Устройство для управления тепловым режимом печи- кристаллизатора сиграна

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1223004 А (58 4 F 27 В 9 40

/ фР Р,-,.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ж

Ю

СгЭ

Ю

Ю Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3818085/29-33 (22) 03.10.84 (46) 07.04.86. Бюл. № 13 (71) Борская специализированная проектноконструкторская технологическая организация «Стеклоавтоматика» (72) Ю. Б. Субботин, В. Е. Лозинский, В. В. Ефременков и Е. В. Гущин (53) 621.365.413 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 731244, кл. F 27 В 9/40, 1977.

Печь-кристаллизатор сиграна, модель

КПС-2. Техническая документация БСПКТО

«Стеклоавтоматика», 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ ПЕЧИКРИСТАЛЛИЗАТОРА СИГРАНА, содержащее регулятор температуры с датчиком, тиристорный коммутатор в цепи питания нагревательного элемента печи и датчик проталкивания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управления и экономии электроэнергии, в него введены блок управления и временной блок, причем выход регулятора температур ы подключен к одному входу блока управления, другой вход которого соединен с выходом временного блока, один вход которого соединен с датчиком проталкивания, а другой — с одним выходом блока управления, другой выход которого соединен с входом тиристорного коммутатора.

1223004

5 ! о

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к стекольной, и может быть использовано на заводах строительного и технического стекла для производства изделий из шлакоситаллов, а также на заводах по производству керамических изделий.

Сущность технического решения касается производства декоративных стеклокристаллических материалов, окрашенных по объему в оранжево-коричневый цвет и имеющих включения поликристаллических агрегатов неправильной формы, иного цвета, чем основная масса. По своей фактуре этот шлакоситалл напоминает природные отделочные материалы типа гранита и мрамора, в связи с чем получил название синтетический гранит или сигран.

Конкретно изобретение касается производства сиграна в печах-кристаллизаторах при автоматическом управлении и регулировании процесса его кристаллизации.

Целью изобретения является повышение точности управления и экономия электроэнергии.

На фиг. 1 изображена температурная кривая печи-кристаллизатора; на фиг. 2— температурная кривая зоны нагрева в момент проталкивания; на фиг. 3 — температурная кривая и кривая изменения подводимой мощности зоны нагрева и выдержки; на фиг. 4 — блок-схема устройства управления тепловым режимом печи-кристаллизатора сиграна; на фиг. 5 — схема блока управления; на фиг. 6 — схема временного блока.

Для получения качественного сиграна необходимо поддерживать строго заданную температурную кривую, которая по длине печи-кристаллизатора имеет ряд зон: зону нагрева I, зону выдержки II, зону нагрева

III, зону кристаллизации IV и зону охлаждения V.

Каждая зона предполагает наличие своего устройства управления тепловым режимом печи-кристаллизатора сиграна. Температурная кривая я соответствует установившемуся режиму работы кристаллизатора сиграна, температурная кривая О учитывает изменение температуры за счет вноса и уноса тепла в соответствующих зонах, а температурная кривая 5 — изменение температуры за счет цикличности проталкивания. Кривые

2 и д показывают распределение мощности источников электроэнергии вдоль печи в установившемся режиме и с учетом перераспределения электроэнергии.

Устройство управления тепловым режимом печи-кристаллизатора сиграна содержит датчик 1 температуры, регулятор 2 температуры, блок 3 управления, временной блок 4 (проталкивания), датчик 5 проталкивания, тиристорный коммутатор 6 и нагревательный элемент 7.

В качестве датчика 1 температуры используется преобразователь термоэлектрический

ТПП-0555. в качестве регулятора 2 температуры — прибор узкопрофильный со световым указателем МВУ 6-К, в качестве датчика 5 проталкивания — конечный выключатель типа БЗК.

Блок 3 управления предназначен для управления тиристорным коммутатором 6 нагревательных элементов 7 с целью поддержания заданного температурного режима в определенной зоне печи путем изменения подводимой к нагревательному элементу. 7 электроэнергии и состоит (фиг. 5) из понижающего трансформатора 8, выпрямительного моста 9, нуль-органа 10, триггеров 11—

13, счетчиков 14 и 15 импульсов, инверторов 16 — 24, схем 25 — 34 совпадения, схемы

ИЛИ 35, усилительного элемента 36, задатчиков 37 — 40 соответственно количества импульсов «Норма», «Сдвиг», «Минимум» и «Задержка сдвига», диодных оптронов 41 и 42 (остальные элементы имеют вспомогатеьное назначение) .

