СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СТЕКЛОВАРЕННОЙ ПЕЧЬЮ

СТЕКЛОВАРЕННАЯ ПЕЧЬ

• Общая характеристика
• Производство стеклянных изделий

Общая характеристика

Стекло является одним из самых востребованных материалов, которые используются в строительстве, машиностроении, сельском хозяйстве, пищевой и в других отраслях промышленности. Прежде всего это связано с его свойствами:

• прочность;
• твердость;
• плотность;
• упругость;
• хрупкость;
• теплопроводность;
• температура плавления.

При изготовлении стекла используют следующее сырье:

• кварцевый песок;
• известняк, доломит, мел;
• стеклобой;
• калийная сода.

Не каждый песок является пригодным при изготовлении стекла. Прежде всего это связано с тем, что в нем много различных минеральных солей, обломков мрамора, гранита. Идеальной основой для производства стекла является песок из кремнезема, который добывают открытым способом.

Производство стеклянных изделий

Процесс изготовления стеклянных изделий состоит из следующих этапов:

• подготовка сырья;
• получение шихты;
• загрузка шихты в печь;
• плавка;
• формование;
• отжиг;
• охлаждение;
• контроль готовой продукции и фасовка.

Сырье, используемое при изготовлении стекла, хранится в силосах. Далее из него получают шихту путем смешивания компонентов в необходимых пропорциях. Процент стеклобоя в шихте 20% и более. Например в Японии он достигает 90%. Чем больше стеклобоя, тем меньше затрат на производство стеклянных изделий. Из миксера полученная шихта по конвейеру поступает на специальный стол, при помощи которого происходит медленная и постепенная загрузка шихты в печь в зависимости от уровня стекломассы в печи.

Конструкция печи напрямую зависит от типа выпускаемой продукции. Стекловаренную печь изготовляют из огнеупорных материалов.

Вид печи

Схема печи

Газовые горелки нагревают шихту до 1500°C и более. Горелки расположены по двум сторонам печи. Сначала работает горелка по одной стороне печи (около 30 минут), затем она выключается и включается горелка по другой стороне печи и также работает 30 минут. И так постоянно во все время работы печи. В момент перевода пламени (смена работы горелок) происходит выключение работающей горелки, перевод дымо-воздушных шиберов, после которого включается горелка по другой стороне. Во все время перевода пламени работает предупреждающая сигнализация. Необходимое время работы горелок по сторонам устанавливается стекловаром. В печи шихта варится несколько часов, превращаясь в стекломассу и движется через выработочный канал в питатели. Длина питателей зависит от съема стекломассы и доходит до 8 м. Размеры поперечного сечения питателя: ширина 1,2 м, глубина 0,5 м. В питателях стекломасса транспортируется к чаши питателя при этом охлаждаясь до строго необходимой температуры.

Из обогреваемой чаши питателя стекломасса, через отверстие разбивается на цилиндрические капли, которые подаются в формы стеклоформовочных машин. Одной капли хватает на изготовление одного стеклянного изделия (одной бутылки или банки).

Стеклоформовочная машина

После формовочной машины созданные стеклянные изделия обдают языками пламенем для отжига и поддержания высокой температуры, иначе от перепада температур они бы треснули. Далее специальная погрузочная машина размещает стеклянные изделия в леры

Размещение бутылок в леры

Двигаясь по леру, стеклянные изделия постепенно охлаждаются. После охлаждения происходит автоматический контроль на дефекты, такие как трещины и пузыри. Окончательной операцией является визуальный контроль.

МЛ510

Система управления стекловаренной печью.

Функциональные возможности

Система обеспечивает:
1.Автоматический контроль, регулирование и управление технологическими процессами стекловаренной печи;

2.Подачу предупредительной и аварийной сигнализации при выходе регулируемых и контролируемых параметров за заданные пределы;

3.Дистанционное (ручное) управление печью в особых случаях (профилактика, ремонт, отладка режимов);

4.Представление на экране монитора схем технологического процесса с выводом значений контролируемых параметров и состояний исполнительных механизмов, архивация данных, графическое представление, создание отчетов и другие возможности, предоставляемые компьютерной информационной системой.

