Способ управления охлаждением ленты стекла после отжига

 

Изобретение .относится к стекольной промьшшенности, в частности к способам управления охлаждением ленты стекла, и позволяет повысить точность управления. Для достижения этой цели измеряют температуры и суммарные плоскостные напряжения по ширине ленты стекла в отдельных зонах, сравн1шают с заданными значениями, осуществляют позонное регулирование отбора тепла по ширине ленты стекла в зависимости от разности измеренного и заданного параметров в каждой зоне. В зависимости от разности измеренных и заданных значений суммарных плоскостей напряжений вычисляют базовые приращения температуры в каждой зоне регулирования, соответствующие требуемому распределению температур по ширине ленты стекла. Определяют зону с максимальной разностью между измеренной температурой и базовым приращением температуры, в которой устанавливают максимально возможный расход хладагента. Определяют в зонах суммы базовых приращений и температуры стекла в зоне максимального расхода хладагента и пропорционально полученным суммам устанавливают в заданное значение температуры стекла в этих зонах. 5 ил. i (/)

СО(ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51) 4 С 03 В 25/00

-"Pl .лл",г, "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3 954 51 6/29-33 (22) 20. 09. 85 (46) 07.10.88. Бюл. ¹ 37 (71) Киевский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектно-конструкторского института по ав-. томатизации .предприятий промышленности строительных материалов (72) Б.И.Покрасс, А.А.Бялик, В,.П.Кононко и С.Э.Уманский (53) 691.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1131837, кл, С 03 В 23/02, 1 983.

Авторское свидетельство СССР № 1330088, кл, С 03 В 25/00, 1985. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ОХЛАЖДЕНИЕМ

ЛЕНТЫ СТЕКЛА ПОСЛЕ ОТЖИГА (57) Изобретение .относится к стекольной промышленности, в частности к способам управления охлаждением ленты стекла, и позволяет повысить точность управления, Для достижения этой цели измеряют температуры и суммарные плоскостные напряжения по шиI рине ленты стекла в отдельных зонах, сравнивают с заданными значениями, осуществляют позонное регулирование отбора тепла по ширине ленты стекла в зависимости от разности измеренного и заданного параметров в каждой зоне. В зависимости от разности измеренных и заданных значений суммарных плоскостей напряжений вычисляют базовые приращения температуры в каждой зоне регулирования, соответствующие требуемому распределению температур по ширине ленты стекла, Определяют зону с максимальной разностью между измеренной температурой и базовым приращением температуры,.в которой устанавливают максимально возможный расход хладагента. Определяют в зонах суммы базовых приращений и температуры стекла в зоне максимального расхода хладагента и пропорционально полученным суммам устанавливают в заданное значение температуры стекла в этих зонах. 5 ил.

) 4287) 9

Изобретение относится к стекольной промышленности, в частности к способам управления охлаждением ленты стекла.

Целью .изобретения является повышение точности управления.

Существо способа заключается в следующем.

После зоны ответственного отжига в ленте стекла существуют суммарные плоскостные напряжения, состоящие из остаточных плоскостных напряжений

g„ (y), возникающих в зоне ответственного отжига, и далее остающихся неизменными. Эти напряжения установлены по ширине ленты, т.е, ь

j gày= О, (1) о где 2 — ширина ленты; 20 х, у — коэффициенты„ направленные вдоль и поперек ленты.

Второй составляющей суммарных плоскостных напряжений являются термоупрчгие плоскостные напряжения ту

G„" (у), определяемые существующим в данный момент распределением температур Т(у), вычисляемые по формуле:

2В 30

5, (у) = кр(т(у>ау + о

3 (y — В)

+ — -- — — — j T(y) (y — B)dy — T(y)

2 В (2) где Š— модуль упруг ос ти;

1 термический коэффициент линейного расширения;.

2 — ширина ленты стекла; х, у — координаты соответственно вдоль ленты и поперек;

Т(у) — имеющиеся распределения температур по ширине ленты, Тогда суммарные плоскостные напряжения выражаются: „® = (Д (y) +(„(y) (3)

Именно они (Ух (у) и определяют реальное напряженное состояние ленты- на участке охлаждения и при резке.