Временной блок 4 (времени проталкивания) предназначен для управления работой блока 3 управления в зависимости от режима проталкивания подвижных поддонов в печь кристаллизации и состоит (фиг. 6) из триггеров 43 — 46, схем 47 — 50 совпадения, счетчиков 51 — 59 импульсов, цифровых кодовых переключателей 60 и 61, выполняющих роль задатчиков времени, и выключателя 62 (остальные элементы имеют вспомогательное назначение).

В качестве тиристорного коммутатора (блок 6) использована типовая схема бесконтактного переключательного устройства, выполненного по схеме встречно-параллельного включения тиристоров, управляемых оптотиристорами.

Применение оптотиристоров позволяет осуществить гальваническую развязку между силовыми цепями и слаботочной цепью блока 3 управления.

Устройство работает следующим образом.

Для получения качественного сиграна необходимо поддерживать строго заданную определенную температурную кривую а, которая соответствует установившемуся режиму работы кристаллизаторов. Специфика работы кристаллизатора заключается в том, что плитки сиграна проходят кристаллизацию на подвижных поддонах, которые с определенным циклом проталкиваются вдоль печи. В момент проталкивания более холодные поддоны зоны с низкой температурой продвигаются в зону более высокой температуры, а поддоны из зоны более высокой температуры — в зоны с меньшей температурой.

Это приводит к тому, что на участках подьема температурной кривой сх в зонах I u III в момент проталкивания наблюдается понижение температуры за счет поступления в эти зоны менее прогретых поддонов.

1223004

На пологих участках температурной кривой а зоны 11 и IV и в зоне охлаждения V в момент проталкивания вносится дополнительное тепло нагретыми поддонами из предыдущей зоны. В этом случае наблюдается повышение температуры. Этот процесс отражается реальной температурной кривой 5.

Кроме того, цикличность проталкивания приводит к изменениям температурной кривой. Это выражается в появлении пилообразных участков на кривой, т. е. появляются колебания температуры в момент проталкивания, и температурная кривая имеет вид Д, например на участке зоны III. Такие пилообразные колебания кривой о объясняются также тем, что сигнал изменения температуры датчика 1 подается через время задержки, связанное с его инерционностью.

Поэтому, если в момент очередного проталкивания в зоны нагрева 1 и 111 температурной кривой относительно установившегося режима подать дополнительное количест- 20 во энергии, компенсирующее потери тепла за счет вноса менее горячих поддонов, а в зонах III — V подъема температурной кривой F снижать приток электроэнергии, то происходит перераспределение энергии из зон 11, IV, V в зоны 1 и 111, что при том же расходе энергии может эффективно компенсировать как теплопотери, так и дополнительный внос тепла, и снижение отклонения реальной температурной кривой Е от заданной а.

Это происходит следующим образом.

Сигнал датчика 1 температуры поступает на регулятор 2 температуры, с выхода которого двухпозиционный сигнал «Минимум-максимум» поступает на вход блока 3 управления, где в зависимости от значения сигнала температуры в определенной зоне печи происходит изменение задания. Причем в нормальном режиме блок 3 управления обеспечивает одно значение подводимой через тиристорный коммутатор 6 к нагревательному элементу 7 мощности, а при минимальности значения температуры в зоне печи проис- 40 ходит увеличение подводимой мощности.

При максимальном значении температуры происходит отключение блока 3 управления и тиристорного коммутатора 6 до снижения температуры к нормальному режиму.

При увеличении времени между протал45 киваниями или пропуске одного проталкивания происходит некоторый перегрев в зонах, для устранения чего уменьшают подводимую мощность. В режиме проталкивания с датчика 5 проталкивания на вход временного блока 4 (проталкивания) проходит сигнал

«Проталкивание», который формирует во временном блоке 4 длительность сигнала

«Режим проталкивания» и сигнал «Задержка проталкивания», поступающие в блок 3 управления. В последнем происходит изменение 55 задания схем формирования количества синусоид, проходящих через нагревательный элемент 7 в единицу времени. Команда на включение тиристорного коммутатора 6 формируется в блоке 3 управления.

Блок 3 управления работает следующим образом.

