Система управления тепловым режимом стекловаренной печи Советский патент 1980 года по МПК C03B5/24 

Изобретение относится к системе управления тепловым режимом ванной регенеративной стекловаренной печи, отапливаемой жидким или газообразны топливом. Известна система управления тепл вым режимом печи, содержащая контур стабилизации расхода топлива и контур автоматической коррекции по температуре в варочной части ванной печи, включающая датчик и задатчик расхода топлива, регулятор, исполнительный механизм, регулирующий кл пан на подающем трубопроводе, а так же термопару 1 . Однако эта система не свободна о остат.очной неравномерности, связанной с пропорциональным суммированием входных величин. Известна и другая система управления тепловым режимом стекловаренной печи, с одержащая датчик и задат чик расхода топлива, регулятор, дат чик расхода стекломассы, датчик.потерь тепла, вычислительное устройст во и исполнительный механизм регулирующего клапана на подающем трубопроводе 2 . Однако, для печей с малой производительностью и ручной выработкой информации о расходе стекЛомассы из печи, коэффициенте угара шихты и величине тепла, потребляемого для получения одногд килограмма стекломассы, недостаточно для выработки вычислительным устройством объективного заданиярегулятору топлива, так как помимо перечисленных факторов расход топлива на печь будет определяться температурами пламенного пространства в варочной и вырабогочной зонах печи, температурой уходящих газов и подаваемого воздуха, расходом топлива, подаваемого на отопление печи, его теплотворностью, вязкостью стекломассы, теплопотерями через стены печи. Цель изобретения - повьлиение качества стекломассы. Эта цель достигается тем, что система управления тепловым режимом стекловаренной печи, содержащая датчик и задатчик расхода топлива, регулятор, датчик расхода стекломассы, датчик потерь тепла, вычислительное устройство и исполнительный механизм регулирующего клапана на подающем трубопроводе, снабжена двумя изме- . рительными блоками, блоком согласования, блоком управления, магнитным

еускателем, переключателем,х атч:иком вязкостиf блоком дифференцирования, jRaT4HKaMH температуры в выработочной части и в варочной части печи, датчиком расхода воздуха, датчиком поступления воздуха, датчиком уходя«их газов, и датчиком температуры охлаждающей воды, причем все датчики подключены к соответствующим входам вычислительного устройства, один из входов первого измерительного блока соединен с датчиком расхода топлива, другой вход которого соединен через блок дифференцирования с выходом второго измерительного блока, входы которого соединены с датчиком вязкости и датчиками температуры в варочной части и выработочной части печи, выход первого измерительного блока подключен к одному из входов регулятора, другой вход которого соединен через переключатель с задатчиком расхода топлива и с выходом вычислительного устройства, а выход регулятора через последовг1тельно соединенные блок согласования, блок управления, магнитный пускс1тель подключен к исполнительному механизму регулирующего клапана.

На чертеже представлена система управления тепловым режимом стекловаренной печи.

Система состоит из регулятора 1 топлива, измерительных блоков 2, 3, блока 4 дифференцирования, датчика 5 расхода топлива, датчика б расхода воздуха, датчиков 7, 8, 9, 10, 11 датчика 12 потери тепла через ограждения, датчика 13 расхода стекломассы, датчика 14 вязкости, задатчика 15 ручного управления, вычислительного устройства 16, состоящего из блоков умножения, сложения и деления блока 17 согласующих приставок, блока 18 управления, магнитного пускателя 19, исполнительного механизма 20 регулирующего клапана 21 на подающем топливоприводе и переключателя 2

Система управления тепловым режимом печи работает следукяцим образом.

При заданном значении режима работы печифактический расход, измеряемый датчиком 5 расхода топлива, соотвевствуетрасходу топлива, рассчитываемому вычислительным устройством 16 по уравнению расчета расхода топлива на печь.

+ Q

QC-T ОЭНД ОР.

о.в.

Б-ОРЧ1 Лаг)Уе„зСво, S.rS.r

Qp.f - теплосодержание вырабатываемой стекломассы, вычисляемой по уравнению

QCT с с tc nig -.масса BI рабатываемой стек ломассы; Сс - теплостойкость стекломассы.

температура стекломассы; теплосодержание эндотерг-шческих процессов, протекающих в печи, вычисляются по уравнению

П ы ы г ---

ПА -Okp)

НА

.п)

БЧПА

гПц - масса загружаемой шихты; Сщ - теплостойкость шихты t - температура плавления шихты, температура окружающего воздуха ;

Ли - теплота плавления шихты; iTig - масса загружаемого боя; Cg - теплоемкость боя-, ЯБ - теплота плавления боя; Qgj - потеря тепла в окружающую среду.