При высоких скоростях охлаждения стекла происходит выравнивание температур по ширине ленты, что приводит к исчезновению. термоупругих напряжетч ний бх (у). Тогда суммарные напряжения Q (y) соответствуют остаточным о

G„(y) При некачественном отжиге, характеризующимся нерациональным распределением плоскостных остаточных напряжений или их повышенным уровнем, отс утс тв ие термоупругих напряжений тч. (з „(у) может привести к разрушению ленты на рольганге или к затруднениям при резке.

Данный способ позволяет интенсифицировать охлаждение стекла после отжига без ухудшения качества резки.

Эффект достигается за счет целенаправленного изменения переменной компоненты „,(у) суммарных плоскостных

Tg напряжений (7 (у) при их отклонении

Ф от заданной формы Gx (y) . Для этого изменяют форму распределения температур по ширине ленты стекла Т(у) таким образом, чтобы порождаемое им новое поле термоупрутих напряжений (з "(у) привело суммарные напряжения тч

xi (4) (х (у) .хо к заданному 6 х (у) . Тогда в соответствии с принципом суперпозиции имеющееся поле термоупругих напряжений 7 -(у) сложится с новыми напряжениятЧ хо тЪ ми (> "(у), полученными в результате требуемого видоизменения эпюры температур Т(у) „(y) =("(y) +G „(у) .. (5) Требуемое распределение Т(у) можно вычислить из выражения („(у) = G„ (y) + G "(у) + O„, (6) или с учетом (4) „", =.(; (y) — G„(y) Термоупругие плоскостные напряжения G (у), вычисляемые по уравне.нию (2), зависят не от абсолютных значений температур, а от формы их распределения по ширине ленты, Благодаря .этому способ обеспечивает наряду с устранением нежелательных проявлений некачественного отжига максимальный для конкретных устройств охлаждения теплоотбор.

На фиг. 1 изображена функпиональная схема системы управления на базе средств локальной автоматики, реализующей способ; на фиг. 2 — эпюры распределения температур и плоскостных напряжений по ширине ленты стекла; на фиг ° 3 — структурная схема вы14 287

+

3

2 числительного блока; на фиг. 4 принципиальная схема узла определения максимального сигнала вычислительного блока; на фиг. 5 — принципиальная схема блока определения ка5 нала максимального теплоотбора; на фиг. 6 — принципиальная схема коммутатора.

Реализация способа представлена на примере трехзонной системы управления.

Система содержит датчики 1, каждый из которых контролирует уровень суммарных плоскостных напряжений в соответствующей зоне управления, эадатчики 2 допустимых значений напряжений в каждой зоне, блоки 3 сравнения, вычислительный блок 4, датчики

5 температуры в каждой зоне, блоки 6 вычитания, блок 7 определения зоны максимального теплоотбора, коммутаторы 8 и 9, блоки 1 0 суммирования, регуляторы ll исполнительные механиз-. мы 12, управляющие расходом воздуха, 25 поступающего через устройство 13 охлаждения на стекло 14 в зоны 15 - 17.

Эпюра g представляет фактическое распределение суммарных плоскостных напряжений по ширине ленты стекла, эпюра () — заданное распределение суммарных плоскостных напряжений в лен.те перед резкой, эпюра () - фактическое распределение температур по ширине ленты, эпюра Я вЂ” требуемое рас.пределение температур по ширине ленты стекла, ) — базовые приращения температур в каждой зоне, Система содержит также блоки 18 и 19 определения максимума (фиг. 4), выходные реле 20 — 23 с соответствующими этим реле замыкающими контактами 24

2В

6„(y,) -G„(),) = Е() — (Т(у)йу

1 о

2Е

5 х Д(y ) G„(y>) Ер (Н о

При этом количество уравнений в системе должны соответствовать количеству точек контроля напряжений

Я (у) по ширине ленты и точек эада)(Ф ния эпюры (>„ (у). Количество неизвестных температур Т(у) также равно порядку системы уравнений (8). Из19

27, реле 28 — 30, блоки 31 и 32 определения максимума и реле 33 — 35 (фиг. 5) .

