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国产DCS在750T/D浮法玻璃线中的应用

作者:任翔 王飞 刘俊 胡彬,浙江中控技术股份有限公司2009.09.30阅读 7101

  浮法玻璃生产工艺是平板玻璃生产中最先进的生产工艺,而玻璃熔窑是浮法玻璃生产工艺中重要的热工设备,其能耗占生产线总能耗的70%以上。大型浮法玻璃熔窑的建造投资很大,高达数千万元。熔窑作业水平的高低对玻璃的生产成本、质量和能耗影响很大。玻璃生产工业作为高耗能产业,随着燃料价格的不断上涨,能耗费在成本中所占比例越来越大。加之目前玻璃市场竞争激烈的严峻形式,技术创新、节能降耗、降低成本已迫在眉睫。
  在计算机自动控制系统方面,国内近10余年也取得了长足的发展和进步,出现了几家具有自主知识产权的DCS控制系统供应商,如浙江中控技术股份有限公司,其生产的WebField系列DCS控制系统,近年来已为国内近数十家浮法玻璃生产企业承建了自控设备的升级换代或新建项目,在浮法玻璃企业中获得了广泛的认可。本文以中控在江苏、河北等地实施的浮法玻璃项目为基础,介绍国产DCS系统在该类装置上的应用情况。

  控制系统设计介绍
  江苏某厂750T/D浮法玻璃线DCS项目可根据熔化、锡槽、退火三个工段分成三个系统控制分站。考虑到熔化工段离联合控制室较远www.cechina.cn,且有就地操作需要,特在窑头操作室设置了一个远程操作站,采

集的数据通过光缆连到DCS监控中心。整个DCS系统通过工业以太网等通讯方式组成一个整体,系统网络结构示意图见图1。

图1 网络结构分布示意图
  图1 网络结构分布示意图

  浮法玻璃工艺简介
  浮法玻璃是将融化好的玻璃液连续流到并漂浮在锡槽内的金属锡液面上,借助于这两种液体的表面张力和重力的共同作用控制工程网版权所有,玻璃液在锡液面上铺开、推平,形成上下表面平整和相互平行的玻璃带,经冷却硬化后脱离锡液,再经退火、切裁,得到光滑平整的平板玻璃。
  从工艺角度来分控制工程网版权所有,浮法玻璃装置分为熔化、锡槽、退火三个工段。

  ■  熔化工段
  在玻璃生产中,配合料经过加热形成玻璃液的过程称为熔制过程。熔制是玻璃生产中重要过程,熔制质量和速度决定着产品的质量和产量。熔制过程大致分为五个阶段:硅酸盐形成、玻璃液的形成、澄清、均化、成型。玻璃熔制主要在玻璃池窑中进行,玻璃池窑由玻璃熔制部分、小炉、排烟供气和余热回收四大部分组成。

  ■  锡槽工段
  所谓浮法,指的就是锡槽成型这一部分。在浮法玻璃成型过程中,退火窑辊道对玻璃带施加纵向拉力。该力一方面把玻璃带拉薄www.cechina.cn,另一方面将玻璃带拉出锡槽。锡槽主体分成若干个区域,安装有三相硅碳棒加热元件,以控制局部区域的温度。控制好玻璃带和锡液的温度可以有效防止锡槽内玻璃带摆动的问题。

  ■  退火工段
  退火是浮法玻璃生产三大热工设备的最后一个环节。玻璃制品的退火,是玻璃生产过程的一个关键环节,对玻璃制品的质量起到重要的作用,直接影响到玻璃制品的成品率、生产成本、生产效率等经济指标。玻璃退火的目的是最大限度地消除或减弱玻璃制品中的应力,以保证玻璃制品的机械强度、热稳定性、光学均匀性等。

  控制方案设计介绍
  ■  液面控制
  玻璃液面的控制是否稳定,对于生产的稳定有着直接的影响。一般将熔化液面控制在略高于锡槽平面的高度,以保证熔化部分的玻璃液平稳地流入锡槽成型。如果控制的不好,如太高,玻璃液流入锡槽的部分太快,严重时会造成满槽的严重事故。
  玻璃液面的测量一般有几种常用的方法:图象分析式玻璃液位计、核子液面计、铂金针液位计。玻璃液面控制方块图如图2所示。为使两台给料机能够均匀下料,调节器的输出分别乘以K1、K2两个系数后作为东西变频给料机的投料速度。  

图2  玻璃液面控制方块图
   图2  玻璃液面控制方块图

  由于投料口和玻璃液面测点的距离较远,因此控制对象存在较大的滞后,另一方面必须要保证给料机动作平稳,以避免出现熔窑内堆料等现象。因此在控制参数整定时必需考虑这两个因素。对于玻璃液面这种大滞后现象,还有一种控制手段就是加入SMITH预估算法,以消除系统的纯滞后。

  ■  窑压控制
  火焰空间的压力(简称窑压)对窑内的温度制度、玻璃的熔制、窑炉的使用寿命以及燃烧的经济性都有直接的影响,一般在贴近玻璃液面处为微正压。窑压太高,则加料口、测温孔等处窜火严重,不仅增加了热损失,而且加剧了耐火材料的侵蚀,缩短了窑炉的寿命。窑压太低,容易使玻璃液面附近造成负压,吸入冷空气,降低玻璃液面温度,影响玻璃的正常熔制,同时空气过剩,增加了热损失。
  控制系统通过调节烟道闸板的开度来达到调节窑压的目的。窑压控制中,测点的选择十分关键,一般选在熔化部中部干扰最小的点。所选用的变送器也要求是高精度的微正压变送器。由于各种原因,从取压装置中获得的测量信号,一般都含有不同程度的脉动成分,若将此信号直接送微差压变送器,那么变送器输出的电流信号中也将会含有脉动成分www.cechina.cn,可能会给调节系统的工作带来不可忽略的影响,小则使执行机构动作频繁,大则将会引起系

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