Чумак Л.И., Москалева А.А.

Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры.

Автоматизация теплового режима печи для варки стекла

Автоматизация процессов стекловарения имеет большое значение для увеличения производительности и эффективности стекловаренной печи. Повышение уровня автоматизации стекловарения позволит повысить эффективность ее работы, уменьшить время, повысить надежность системы, предупредить выход из строя технологического оборудования, позволит в случае выхода из строя какого-либо компонента системы избежать повреждения остальных ее компонентов, снизить производственные затраты путем снижения расхода электроэнергии.

Автоматизация технологического процесса стекловарения является сложной проблемой. Основной технологический агрегат стекольного производства – ванная стекловаренная регенеративная печь с поперечным направлением пламени представляет собой многозвенный объект с распределенными параметрами, значительной инерционностью и свойствами самовыравнивания, подверженный случайным и детерминированным возмущениям, воздействующим как на входные, так и выходные параметры.

Основной задачей при автоматизации контроля и управления тепловым режимом стекловаренной печи является стабилизация основных технологических параметров стекловарения с целью получения стекломассы заданного качества и количества. Исходя из этого, в соответствии с технологическими признаками задачу контроля и управления комплексом мероприятий по стекловарению можно решить регулируя уровень стекломассы, расход газа по горелкам, давления в пламенном пространстве печи, соотношения газ-воздух.

В качестве входных параметров объекта регулирования могут быть приняты: расход газа по горелкам, расход воздуха на горение, химический состав шихты, давление в печи, а также ряд дополнительных факторов.

В качестве выходных параметров могут быть приняты: объем отбираемой из печи стекломассы, ее выработочная характеристика – вязкость, зависящая от химического состава и температуры расплава стекломассы.

Автоматическое регулирование температуры стекломассы равной 1300-1500°С, осуществляется путем управления подачи газа на горелки. Управляющий сигнал вырабатывается в результате обработки данных, поступающих от датчиков: температуры и расхода газа, на исполнительный механизм, управляющий заслонкой подающий газ на горелки. Автоматическая система регулирования температуры должна обеспечивать заданную точность регулирования, обладать высокой надежностью, помехозащищенностью, снизить расход теплоносителя и обеспечить получение стекломассы заданного качества изготовляемой продукции.

В процессе работы было проведено теоретическое исследование материалов, статей и обзорной информации. Были обнаружены разработки и технические решения, представляющие интерес для данной темы. Целью работы является повышение качества управления процессом варки стекла. Для этого предлагаем способ управления тепловым режимом стекловаренной регенеративной печи представленный на рис.1, заключающийся в стабилизации температуры, с помощью устройства работающего следующим образом.

Сигнал с термокамеры 26, фиксирующий температуру газовой среды меняется, поступает на входы релейных элементов 17,23,25, которые срабатывают через определенные заданные отрезки времени, после поступления на их дополнительные входы сигнала начала перевода пламени сигнал блока 4. Через некоторое время после начала перевода пламени через релейный элемент 25 на блок 24 памяти проходит импульсный сигнал с термокамеры 26. Спустя еще некоторое время после начала перевода пламени через релейный элемент 23 проходит импульсный сигнал с термокамеры 26, изменение которого вычитается с блока памяти 24, и с усиливается на разность в зависимости от коэффициента усиления объекта. Указанные операции производятся в сумматоре-усилителе 22, с выхода которого поступает сигнал на первый вход сумматора 21.Однвремено в сумматоре-усилителе 19 происходит вычитание

Рис. 1. Блок – схема управления тепловым режимом стекловаренной регенеративной печи

1- часть печи; 2,3 – горелки; 4 – блок контроля; 5,10 – клапаны; 6- датчик;

7 – регулятор; 8 – исполнительный механизм; 9,12,20 – задатчик; 11,16,19,22 - сумматор-усилитель; 13 – переключатель; 14,18,24 – блок памяти; 15,21 – сумматор; 17,23,25 – релейный элемент; 26 – термокамера; 27 – регулирующий орган.

сигналов, от а задатчика температуры вычитается сигнал с выхода релейного элемента 23 и усиливается эта разность, которая поступает на второй вход сумматора 21, с выхода которого сигнал суммы, поступает на переключатель 14, который в промежуток времени от 12 до 12 мин -1 с пропускает сигнал с

выхода сумматора 21 на блок 13 памяти. С последнего сигнал поступает на дополнительный вход регулятора 7. При этом регулятора 7 вырабатывает сигнал на включение исполнительного механизма 8, поворачивающего регулирующий орган 27 в сторону его открывания до тех пор, пока сигнал с датчика 6 не увеличится относительно заданного задатчиком 9 и расход газа в горелку увеличится. Этот расход поддерживается с начала перевода пламени. Кроме того, в блоке 18памяти запоминается сигнал термокамеры 26.

После чего срабатывает релейный элемент 17, через который проходит импульсный сигнал с термокамеры, изменение которого вычитается сигнал с блока 18 памяти, усиливается его разность. Указанные операции вычитания и усиления производятся в сумматоре-усилителе 16, сигнал выхода которого сигнал поступает на первый вход сумматора 15. Одновременно в сумматоре-усилителе 11 происходит вычитание сигналов – от сигнала с задатчика 12 вычитается сигнал с выхода релейного элемента 17, усиливается эта разность и поступает на второй вход сумматора 15, с выхода которого сигнал суммы, поступает на переключение канала 10, который в промежуток времени от 26 до 26 мин 1 с пропускает сигнал с выхода сумматора 15 на блок памяти 14, с которого сигнал поступает на дополнительный вход регулятор 7. Последний вырабатывает сигнал на включение исполнительного механизма 8, поворачивающего регулирующий орган в сторону его открывания до тех пор, пока сигнал с датчика 6 не увеличится. Этот расход газа поддерживается до 12 мин после начала следующего перевода пламени. Последующее регулирование расхода газа осуществляется аналогичным образом.

Данный способ позволяет снизить брак на 0,5%; уменьшить расход топлива на 1,5%; сократить продолжительность варки стекла в 3-5 раз; повысить удельный суточный съем стекломассы на 2%.