Способ осуществляется следующим образом, .

Лента стекла 14 выходит из печи отжига со сложившейся картиной суммарных плоскостных напряжений эпюра О, которая характеризуется существенной асимметрией и высоким уровнем напряжений. Резка такого стекла зат" руднительна и, как правило, сопряжена со значительным браком. Нормальной эпюрой суммарных напряжений для обеспечения эффективного раскроя ленты стекла является эпюра 1 9 со сжатием на бортах не более 150 нм/см.

Датчики 1 напряжений, например поляриметры, измеряют текущие значения суммарных напряжений в установленных точках контроля в зонах 15 — 17 и формируют сигналы, пропорциональные напряжениям, поступающим на входы соответствующих блоков 8 сравнения типа сумматора А04, где сравниваются с сигналами, пропорциональными допустимым значениям суммарных плоскостных напряжений, которые формируются задатчиками 2 (тип ЗУ-05) в соответствии с эпюрой (). С выходов блока 3 сравнения сигналы, пропорциональные отклонениям фактических значений напряжений G„ (y) от допустимых G„(y), поступают в вычислительный блок 4.

В блоке 4 на основе решения уравнений (2), (6), (7) отыскивается требуемая форма распределения температур для устранения рассогласования эпюры д суммарных напряжений от эа" данной S Для этого необходимо решить систему уравнений

26

T(y) (y - B)dy — T(y ) (-В1

В ( о

28 (-В1( — — (T(y)(y — B)dy — T(y ) (8) (3 вестными в системе 8 являются E P

В, Q "„(у), у, g „(у), а искомыми

T(y) . Для решения системы 8 на вычислительных средствах локальной автоматики системы "каскад" преобразуем интегралы в (8) в суммы, для чего заменим интегралы правой части (8) 1428719 б

= в () T>(- в) ° т, (у,-в) . у

2 (9) 5 (у ) — (з (у ) = - -(-- — -- + Т ) + — -- - --- к

% ЕВВ Т<+ Тэ к 2 2 т,<т — в) + тв(т — в), 2 2 — ест, G (у ) — g (у q = (---- + т ) + ив з е13в т + тг х Э 3 2 2

«j ). тв — + т,(y,— в>) — в))т,. <1о) Далее после приведения подобных членов получаем

A(T, + Тг+ 2тг) + С,(Т,а,+ аэТэ+

А(Т, + Т + 2тг) + Сг(а,Т,+ аэТэ+

A(T + Тз+ 2T ) + Св(а<т<+ азтэ+

2аг Тг) — T

Ьб, = б

А(э =

2а Т ) — T,;

2а Т ) — Тз. (11) Или после преобразований: = т,a„+ T a<,+ тэа„ эазз

66з = Т,а„, + Тгазг+ Тэазз, (12) где а« = А + С,а,— 1; а„.= А + Сга<; а,= А+ Сга,; a»= 2А+ Са; a«= — 2А + 2Сгаг-1; аэг = 2А + Сзаг, а,z = А + С,a>3 a»A + Сгазв азз

=А+Са,-1; а,=у< — В; А =у — В; а = у - В С = -- — — С

3 уз в < 2Вг в г 2Вz э

В

С = - - А = EP/6

2В

Тогда решение системы (12) получаем в виде

Ь T(y) = T(y„ „ ) — т(у) D< Рг Пз

Т = -- Т = -- Т

D г D з (13) . а« (а гг а зз а гз а эг ) Фрагмент структурной схемы решения системы 12 на типовых блоках

< истемы "Каскад" (A04 — блок суммиприближенными формулами ме тода трапеции т+т, Т(у)1у = в (- - — — + т,)

О

2«

< т(у)(y — в)1у = о где D <, Пг, D> — миноры;

0 — определитель матрицы

Определитель матрицы (3)<3) для данного примера определяется как аг< (а<га зз а з азг) + а з< (а <гагз

- а<э а„) ° (14) 5

Подставив эти приближенные формулы в (8), получаем рования, А31 — блок умножения, А32 блок деления) представлен на фиг. 3.