Щит управления стекловаренной печью обеспечивает:
1.Контроль и регулирование давления в печи (5 ±1) Па;

2.Расчет расхода газа и воздуха в зависимости от датчиков перепада, давления и температуры;

3.Контроль и регулирование расхода газа по сторонам печи с возможностью коррекции по температуре;

4.Контроль и регулирование соотношения «газ-воздух»;

5.Контроль и регулирование уровня стекломассы (± 0,2 мм);

6.Контроль разрежения в дымовой трубе (Рmin=400 Па);

7.Контроль температуры свода печи (ТПР) — 3 точки(Тmax=1550°C);

8.Контроль температуры сторон печи(ТПР) — 2 точки (Тmax=1550°C);

9.Контроль температуры по верху регенераторов (ТПР) — 2 точки (Тmax=1400 °C);

10.Контроль температуры по низу регенераторов (ТХА) — 2 точки (Тmax=800 °C);

11.Контроль температуры в дымовой трубе (ТХА) (Тmax=500 °C);

12.Контроль температуры газа на горение (100П) (Тmax=30 °C);

13.Контроль давления газа на горение (4…20мА) (Рmax=1 кПа);

14.Контроль температуры воздуха на горение (П100) (Тmax=40 °C);

15.Контроль давления воздуха на горение (4..20мА) (Рmax=7 кПа);

16.Контроль температуры перед дымовым шибером (ТХА) (Тmax=;

17.Автоматический перевод пламени с отображением времени, прошедшего после последнего перевода и до начала следующего перевода с выдачей сигнала на отключение автоматического регулирования технологических параметров в момент перевода пламени;

Щит управления рабочим каналом и питателем обеспечивает:

1.Контроль и регулирование температуры в рабочем канале (ТПП) — 2 точки (Тmax=1300 °C);

2.Контроль и регулирование температуры в питателе (ТПП) — 4 точки (3 точки — канал;1 точка — чаша) (Тmax=1250 °C);

3.Контроль температуры стекла по сторонам канала третьей зоны (ТПП) — 2 точки (Тmax=1250 °C);

4.Контроль температуры стекла чаши по сторонам (ТПП) — 2 точки (Тmax=1100 °C);

5.Выбор основного или резервного клапана подачи газа и его включение при помощи кнопки управления оператором;

6.Автоматическое выключение работающего клапана подачи газа в случае ВДГ1 или ВДГ2, НДГ и НДВ;

7.Включение клапана продувки в случае аварийного состояния (ВДГ1(2), НДГ, НДВ).

Устройство и принцип работы

В состав системы входят:
1.Щит управления стекловаренной печью ЩКУ-1;

2.Щит управления выработочным каналом и питателем ЩКУ-2;

3.Персональный компьютер с ПО «АРМ стекловара».

Система управления

Персональный компьютер с ПО «АРМ стекловара»

Система реализована на технических и программных средствах ЧМП "Микролог" и состоит из четырех функционально независимых групп приборов.

Первая группа приборов выполнена на базе регуляторов МЛ314 и МЛ311, которые в зависимости от конкретного применения в контуре регули­рования имеют различные назначение и конфигурацию, количество вход­ных/выходных каналов и могут выполнять различные функции. В щите управления печью регуляторы МЛ314 и МЛ311 выполняют следующие функции:

1.Регулирование давления в печи;

2.Регулирование расхода газа по левой стороне;

3.Регулирование расхода газа по правой стороне;

4.Регулирование расхода воздуха посредством управления вентилято­ром №1;

5.Регулирование расхода воздуха посредством управления вентилято­ром №2;

6.Измерение уровня стекломассы с выдачей управления на загрузчики по сторонам.

В щите управления рабочим каналом регуляторы МЛ311 выполняют функции регулирования (6 точек) и измерения температуры (4 точки контроля). Точность поддержания температуры +/- 1°C.

