煤气燃料燃料玻璃熔窑控制设备.docx

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煤气燃料燃料玻璃熔窑控制设备

煤气燃料玻璃熔窑控制设备浅谈

浮法玻璃生产中,其熔制燃料一般为重油,天燃气或煤气。

其中使用煤气作为燃料，因成本低设备投资较小等因素,在沉寂多年后重新显现于世,其控制设备亦有一定的发展,与使用其它燃料的熔窑相比较,煤气燃料熔窑的设备控制有其自身的特点。

1、换向系统：

主要设备为煤交机、空交机以及自控作用的PLC等，煤交机完成煤气换向任务，空交机承担废气和助燃风的换向。

熔窑的换向过程如图一所示；换向时首先进行2秒的换向警示，预铃音响要求设置在熔化、成型工序及现场人员都能感知到的位置，而后按生产工艺要求的时间间隔使煤交机空交机动作来完成换向。

换向分为手动与自动两种方式，由转换开关进行转换，自动方式时换向各步的间隔时间可在一定的范围内进行调整，自动换向由PLC来控制。

1.1PLC的应用实例：

PLC也称为可编程控制器，它是自动化控制中的一种常见设备，在浮法玻璃生产线中也得到普遍应用。

以下所述为某生产线熔窑换向部分PLC配置及控制方法。

生产线南北走向，熔窑在南端。

1.1.1模块的选择：

Q12PH为PLCCPU模块

Q61PA2为PLC电源模块

Q68DAI为PLC模拟量输出模块

QX41为开关量输入模块

QY10为开关量输出模块

1.1.2输入输出信号：

PLC换向部分输入信号为5个点：

（1）手动/自动信号，由转换开关给出，由此确认设备在手动或自动控制状态，二者选其一。

手动操作由操作面板的操作开关完成，PLC自动跟踪每一动作的状态，可随时切入进行控制。

自动时换向由PLC来完成，此时手动干预无效。

（2）煤气东进：

此时煤交机闸板在西侧位置，煤气进入东侧煤气蓄热室。

（3）煤气西进：

煤交机闸板在东侧位置，煤气进入西侧煤气蓄热室。

（4）空气东进；东侧空交机闸板向下落到位，助燃风经空交机进入东侧空气蓄热室。

西侧空交机闸板升起到位，废气经西侧空交机由烟道排出。

（5）空气西进：

西侧空交机闸板落下。

到位，助燃风经西侧空交机进入西侧空气蓄热室，东侧空交机闸板升起到位，废气经东侧空交机由烟道排出。

引至PLC的输入信号均由空交机、煤交机的位置控制元件主令控制器给出。

PLC换向部分输出信号为开关量输出，分别是：

煤气东进，煤气西进，空气东进，空气西进。

输出DC24V电压驱动中间继电器工作，使煤交机、空交机的电力拖动部分工作，拖动闸板按要求的方向向规定位置运行。

助燃风的给定输出信号为4~20mA信号，由模拟量输出模块给出。

1.2换向系统中的煤交机与空交机：

两者也被称为煤气交换器和空气交换器，其作用是用来实现煤气，空气、废气的交换即换向。

1.2.1煤交机：

普遍采用的跳罩闸板式煤交机结构如图二所示。

由煤气发生炉送来的煤气经管道进入壳体1，传动站8通过传动机构4拖动跳罩3，使其在换向时盖住孔5、6或孔6、7,孔5、7为通往两侧煤气蓄热室的气孔，孔6为中间烟道气孔。

2为水封，它隔离煤气，使之不与外界空气接触。

要求跳罩的下沿没入水封中至少2cm，过高则可能水压低于煤气压力造成煤气突破水封外泄，过低有可能跳罩闸板碰底损坏设备，因此在煤交机的控制中，跳罩闸板（以下简称闸板）的位置控制是一个重要环节。

