CN104061585A - 平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统，包括上位机，自动化站、现场设备组成。操作员通过人机界面设置混合燃烧方案，自动化站中的中央处理单元经过计算，按工艺要求，将重油控制系统和天然气控制系统中流量控制回路和换向阀等，由原先各自分离，独立的两套装置，有机结合成统一的整体，通过中央处理单元向输出模块发出执行动作的指令，并由系统的输入模块判断指令执行到位情况，逐步执行换向的顺序控制。本发明实现了全自动混合换向燃烧，避免人工介入造成的大扰动，提高产品质量，降低能源消耗。

Description

平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统

技术领域

本发明涉及平板玻璃熔窑燃烧系统领域，具体为一种平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统。

背景技术

在玻璃熔窑正常生产中，为了预热助燃空气和延长蓄热室格子体耐火材料的寿命，需每隔一定的时间周期（一般为20min）将火焰换向一次。

平板玻璃的生产过程中所使用的燃料介质由原先单一的一种燃料，发展到现在可以根据工艺要求，若只采用一种介质，即为纯烧，采用两种或多种介质同时参与燃烧，是为混合燃烧，简称混烧。

在平板玻璃的生产过程中，越来越多的采用多种介质参与燃烧。然而国内应对混烧的传统方法是采用人工介入进行辅助燃烧，不可避免的给大扰动的熔窑换向带来了更大的扰动。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统。

本发明所采用的技术方案为：

平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统，其特征在于：包括上位机，自动化站，所述自动化站由中央处理单元、分别接入中央处理单元的输入模块和输出模块、供电至中央处理单元的电源构成，自动化站的中央处理单元通过工厂总线与上位机通讯连接，平板玻璃熔窑中，设置有天然气系统、重油系统和助燃风系统，由天然气系统、重油系统和助燃风系统构成现场设备，天然气系统通过天然气气动换向阀、流量控制单元实现输入平板玻璃熔窑的天然气控制，重油系统通过重油流量定值控制单元、电磁阀实现输入平板玻璃熔窑的重油控制，助燃风系统通过空交机闸板、限位开关、升降联动气缸实现输入平板玻璃熔窑的助燃风控制，天然气系统的天然气气动换向阀、流量控制单元，重油系统中的重油流量定值控制单元、电磁阀，以及助燃风系统中的空交机闸板、限位开关、升降联动气缸分别通过终端总线与自动化站的输入模块和输出模块连接。

所述的平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统，其特征在于：所述上位机包括工程师站和操作站，工程师站和操作站硬件上分别由计算机构成，工程师站和操作站分别通过工厂总线与自动化站的中央处理单元通讯连接。

所述的平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统，其特征在于：所述工厂总线和终端总线分别由工业以太网构成。

本发明用于实现平板玻璃熔窑双燃料系统同时参与燃烧的生产要求，当平板玻璃生产线采用两套燃料系统时，可以根据工艺要求采用两种介质中任何一种介质纯烧(如纯烧天然气,或者纯烧重油)，或者两种介质同时参与燃烧，熔窑不同的小炉内燃烧介质可以通过操作员在人机界面上设置任意灵活搭配，控制系统的自动化站，自动化站中的中央处理单元将会根据操作员的设定，自动选择每对小炉助燃风与燃料的配比。且通过自动化站中的输出模块向现场执行元件发出指令，由输入模块判断指令执行到位情况，完全实现全自动换向。