Лицевая панель регулятора МЛ311

В зависимости от конкретного применения выводимая на индикаторах информация имеет свои особенности. Так в регуляторах в автоматическом режиме на верхнем индикаторе высвечивается измеренное текущее значение регулируемого параметра, а на нижнем — заданное. В ручном режиме вместо задания на нижнем индикаторе выводится величина управляющего воздействия или положение исполнительного механизма (0-100%). В качестве измерительных преобразователей температуры используются термопары с НСХ ПР, ПП и ХА. В качестве измерительных преобразователей давления и расхода могут быть использованы любые преобразователи с унифицированным токовым выходом 4…20 мА.

Лицевая панель регулятора МЛ314

Лицевая панель БРУ МЛ306.02

Регуляторы давления печи и расхода газа работают совместно с одноканальными блоками ручного управления (БРУ) и связаны с исполнительными органами посредством блоков тиристорных коммутаторов. Для перехода в ручной режим достаточно установить переключатель на БРУ на ручное управление (светодиод возле переключателя включен) и тем самым управление от регулятора отключается и используя кнопки ▲ , ▼ блока ручного управления, можно открывать или закрывать исполнительный орган соответственно. Все регуляторы обрабатывают сигналы обратной связи от датчиков обратной связи по перемещению исполнительного органа.

Вторая группа приборов включает контроллер перевода пламени МЛ370 и блок ручного управления переводом пламени (МЛ 306.11), которые позволяют управлять процессом перевода пламени и обеспечивают контроль положения заслонок, управление подачей газа и воздуха, управление дымовыми шиберами.

Контроллер перевода пламени МЛ370

БРУ переводом пламени МЛ306.11

Третья группа приборов реализована на базе кассеты контроллеров с распределенным «интеллектом».

Кассета контроллеров с распределенным «интеллектом»

Четвертая группа приборов состоит из главных коммуникационных устройств с графическими дисплеями отображения значений параметров, сообщений хода работы и функциями регистраторов, выполненных на базе контроллеров МЛ275. Каждое их этих устройств «общается» с другими устройствами через два интерфейса RS-485. По одному интерфейсу происходит опрос устройств, входящих в состав данного щита, а по второму интерфейсу — связь с внешними устройствами. Для контроллера МЛ 275.2 ЩКУ-2 внешним устройством является контроллер МЛ 275.1 ЩКУ-1, а для регистратора МЛ 275.1 — внешним устройством является персональный компьютер и/или устройством считывания МЛ814. Компьютер служит для сбора данных со всех изделий системы, формирования архива параметров, построения таблиц и графиков и визуализации хода работы системы управления печью и выработочным каналом. Питание системы осуществляется двухканальным источником питания, вырабатывающим стабилизированные напряжения 24 В, 2А. Система управления может полноценно работать без программы верхнего уровня, что повышает надежность системы. Панель управления позволяет оператору не только контролировать все параметры и производить настройку приборов, но и дает возможность оператору управлять процессом в ручном режиме. Программное обеспечение верхнего уровня (в дальнейшем "АРМ стекловара") не управляет технологическим процессом, а служит для более качественного контроля работы системы, для анализа и регистрации всех параметров и сообщений, формирования отчетов.

АРМ стекловара

Помимо панелей управления щита печи и щита рабочего канала, оператор может контролировать процесс работы стекловаренной печи, используя компьютер и программное обеспечение верхнего уровня, что является более наглядным и оперативным. Использующаяся программа верхнего уровня "АРМ стекловара" позволяет реализовать следующие возможности:
1.Визуализация схемы печи с отображением всех контролируемых параметров;

2.Вывод графиков в любом сочетании за любой период времени;

3.Документирование хода технологического процесса в автоматическом режиме с заданной периодичностью (просмотр журнала стекловара за любую смену любого дня);

4.Регистрация событий и архивирование данных на персональном компьютере;

5.Доступы и полномочия для работы с программным комплексом;

6.Другие возможности.

Программа разработана для выполнения в среде операционных систем Microsoft Windows.

Схема 3D печи

Схема 2D печи

Табличное представление данных

Представление данных в виде графиков