Qac QKA+ Оизл

Q| - потеря тепла через кладку печи

Q.-4(t,-t2)-P2

- коэффициент теплопроводности материала стенки печи,

толщина стенки; температура внутренней поверхности стенки) температура наружной поверхности стенки; - площадь соответствующей зоны;

потеря тепла излучением через рабочие окна.

Оизл ЯРо,

де g - удельный тепловой поток через единицу поверхности окон ;

РЗ - площадь поверхности рабочих окон;

потеря тепла с охлаждающей мешалку и приборы водой.

1 &ОД, . бол

0 в водовод . л

де Саод- теплоемкость охлаждающей воды;

wtT охлахсдающей воды, .t,, - температура воды при входе в охлаждаемые приборы и мешалку,

температура воды при выходе из системы охлаждения приборов и мешалки,

В расход топлива,

Q низшая теплота сгорания топлива,

коэффициент присосов воздуДсо - ха в печь,

воз расход поступающего в печь воздуха.

8оз температура поступающего

воздуха,

Сдв,- теплоемкость воздуха, Vy.n- объем уходящих газов.

Сур- теплоемкость уходящих газо tj,r температура уходящих газов

Также к измерительному блоку 2 регулятора 1 топлива через блок 4 дифференцирования подключен корректирующий сигнал по температуре в варочной 7 и выработочной 8 частях печи,а также сигнал по вязкости стеломассы от датчика 14. В заданном режиме эти сигналы и их сумма на выходе измерительного блока 3 равны постоянной величине, в результате чего на выходе дифференциатора 4 корректирующий сигнал равен нулю и система находится в равновесии. Отклонение одного из параметров от заданного значения приводит к возникновению сигнала ошибки рассогласования в регулятора 1 топлива. Этот сигнал преобразуется по Пи-закону и через блок 17 согласующих приставок выдается на блок. 18 управления, который связан с магнитным пускателем 19. Магнитный пускатель управляет исполнительным механизмом 20 регулирующего органа 21 на подающем трубопроводе топлива. Переключатель 22 служит для подключения к регулятору задатчика ручного управления в случае выхода из строя вычислительного устройства.

Применение корректирующего сигнала по температуре и вязкости стекломассы для управления тепловым режимом печи приводит к улучшению качества стекломассы, за счет создания температурной однородности ее в выработанной части применительно к печам с ручной выработкой изделий, что принципиально недостижимо в известном устройстве.

Таким образом, вычислительное устройство выдает регулятору топлива сигнал более объективный, тем самым обеспечивая экономичность работы печи.

Предположим, что изменились условия работы печи - отсутствует выработка стекломассы в ночное время суток. Это вызовет изменение температурных параметров режима печи и как результат - новое значение сигнала требуемого расхода топлива на выходе вычислительного устройства. Разбаланс фактического и нового заданного значения расхода топлива в регуляторе приводит в движение регулирующий орган на подающем трубопроводе, который .умЛьшит подачу газа. После уменьшения расхода топлива система придет в новое заданное состояние.

Формула изобретения

Система управления тепловым режимом стекловаренной печи, содержащая датчик-и задатчик расхода топлива, регулятор, датчик расхода стекломассы, датчик потерь тепла, вычислительное устройство и исполнительный механизм регулирукидего клапана на подающем трубопроводе, о т5личаюиаяся тем, что, с целью повыяения качества стекломассы, она снабжена двумя измерительными блокамя, блоком согласования, блоком управления, магнитным пускателем,

0 переключателем, датчиком вязкости, блоком дифференцирования, датчиками температуры в выработочной части и в варочнойчасти печи, датчиком расхода воздуха, датчиком поступления

5 воздуха, датчиком уходящих газов и датчиком температуры охлаждающей вода, причем все .датчики подключены к соответствующим входам вычислительного устройства, один из входов пер0вого измерительного блока соединен с датчиком расхода топлива, другой вход которого соединен через блок дифференцирования с выходом второго измерительного блока, входы которого соедквены с датчиком вязкости и дат5чиками температуры в варочной части и выработочной части печи, выход первого измерительного блока подключен к одному из входов регулятора, другой вход которого соединен через

0 переключатель с задатчиком расхода топлива и с выходом вычислительного устройства, а выход регулятора через последовательно соединенные блок согласования, блок управления, маг;нитный пускатель подключен к исполнительному механизму регулирующего клапана.

Источники, информации,

0 принятые во внимание при экспертизе

1.Зезин М.А. Схемы автоматического регулирования процессов варки стекла. М., 1970, с. 17-19.

2.Авторское свидетельство СССР №359458, кл. С 03 В 5/24, 1968.

5S

/г

/(

j ШНшЕ

lO