煤交机闸板位置控制由位置检测与控制回路实现。

（见图三）。

煤交机闸板位置检测使用2k658/61：

5主令控制器，这种主令控制器为金属外壳，密封结构，比较适合于环境条件差的生产现场。

主令控制器共五对接点，使用其中4对，一对作备用。

在安装时即应在顶部作好运动方向标志，与接点信号去向标志，以方便日常维护。

按生产工艺要求确定闸板位置后，调整主令控制器接点位置使之与闸板位置相对应。

当闸板到位后，主令控制器分别输出自动、手动两组位置信号，手动信号引至手动控制回路，自动信号引至PLC输入模块。

（见图四）为确保安全安装有保安限位，当闸板超程时，保安限位动作，传动站被禁止运行。

1.2.2空交机：

空交机的任务是使燃烧后的废气排出，同时输入助燃的空气，其中，助燃空气由助燃风机引来。

空交机的控制与煤交机相似，也分手动和自动控制，自动控制通过PLC来实现。

1.3煤交机的水位控制：

为防止煤交机水封水位过低引发事故，在煤交机上设置水位控制装置是很有必要的。

水位控制可使用JYB-714液位继电器来实现，线路如图五。

1、2为金属探头，材质选用不锈钢，可用￠4的不锈钢焊条来加工制作。

当水位3低于探头1时，JYB内部接点KA闭合，电磁阀ZJ线圈得电，阀动作向水封中注水，同时声光报警器D发出声光报警，补水到位后报警停止，加水停止。

按钮SA为试验按钮。

1.4换向控制系统中，电气联锁问题的讨论：

1.4.1为防止煤交机、空交机动作顺序错误而设置电气联锁，在特殊情况下，应能够方便的解除联锁，即当煤机传动故障并依靠人力拖动工作时，空交机可不受影响，从而尽可能的缩短换向行程的时间，减少对窑内温度的不良影响。

1.4.2主回路未送电时控制回路不得电，这样就避免了合闸前控制回路已处接通状的错误发生。

此联锁在检修控制回路时也应能方便的解除，以使控制回路能够单独得电试验。

解除联锁可加装仅供专业维修人员操作的旁路开关。

2、助燃风：

与燃油熔窑不同煤气，煤气燃料熔窑供风是经空交机，风道直接进入空气蓄热室。

其风量调整风门和有调节风机转速两种。

2.1调节风门改变风量：

在主风管上配置气动阀门，由阀门定位器来控制开度，仪表或PLC输出的4~20mA信号决定阀门定位器的输出，从而实现风量的调节，此种方式结构简单，一次性投资小，但风机全速运行能耗高，检修量大，调节过渡不平滑。

