。
隧道窯流水線加熱系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于金屬材料的熱處理、陶瓷工業(yè)中的窯爐生產(chǎn)線、各類新鮮果品的快速保鮮處理，醫(yī)藥工業(yè)中的各類片劑、粉劑無(wú)菌自動(dòng)干燥處理，中藥材脫水保鮮處理，印染織物的熱定型、拉伸拉幅以及烘干，塑料工業(yè)中各類薄膜、塑膠袋的拉延成形，各類糧食存儲(chǔ)前的烘干處理、茶葉的殺青、農(nóng)作物種籽脫水、鐵氧體材料的熱處理、電子元器件老化以及煙草工業(yè)中對(duì)煙葉煙絲水份處理等，如何對(duì)上述大型工業(yè)對(duì)象進(jìn)行有效或最佳的控制需在微型模擬設(shè)備上進(jìn)行各種探索與研究。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置。
它具有加熱爐膛，在加熱爐膛外設(shè)有保溫層，在加熱爐膛內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌安裝在支撐座上，流水線鏈板在導(dǎo)軌上運(yùn)行，加熱爐膛分成三個(gè)區(qū)，分別為預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C，加熱爐膛的兩端和預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C的加熱爐膛之間設(shè)有活動(dòng)式分隔簾門(mén)，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐壁上分別設(shè)有溫度變送器，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛兩側(cè)壁，流水線鏈板上方分別設(shè)有兩送風(fēng)噴嘴，在兩送風(fēng)噴嘴后部分別設(shè)有PTC加熱器，并分別經(jīng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，風(fēng)速傳感器與送風(fēng)管道、風(fēng)機(jī)相接，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐上方分別設(shè)有出風(fēng)管，經(jīng)調(diào)節(jié)閥與抽風(fēng)機(jī)、出風(fēng)總管相接，在加熱爐膛前端設(shè)有高度位置檢測(cè)傳感器、寬度位置檢測(cè)傳感器，在加熱爐膛后端設(shè)有出料檢測(cè)傳感器、降溫淋水噴頭、水量調(diào)節(jié)閥、積水槽。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1)采用不銹鋼流水線通過(guò)加熱爐膛區(qū)來(lái)對(duì)所輸送物體進(jìn)行加熱的結(jié)構(gòu)；2)流水線所穿過(guò)的加熱爐膛區(qū)分成三段，分別為預(yù)熱段、高溫段、降溫段，他們之間采用不銹鋼活動(dòng)簾門(mén)的方式隔離分區(qū)，并進(jìn)行分段加熱與控制；簾門(mén)也可采用耐高溫玻璃布等柔性材料。
3)送風(fēng)管路與箱體全部采用不銹鋼材料，保溫層設(shè)置在爐膛外部，因此加熱區(qū)內(nèi)清潔衛(wèi)生，不會(huì)對(duì)加熱物體造成污染；4)爐膛采用雙側(cè)送風(fēng)，雙側(cè)噴嘴結(jié)構(gòu)形成熱氣流自動(dòng)混流攪拌加熱方式，升溫速度快并能保證溫度場(chǎng)分布均勻；5)熱力輸送采用通過(guò)對(duì)空氣加熱的方式進(jìn)行，因此，爐膛內(nèi)無(wú)明火產(chǎn)生，安全可靠；6)采用變頻溫控調(diào)節(jié)方式，可實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)與控制爐膛溫度，并使能耗大大下降；7)送風(fēng)管道采用不銹鋼材料，送風(fēng)口采用斜鍥型送風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)；噴嘴與流水線的夾角為15°-75°，噴嘴與流水線的中心距為50-300mm；，8)在送風(fēng)口前配置PTC加熱器，加熱器PTC采用6片一組，有二組平行安裝的方式構(gòu)成；PTC加熱器外安裝鋁合金波紋翅片；9)裝置上配置多種檢測(cè)手段以方便對(duì)爐膛及流水線進(jìn)行各種有效的檢測(cè)檢測(cè)手段有各區(qū)的爐膛溫度、進(jìn)風(fēng)口溫度、出風(fēng)口溫度、各爐段的進(jìn)風(fēng)風(fēng)速以及流水線運(yùn)行速度；10)裝置上配置多種控制手段以方便對(duì)爐膛及流水線進(jìn)行各種有效的控制；控制方式有各區(qū)的爐膛溫度、進(jìn)風(fēng)口溫度、出風(fēng)口溫度、各爐段的進(jìn)風(fēng)風(fēng)速、流水線運(yùn)行速度、進(jìn)風(fēng)量、出風(fēng)量的調(diào)節(jié)與控制。