Температурный режим в печи поддерживается нагревательными элементами 7. Количество тепла, выделяемого нагревательным элементом 7, пропорционально подводимой электрической мощности. Напряжение, подводимое к нагревательному элементу 7, имеет синусоидальную форму с частотой

50 Гц. Трансформатор 8 понижает это напряжение до уровня сопряжения с микросхемами.

Выпрямленное выпрямительным мостом 9 пониженное напряжение имеет форму синусоидальных импульсов положительной полярности. Далее начинается подсчет количества импульсов, что равнозначно кусочкам синусоид, подаваемых на тиристорный коммутатор 6 и далее к нагревательному элементу 7. Условно непрерывная синусоида подаваемого напряжения разбивается на равные участки, содержащие по 100 импульсов. Считая эти импульсы и изменяя количество подаваемых импульсов на нагревательный элемент 7 в интервале длиной в

100 импульсов, можно изменять количество подаваемой электроэнергии.

Подсчет количества подаваемых на нагревательный элемент 7 синусоид в единицу времени осуществляется триггером 11 и счетчиками !4 и 15.

Схема работает в двух основных режимах — установившийся температурный режим в зоне и режим проталкивания.

В установившемся режиме работа блока 3 управления определяется регулятором 2 температуры, который, измеряя сигнал с термоэлектрического преобразователя, формирует двухпозиционный сигнал «Минимуммаксимум», поступающий на оптроны 41 и 42.

В режиме, когда температура в зоне печи не отступает от нормы, нет ни сигнала «Минимум», ни сигнала «Максимум». Цепи фотодиодов оптронов 41 и 42 разомкнуты. Схема 25 совпадения и инвертор 18 формируют сигнал «Норма», который поступает на один из входов схемы 31 совпадения. Счетчики 14 и 15 осуществляют подсчет импульсов. Количество подаваемых синусоид определяется цифровым задатчиком 37 и может изменяться от 0 до 100. В начальный момент работы триггеры 12 и 13 находятся в рабочем положении, при котором с выхода триггера 12 через усилительный элемент 16 в тиристорный коммутатор 6 поступает команда на включение нагревательного элемента 7. Как только схема отсчитает в режиме «Норма» заданное количество синусоид, на схеме 27 совпадения при отсутствии запрещающих сигналов собираются четыре логические единицы, а на выходе формируется импульс сброса, который по цепи инвертор 19 схема 3! совпадения — схема ИЛИ 35 пере1223004

15 ключает триггеры 12 и 13. Происходит отключение подаваемой электроэнергии на нагревательный элемент 7. Счетчики 14 и 15 продолжают отсчет импульсов и по окончании сотого импульса сбрасываются в нулевое состояние, а формирователь импульса на элементах 15 и 25 по окончании сотого импульса опять переключает триггеры 12 и 13 в рабочее положение. Электроэнергия начинает поступать на нагревательный элемент 7.

Если температура снижается по какой-то причине в одной из зон печи, то с регулятора 2 температуры на вход диодного оптрона 41 приходит сигнал. Диод оптрона 41 замыкает цепь входа инвертора 17 на корпус. С выхода инвертора 18 идет разрешение на вход ñõåмы 23 совпадения в цепи регулирования количества подаваемых синусоид в режиме минимума. Одновременно с входа инвертора 17 на входы схем 18 и 30 совпадения в цепях режимов «Проталкивание» и «Задержка проталкивания» поступает запрет на эти режимы. Счет и дешифрирование количества импульсов аналогичен режиму

«Норма» и происходит по цепи 14 — 15 — 39— — 29 — 21- — 33. Если количество подаваемых элементарных синусоид в режиме «Норма», например, равно 60 в единицу времени, то в режиме «Минимум» можно задать 60—

100. По достижении нормального температурного режима цепь режима «Минимум» отключается и опять включается режим

«Норма».

Если температура достигает максимума, то сигнал «О» с диода оптрона 42 блокирует переключение триггеров 12 и 13 и подача электроэнергии на нагревательный элемент 7 временно прекращается до восстановления нормального режима.