Полученное в результате решения сис30 темы (12) распределение Т(у) отражает не истинные значения температур, а требуемую форму распределения тем-. ператур по ширине ленты удобнее пред. ставить в виде относительных приращений каждой из точек массива Т(у) относительно максимального значения . Т(у„ „ ). Тогда из полученных результатов решения системы (12) находим максимальное значение Т(у „ ) и от4g носительно него вычисляем приращения

g Т (у), а в остальных

45 т(у „,) = О. (15) Операции отыскания максимального значения Т(у„, „ ) из распределения реализуются в блоке 4 также на annapagg туре "Каскад" с помощью блоков определения максимума типа БСК-П (фиг, 4).

Стандартный блок определения максимума БСК-П позволяет выделить и пропустить на свой выход максимальный из двух поданных на его вход сигналов. Кроме того, выходные реле каналов 20 — 23 срабатывают соответственно каналу с максимальным сигналом. Для отыскания максимального из

14287) 9 трех сигналов необходимо использовать два блока 18 и 19 БСК-П в соответствии со схемой, изображенной на фиг. 4. Тогда сочетание контактов выходных реле 24 — 27 позволяет определить максимальный из трех сигналов

Т(у „) . А реле 28 — 30 соответственно зафиксируют эту ситуацию. С помощью их выходных к он так тов об еспечивается, как показано на фиг, 4, )0 вычитание из максимального сигнала

Т (умакс) двух других и on ределение базовых приращений температур Т(у) .

В результате вычислительных операций в блоке 4 получаем значения базовых )5 приращений 3 в каждой из зон 15 — 17 управления, Сигналы, пропорциональные базовым приращениям, с блока 4 поступают на выходы блоков 6 вычитания и блоков 10 суммирования, соот- 20 ветственно выполненных на типовых блоках суммирования системы "Каскад"

А04. На вторые входы блоков 6 поступают сигналы от датчиков 5 температуры, например пирометров системы 25

АПИР-С, пропорциональные текущим значениям температуры стекла в соответствующей зоне.

Сигналы пропорциональны разностям между измеренным значением темпера- 30 туры в каждой зоне и соответствующим базовым приращением — эпюра о . В примере, показанном на фиг. 2 такой зоной является зона )5. Блок 7 также ( может быть реализован на стандартных средствах системы "Каскад" типа

ВСК-П 36 и 37 и аналогичен узлу нахождения максимума в вычислительном блоке 4. Выходными сигналами блока 7 служат замкнутые контакты, реле 33 — 40

35 соответствующего зоне с максимальной равностью, С помощью контактов выходных реле 33 — 35 блока 7 обеспечивается управление коммутатором 8, выполненным на базе реле, на- 45 пример типа ПЗ-21. Коммутатор 8 своими выходными контактами обеспечивает перевод исполнительного механизма

12 зоны 15 в положение полностью открытой заслонки, что обеспечивает в этой зоне максимальный теплоотбор за счет максимального расхода воздуха. Перевод исполнительного механизма 12 зоны 15 можно осуществить путем переключения его управляющих цепей с помощью контактов выходных реле коммутатора 8 °

При этой операции выход регулятора 11 зоны 15 через аналогичные цепи коммутатора 8 заканчивается. Одно— 2А+ 2С а -1; а =- 2А+ С а

=А+С а -!;а =у- В; Л= „— В; временно управляющий сигнал б тока 7 в вице включения одного из трех выходных реле для данного примера трехсекционного управления, соответствующего зоне максимального теплоотбора переключает выходные цепи коммутатора 9 (фиг. 6), выттолненного аналогично коммутатору 8. Выход датчика 5 температуры стекла 14 в зоне 15 подключается к входам блоков 10 суммирования (тип А04) эон 16 и )7, Управление исполнительными механизмами )2 в зонах

16 и 17 осуществляется при помощи регуляторов 11 в зависимости от температуры стекла 14 в каждой зоне и ее заданным значением. Сигналы, пропорциональные текущим значениям температуры стекла, поступают с датчиков 5 температуры, а сигналы задания формируются за счет суммирования в блоках 1 0 сигналов с блока 4, пропорциональных базовым приращениям температуры 8 зон 16, 17, с сигналом с датчика 5 температуры зоны 15 максимального теплоотбора. Таким образом, воспроизводится и поддерживается регуляторами 11 зон 16 и 17 требуемое распределение температур Z no ширине ленты стекла при максимальном темпе охлаждения.