微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置分別如圖1、圖2所示。


圖1是微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是流水線爐膛送風(fēng)加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置它具有加熱爐膛41，在加熱爐膛外設(shè)有保溫層40，在加熱爐膛內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌38，導(dǎo)軌安裝在支撐座39上，流水線鏈板44在導(dǎo)軌上運(yùn)行，加熱爐膛分成三個(gè)區(qū)，分別為預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C，加熱爐膛的兩端和預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C的加熱爐膛之間設(shè)有活動(dòng)式分隔簾門(mén)6、14、21、31，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐壁上分別設(shè)有溫度變送器4、19、27，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛兩側(cè)壁，流水線鏈板上方分別設(shè)有兩送風(fēng)噴嘴42、11、20、28，在兩送風(fēng)噴嘴后部分別設(shè)有PTC加熱器43，并分別經(jīng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥12、22、29，風(fēng)速傳感器13、23、30與送風(fēng)管道8、風(fēng)機(jī)7相接，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐上方分別設(shè)有出風(fēng)管9、18、26，經(jīng)調(diào)節(jié)閥5、15、25與抽風(fēng)機(jī)17、出風(fēng)總管24相接，在加熱爐膛前端設(shè)有高度位置檢測(cè)傳感器2、寬度位置檢測(cè)傳感器3，在加熱爐膛后端設(shè)有出料檢測(cè)傳感器32、降溫淋水噴頭35、水量調(diào)節(jié)閥36、積水槽33。
所說(shuō)的PTC加熱器43具加熱器支架，加熱器支架兩側(cè)設(shè)有PPS工程塑料的安裝支架，在加熱器支架內(nèi)設(shè)有PTC陶瓷發(fā)熱元件，PTC陶瓷發(fā)熱元件兩側(cè)緊貼鋁合金波紋翅片，PTC陶瓷發(fā)熱元件與波紋鋁條經(jīng)高溫膠粘結(jié)。
送風(fēng)噴嘴與流水線鏈板的夾角為15°～75°，送風(fēng)噴嘴與流水線鏈板的中心距為50-300mm。
送風(fēng)噴嘴的送風(fēng)風(fēng)速為0.9～4.8米/秒。送風(fēng)噴嘴的送風(fēng)溫度為40～150℃。流水線鏈板的運(yùn)行速度為0.5～5米/秒。爐膛總長(zhǎng)度為1～6米。送風(fēng)噴嘴為每500mm設(shè)一個(gè)，送風(fēng)噴嘴寬度為300～380mm。
圖1為流水線整體結(jié)構(gòu)圖，將待加熱的物體16通過(guò)不銹鋼鏈板輸送線37經(jīng)高度、寬度位置檢測(cè)傳感器2、3定位后可先后通過(guò)爐膛區(qū)，位置檢測(cè)傳感器采用光電發(fā)射與接收對(duì)管組成，也可用漫反射光電傳感器。爐膛區(qū)分A、B、C三段，各段之間采有隔簾6、14、21、31進(jìn)行溫度隔離分區(qū)，隔簾采用0.1mm超薄型不銹鋼材料與活頁(yè)相連接，可前后自由擺動(dòng)，也可采用耐高溫玻璃布等柔性材料來(lái)分區(qū)。物體通過(guò)爐膛區(qū)加熱結(jié)束后經(jīng)位置檢測(cè)傳感器32檢測(cè)后啟動(dòng)冷卻水噴淋降溫系統(tǒng)，降溫冷卻水由水管34噴淋頭35冷卻水流量調(diào)節(jié)閥36組成降溫控制系統(tǒng)，冷卻水通過(guò)接液儲(chǔ)水槽33循環(huán)使用或排放。不銹鋼鏈板線由輸送電機(jī)1通過(guò)變頻調(diào)速器來(lái)進(jìn)行輸送速度的調(diào)節(jié)與控制。