2.2利用变频调速技术实现风量调节：

变频器控制风机电机转速，PLC给出的4~20mA信号控制变频器的输出，此方式优于风门调节。

350T/D熔窑，变频调速助燃风机及控制过程的应用实例（图6）

计算机终端人机界面助燃风量调节值为0~100%，其中0值为停机无风，100%为风量最大值，可连续平滑调节。

PLCQ68DAI模块输出4~20mA的变频器速度给定信号，其值与计算机终端人机界面设置的百分比相对应。

FRV45-P11S型变频器输出为0~50HZ，频率的电压驱动电机变速运转，电机拖动风机运行。

风机的转速可由推导公式式一来计算。

N2=60f（1-s）/pi式一

式中n2为风机转速，f为变频器输出频率，单位HZ，S为电机转差率，P为电机极对数，i为传动比。

本例中，电机为4极45KW，额定转速1480r/min，其转差率S计算得出。

S=（N1-N2）/N1*100%=（1500-1480）/1500*100%=0.0133

已知电机为四极p=2，传动皮带轮直径均为300mm，i=D2/D1=300/300=1。

设置风量百分比与变频器输出频率的对应关系由比值一频率线来表述（见图七）。

图中fP称为偏置频率，即当设定值为0时，变频器的输出频率,fZ称为增益频率，即当设置风量百分比为100%时，变频器输出频率与基准频率Q点的差值。

fp与fZ通过变频器内部功能参数的调整进行消除，最后校准的比值-频率线为0Q，0Q准确表示设置风量百分比与变频器输出频率之间的一一对应关系。

fP调整为功能码F18，fZ调整为功能码F17。

选取部分点来计算设置风量百分比与风机转速的对应值（见表一），实测证明数值是准确的。

表一设定值与风机转速的对应值

百分比值100%

20

40

50

70

90

100

输出频率HZ

10

20

25

35

45

50

风机转速r/min

296

592

740

1036

1332

1480

变频技术实现风量调节的优点：

（1）、风机启动调速时按设定的加速时间平滑运行，对供电线路与设备冲击小，风机平均转速低，从而延长设备使用寿命，减少维修工作量。

（2）、操作方便，调节准确，保护功能齐全。

（3）、节约能耗。

3、压力指标检测中的2个实际问题。

3．1煤气管道压力检测，取压管的清污；检测热煤气压力时，取压管直接与煤气管道相连，连接处易发生堵的现象，影响到检测的准确性。

直接相连发生堵塞时，可将管道截断，处理后再于断管处加套恢复使用，套管用适合环境温度的橡胶管即可，套上后两头扎紧。

取压管与被取压主管采用图8所示间接联接方式，运行中、可定期

打开清污孔进行清污，在具体操作时注意作好人员安全防护，完成后活动孔盖应外加一层泥封。

3．2窑压取压管的选配和维护：

窑内压力的相对稳定是生产工艺对窑压控制的基本要求。

窑压取压管是窑压控制中的第一个环节，它的选配及维护对整个系统的稳定控制起着重要的作用。

采用胸墙两侧取压方式时两火之间两侧存在着一定量的压力差，该压差有可能使窑内气氛组成中的一些物质进入管中、聚集，从而造成管路不畅影响取压准确，这一点在煤气燃料熔窑中要引起充分的重视，特别指出的是在蓄热室吹扫及扒溜子过程中，窑内压力平稳被破坏，煤粉、芒砂等轻物质会迅速在取压管中聚积，造成堵塞，某熔窑扒溜子过程中窑压失灵，经查，取压管中被白色、黑色块状物堵住，分析后发现白色为芒硝，黑色为煤粉成份。

在生产有色玻璃时，料中的小料成份由于质轻也有可能进入取压管中，同时水份对取压管的腐蚀也不容轻视，某熔窑在清扫取压管时即清出红色泥状物，红泥是着色小料，水应是从窑中进入取压管的冷凝水。

对于生产有色玻璃的熔窑取压管应缩小清扫周期，正常时每3个月一次，扒溜子时再增加一次，生产白玻的熔窑每半年清扫一次。

在安装选配取压管时应注意以下几点。

1、管径可选用￠50mm，壁厚不得小于2.5mm。

壁厚小的管子强度差，不耐腐。

2、取压管选取走向时最好不要横穿碹顶，如穿越时，避免管下有鼠洞，使火直接烧蚀管壁。

3、管路终端及各拐角处、预留清污用的清扫孔，简便的方法是使用丝堵，平时堵上需要时打开。

螺纹涂沫高温咬合剂，防止烧结，以便拆装，并起密封作用。

4、两种玻璃液面控制方式的比较：

4.1铂金探针式液面控制仪：

属于接触式控制，其精度可满足液面工艺控制要求，优点是抗外界干扰能力强，控制系统比较简单，缺点是，由于铂针传动站处在高温区段机械故障增多，维护劳动强度大，还存在易发生玻璃粘连的情况，处理麻烦。

4.2图像式液面控制仪：

图像式液面控制仪属于非接触式测量，它不受窑内玻璃温度的影响，结构亦不复杂，安装使用，维护都较为方便，测量精度高，运行可靠，操作方便。

在安装时要注意摄像机的架构与基础要牢固，附近不要有大的振动源，这种控制有两点不足，其一，摄相机稍受外力偏斜，即可能取不到图像而造成控制失灵，并且，特殊情况下，当液面大幅度升降时也因同样原因失灵，其二，显示器工作时长期显示，图像相对固定图像造成显示屏局部老化加速，影响其寿命。

图像式液面控制仪与铂金探针在价格上相比也并不显贵，性能优于后者，在选用时选图像式为好。