В момент проталкивания поддонов или вагонеток в печь в различных зонах начинает меняться температурный режим. В одних зонах нужно снизить на время переходного процесса количество подаваемой электроэнергии, а в других увеличить. Это осуществляется схемой режима «Проталкивание», состоящей из задатчика 38, схемы 28 совпадения, инверторов 20 и 24, схемы 32 совпадения. В момент проталкивания с временного блокd 4 на вход инверторг 24 приходит сигнал «Проталкивание», который включает цепь режима «Проталкивание» и блокирует цепь режима «Норма». Если в момент проталкивания требуется увеличить приток электроэнергии на нагревательный элемент 7, то задатчик 38 ст-вится в положение, например, 70 — 80. По окончании переходнога процесса режим «Проталкивание» отключается с временного блока 4. Если требуется снижение мощности, то задатчик 38 ставится в положение 40 — 30. Одна и та же схема применяется для разных зон температурной кривой и может компенсировать дополни2

SQ

5S тельный внос или унос тепла в момент проталкивания. Это позволяет осуществлять перераспределение электроэнергии и тепла внутри печи и стабилизировать температурную кривую.

Режим «Задержка проталкивания» определяется сигналом «Задержка проталкивания» с временного блока 4 и осуществляется цепью задатчик 40 — схема 30 совпадения — инверторы 22 и 23 — схема 34 совпадения.

B этом режиме с помощью задатчика 40 осуществляется снижение расхода электроэнергии, подаваемой на нагревательный элемент 7, относительно режима «Норма».

Все режимы включаются, отключаются и блокируют друг друга автоматически и позволяют в большом диапазоне от 0 до 100% регулировать мощность, подаваемую на нагревательный элемент 7.

Временной блок 4 проталкивания работает следующим образом.

В исходном состоянии триггеры 43, 44 и 45, 46 находятся в таком положении, что нулевые сигналы «Проталкивание» и «Задержка проталкивания» отсутствуют. Выключатель 62 должен быть замкнут. Он размыкается лишь в процессе наладки и вывода печи на режим. С приходом сигнала «О» с датчика 5 проталкивания триггеры 43 и 44 переключаются, формируя сигнал «Проталкивание», который поступает в блок 3. Одновременно дается разрешение на счет счетчикам 51 --54. Так как сигнал с датчика 5 имеет форму кратковременного импульса, то он в момент гроталкивания сбрасывает в нулевое состояние и счетчики 56 — 59, а потом дает разрешение им на счет. Счет времени осуществляется путем пересчета частоты 50 Гц, поступающей с блока 3.

Задатчики 60 и 61 времени дешифрируют состояния счетчиков 53 и 54 и по окончании заданного времени схема 50 совпадения формирует импульс сброса, который приводит схему формирования сигнала «Проталкивание» в исходное состояние. Сигнал «Проталкивание» в блоке 3 изменяет количество синусоид, подаваемых на нагревательный элемент 17, либо в сторону уменьшения, либо в сторону увеличения в зависимости от того, в какую зону происходит внос или унос тепла.

Длительность сигнала «Проталкивание» в разных зонах может быть разной. После окончания сигнала «Проталкивание», компенсирующего изменение теплового режима в момент проталкивания, схема блока 3 приходит в состояние, определяемое регулятором 2 температуры. В случае, если по технологическим причинам происходит задержка проталкивания, что означает, например, пропуск одного или двух проталкиваний, временной блок 4 формирует сигнал «Задержка проталкивания». Этот сигнал формируется по цепи счетчики 55 — 59 — схема 49

1223004 фиг. 2 совпадения — триггеры 45 и 46. Счетчики осуществляют пересчет частоты 10 Гц с выхода схемы 47 совпадения, и через время больше одного или двух циклов проталкивания на выходе схемы 49 совпадения формируется импульс, который переключает триггеры 45 и 46. Если очередное проталкивание осуществляется вовремя, то импульс с датчика 5 проталкивания сбрасывает счетчики в нулевое состояние и переключает триггеры 45 и 46 в исходное состояние. Отсчет времени между проталкиваниями начинается снова. Сигнал «Задержка проталкивания» в блоке 3 управления изменяет количество синусоид, подаваемых на нагревательный элемент 7, в сторону уменьшения.

Устройство обеспечивает широкий диапазон регулирования температуры в каждой зоне печи, стабилизацию теплового режима печи кристаллизатора в режиме проталкивания, экономию электроэнергии за счет перераспределения электрической мощности из зон выдержки и охлаждения в зоны нагрева и за счет снижения подаваемой мощности в режиме задержки проталкивания, повышает качество выпускаемых изделий за счет более точного поддержания температурной кривой.

1223004

4Риг. 5

Щгг b

Со ста в ител ь Л. Куз не нов

Текред И. Верес Ко рректор А. Зи мо косов

Тираж 561 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР оо делам изобретений и оз крытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Г!атент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор И. Николайчук

Заказ 1697!40