圖2為流水線爐膛送風(fēng)加熱裝置。其目的是提供一種安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加熱均勻、使用方便的安全型熱風(fēng)加熱送熱裝置。送風(fēng)道采用不銹鋼管路所組成的斜鍥型送風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)，并雙側(cè)同時(shí)對(duì)流水線爐膛送風(fēng)，加快加熱物體的升溫速率，送風(fēng)加熱裝置它由風(fēng)機(jī)7、送風(fēng)管道8、調(diào)節(jié)閥12、22、29送風(fēng)嘴42、11、20、28以及風(fēng)速檢測(cè)變送器13、23、30等組成。風(fēng)嘴風(fēng)速控制范圍在0.6-4.8米/秒；爐膛溫度調(diào)節(jié)范圍在40-150℃，爐膛溫度檢測(cè)由溫度變送器4、19、27通過(guò)安裝在爐壁上進(jìn)行檢測(cè)；流水線運(yùn)行可調(diào)速度在0.5-5米/秒。流水線爐膛長(zhǎng)度為3-6米，噴嘴為每500mm設(shè)一個(gè)，噴嘴寬度為380mm。送風(fēng)管路與箱體41全部采用不銹鋼材料，保溫層設(shè)置在爐膛外部，流水線的鏈板輸送線44在噴嘴下部通過(guò)，噴嘴后部安裝PTC加熱器43，流水線鏈板在導(dǎo)軌38中運(yùn)行，導(dǎo)軌安裝在支撐座30上。整個(gè)送風(fēng)裝置外覆以保溫材料40，保溫材料可以用石棉層、玻璃棉或珍珠巖覆蓋。
出風(fēng)系統(tǒng)由出風(fēng)管路10，爐膛區(qū)域A、B、C三段的出風(fēng)調(diào)節(jié)閥5、15、25抽風(fēng)排放風(fēng)機(jī)17、出風(fēng)口溫度檢測(cè)變送器9、18、26以及出風(fēng)排放管24所組成。
本實(shí)用新型利用PTC陶瓷發(fā)熱元件組合成加熱器來(lái)作為加熱部件，利用半導(dǎo)體材料的正溫度效應(yīng)，當(dāng)溫度升到一定程度時(shí)，PTC材料的電阻值會(huì)顯著增大，此類電熱元件有良好的恒溫特性。其工作時(shí)不發(fā)光，故不存在光損耗，同時(shí)當(dāng)環(huán)境溫度升高，發(fā)熱元件會(huì)自動(dòng)降低其輸入電功率，起到節(jié)能的效果，加熱時(shí)該加熱器件不消耗室內(nèi)氧氣，對(duì)人體無(wú)害。該類型PTC加熱器有熱阻小、換熱效果高及長(zhǎng)期使用無(wú)功率衰減的優(yōu)點(diǎn)。
爐溫控制可采用如下的控制方法①通過(guò)一體化溫度傳感器Pt100檢測(cè)爐膛溫度，經(jīng)過(guò)溫度變送器輸出4-20mA信號(hào)，該信號(hào)連接至變頻調(diào)速器，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及出風(fēng)量的大小來(lái)達(dá)到控制爐區(qū)溫度的目的，溫度越高，輸出信號(hào)越大，變頻調(diào)速器輸出也越大，風(fēng)機(jī)風(fēng)量越大，此時(shí)隨著出風(fēng)量的增加，溫度下降。②通過(guò)溫度傳感器Pt100檢測(cè)爐膛溫度，經(jīng)過(guò)溫度變送器輸出4-20mA信號(hào)，該信號(hào)連接至溫度調(diào)節(jié)器通過(guò)溫度調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)可控硅的通斷進(jìn)行控制PTC的加熱電功率進(jìn)而對(duì)爐膛溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制。輸送物體的溫度控制可采用上述方法調(diào)節(jié)外，還可采用對(duì)輸送線電機(jī)運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)節(jié)達(dá)到控制物體溫度的要求。
權(quán)利要求1一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于它具有加熱爐膛(41)，在加熱爐膛外設(shè)有保溫層(40)，在加熱爐膛內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌(38)，導(dǎo)軌安裝在支撐座(39)上，流水線鏈板(44)在導(dǎo)軌上運(yùn)行，加熱爐膛分成三個(gè)區(qū)，分別為預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C，加熱爐膛的兩端和預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C的加熱爐膛之間設(shè)有活動(dòng)式分隔簾門(mén)(6)、(14)、(21)、(31)，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐壁上分別設(shè)有溫度變送器(4)、(19)、(27)，