При измерении распределения ) суммарных плоскостных напряжений в ленте стекла 14 в блоке 4 изменяется величина базовых .приращений температуры о, т.е. изменяется форма необходимого температурного распределения я по ширине ленты для устранения рассогласования эпюры напряжений с) от заданной о . При этом изменяются значения разностей между текущими температурами в каждой зоне и соответствующими базовыми приращениями B и любая иэ зон 15 — 17 может оказаться заной, требующей максимального теплоотбора. Эту зону определяет блок 7, по сигналу которого коммутаторы 8 и 9 произведут соответствующие переключения, переводя исполнительный механизм !2 новой зоны максимального теплоотбора .6 в положение полностью открытой заслонки, а к блокам 10 суммирования остальных зон подключает датчик 5 температуры зоны максимального теплоотбора.

Своевременное изменение задания регулятором отбора тепла в отдельных

142871 9

I0 зонах позволит стабилизировать напряженное состояние ленты стекла у резки за счет создания термоупругих плоскостных напряжений, обратных по знаку остаточным плоскостным напряжениям, возникшим в процессе отжига ленты, Способ позволит обеспечить заданное распределение суммарных плоскостных напряжений в ленте стекла при изменении качества отжига в широких пределах и при условии максимально возможной на имеющемся оборудовании интенсивности теплоотбора.

Тем самым, способ позволяет значительно интенсифицировать процесс охлаждения ленты стекла после отжига и обеспечить удовлетворительные условия резки ленты стекла на мерные форматы при минимальной температуре стекла. Это гарантирует сохранение качества листового стекла при хранении и транспортировке.

Увеличение коэффициента использования стекломассы. íà 17. обеспечи- 25

;вает годовой экономический эффект около 100,0 тыс. руб. для одной линии. Кроме того, предлагаемый способ позволит осуществить интенсивное охлаждение ленты стекла непосредственно после отжига, начиная с температур 400 С, Средняя скорость охлаждения стекла в диапазоне температур о

400-500 С по данным расчета составляет для толщины стекла 5 мм

89 C/мин. Таким образом при существующих скоростях выработки стекла 5 мм овремя охлаждения с 400 до 50 С составит около 5 мин, что соответствует участку печи длиной 40 м, в то время, как в существующих конструкциях печей отжига.типа ПКС этот участок составляет более 100 м. За счет этого может быть достигнуто сокращение капитальных затрат на сооружение линий на 15Х что составляет не менее

500 тыс.руб.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ управления охлаждением ленты стекла после отжига, включающий измерение температуры и,суммарных плоскостных напряжений по ширине ленты стекла в отдельных зонах, сравнение с заданными значениями и поэонное регулирование отбора тепла по ширине ленты стекла в зависимости от разности измеренного и заданного параметров в каждой зоне, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности управления, в за- . висимости от разности измеренных и заданных значений суммарных плоскостных напряжений вычисляют базовые приращения температуры в каждой зоне регулирования, соответствующие требуемому распределению температур по ширине ленты стекла, определяют зону с максимальной разностью измеренной температуры и базового приращения температурь1, в которой устанавливают максимально возможный расход хладагента, определяют в зонах сумм базовых приращений и температуры стекла в. зоне максимального расхода хладагента и пропорционально полученным суммам устанавливают заданное значение температуры стекла в этих зонах.! А2871Ц

Фиг.1

„, нн

T(y С

14287) 9

T(u,) 7й,)

21

22 а6 а ац 42 <23 г и Зг +33

УизЗ

2В

Ю2. 4

1428719

Зона 15

Зона И

ЗОна 17

Составитель А. Кузнецов едактор С, Патрушева Техред A. Кравчук Корректор А. Обручар

Заказ 5094/2б Тираж 425 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4