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛兩側(cè)壁，流水線鏈板上方分別設(shè)有兩送風(fēng)噴嘴(42)、(11)、(20)、(28)，在兩送風(fēng)噴嘴后部分別設(shè)有PTC加熱器(43)，并分別經(jīng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥(12)、(22)、(29)，風(fēng)速傳感器(13)、(23)、(30)與送風(fēng)管道(8)、風(fēng)機(jī)(7)相接，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐上方分別設(shè)有出風(fēng)管(9)、(18)、(26)，經(jīng)調(diào)節(jié)閥(5)、(15)、(25)與抽風(fēng)機(jī)(17)、出風(fēng)總管(24)相接，在加熱爐膛前端設(shè)有高度位置檢測(cè)傳感器(2)、寬度位置檢測(cè)傳感器(3)，在加熱爐膛后端設(shè)有出料檢測(cè)傳感器(32)、降溫淋水噴頭(35)、水量調(diào)節(jié)閥(36)、積水槽(33)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)的PTC加熱器(43)具加熱器支架，加熱器支架兩側(cè)設(shè)有PPS工程塑料的安裝支架，在加熱器支架內(nèi)設(shè)有PTC陶瓷發(fā)熱元件，PTC陶瓷發(fā)熱元件兩側(cè)緊貼鋁合金波紋翅片，PTC陶瓷發(fā)熱元件與波紋鋁條經(jīng)高溫膠粘結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)的送風(fēng)噴嘴與流水線鏈板的夾角為15°～75°，送風(fēng)噴嘴與流水線鏈板的中心距為50～300mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)的送風(fēng)噴嘴的送風(fēng)風(fēng)速為0.9～4.8米/秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)送風(fēng)噴嘴的送風(fēng)溫度為40～150℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)流水線鏈板的運(yùn)行速度為0.5～5米/秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)爐膛總長(zhǎng)度為1～6米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所說(shuō)送風(fēng)噴嘴為每500mm設(shè)一個(gè)，送風(fēng)噴嘴寬度為300～380mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種微型仿真隧道窯自動(dòng)化控制實(shí)驗(yàn)裝置。它具有加熱爐膛，外設(shè)有保溫層，在爐膛內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌，流水線鏈板在導(dǎo)軌上運(yùn)行，爐膛分成預(yù)熱、高溫、降溫區(qū)三個(gè)區(qū)，在三區(qū)間加熱爐膛爐壁上設(shè)有溫度變送器，在各區(qū)爐膛兩側(cè)壁設(shè)有兩送風(fēng)噴嘴，在兩送風(fēng)噴嘴后部分別設(shè)有PTC加熱器，并經(jīng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，風(fēng)速傳感器與送風(fēng)管道、風(fēng)機(jī)相接，在各區(qū)加熱爐膛爐上方設(shè)有出風(fēng)管，經(jīng)調(diào)節(jié)閥與抽風(fēng)機(jī)、出風(fēng)總管相接，在加熱爐膛前端有高度、寬度位置檢測(cè)傳感器，在加熱爐膛后端設(shè)有出料檢測(cè)傳感器、降溫淋水噴頭、水量調(diào)節(jié)閥、積水槽。本實(shí)用新型采用不銹鋼流水線通過(guò)加熱爐膛區(qū)來(lái)對(duì)所輸送物體進(jìn)行加熱的結(jié)構(gòu)；爐膛內(nèi)無(wú)明火產(chǎn)生，安全可靠；采用變頻溫控調(diào)節(jié)方式，能耗大大下降。
文檔編號(hào)F27B9/40GK2727667SQ200420022708
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2004年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者胡赤鷹, 馮毅萍, 李天真 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)