本发明的优点为：无需人工干预，实现了全自动混合燃烧换向，避免给熔窑带来长时间的大扰动，影响熔窑的热工制度，以及燃料的不合理燃烧，减少能源浪费和环境污染。

附图说明

图1为本发明系统结构原理图。

图2为本发明中天然气系统原理图。

图3为本发明中重油系统原理图。

图4为本发明中助燃风系统原理图。

图5为现有技术平板玻璃熔窑单一燃料纯烧时序图。

图6为本发明具体实施方式中双燃料混合燃烧时序图。

具体实施方式

如图1-图4所示。平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统，包括上位机，自动化站，所述自动化站由中央处理单元、分别接入中央处理单元的输入模块和输出模块、供电至中央处理单元的电源构成，自动化站的中央处理单元通过工厂总线与上位机通讯连接，平板玻璃熔窑中，设置有天然气系统、重油系统和助燃风系统，由天然气系统、重油系统和助燃风系统构成现场设备，天然气系统通过天然气气动换向阀、流量控制单元实现输入平板玻璃熔窑的天然气控制，重油系统通过重油流量定值控制单元、电磁阀实现输入平板玻璃熔窑的重油控制，助燃风系统通过空交机闸板、限位开关、升降联动气缸实现输入平板玻璃熔窑的助燃风控制，天然气系统的天然气气动换向阀、流量控制单元，重油系统中的重油流量定值控制单元、电磁阀，以及助燃风系统中的空交机闸板、限位开关、升降联动气缸分别通过终端总线与自动化站的输入模块和输出模块连接。

上位机包括工程师站和操作站，工程师站和操作站硬件上分别由计算机构成，工程师站和操作站分别通过工厂总线与自动化站的中央处理单元通讯连接。

工厂总线和终端总线分别由工业以太网构成。

本发明由上位机，自动化站AS站，现场设备，工厂及终端总线几个部分组成。

本系统中上位机包括工程师站ES7，操作站OS8，项目在工程师站ES1上设计，工程师站ES7、操作站OS8硬件上由计算机构成，操作站OS8用来控制过程工厂，并同时承担过程值和消息的管理、维护和归档功能。

自动化站AS包括：电源PS1、中央处理单元CPU2、输入模块AI3和DI5、输出模块AO4和DO6。通过工厂总线，系统程序可以从工程师站ES7下载至自动化站AS的中央处理单元CPU,并由中央处理单元CPU执行。通过中央处理单元CPU内部PROFIBUS DP接口，可以实现现场级通讯。

现场设备包括天然气气动换向阀、流量控制单元（包括流量计、调节阀）构成的天然气系统，重油流量定值控制单元（包括流量计、调节阀）、二位五通电磁阀构成的重油系统，助燃风空交机闸板，限位开关，升降联动气缸构成的助燃风系统。这些现场设备无缝集成于控制系统之中。

工厂总线和终端总线 采用的都是符合国际标准802.3的工业以太网，传输介质采用工业双绞线（ITP）和光缆（FOC）。实现最佳隔离。采用网线将自动化站AS、工程师站ES1、操作站OS1通讯连接在一起。

熔窑混合燃烧系统，包括有DCS分布式自动化站AS、上位机、天然气系统、重油控制系统和助燃风系统。熔窑的每对分支小炉内都安装有天然气供气管路，助燃风风管，重油供油管路。每支天然气管路上都安装测量分支天然气流量的流量计19，流量调节阀18，以及两只气动薄膜换向阀14，分别负责天然气左右支路换向燃烧.天然气系统左右支路总管上，分别安装一只两位五通阀17，既右冷却气阀RV71，左冷却气阀RV73，负责天然气系统冷却气左右换向。当天然气从左侧换到右侧燃烧时，左侧天然气阀关闭，左侧喷枪冷却气打开，吹扫左侧喷枪36，进行冷却，右侧天然气阀打开，右侧喷枪开始燃烧，右侧喷枪冷却气关闭。重油系统在供油总管上安装一个两位五通阀作为卸油阀29,油管压力过大时开启。每对小炉支路设质量流量计30，测量分支小炉重油流量，安装流量调节阀31，调节小炉分支油流量。重油设左右油路总管换向阀23,27.左侧油阀23打开，左侧油枪33喷油，右侧油阀27打开，右侧油枪34喷油.为保证重油充分燃烧，在每支油枪枪口设有雾化气，开启一侧油阀之前，应将该侧雾化气阀（20或25）打开，使重油由液态转化成雾化燃烧。当一侧油阀关闭，重油可能在枪口会有残留，必须设置吹扫气（24或者28），用吹扫气将枪口残余重油吹走，有效防止枪口结焦。另重油系统喷枪如果采用低插式，还需增设左右油枪升降阀（22、26），在打开一侧油阀之前必先将该侧油枪升到固定位置，该位置是否到位，由每对小炉内安装的气缸35来确定。助燃风系统每对分支小炉安装测量该支路的助燃风流量的孔板流量计11，以及调节流量的调节阀9.每对小炉安装一对负责助燃风以及烟气换向的空交机闸板12，助燃风从左侧进入时，烟气则从右侧吹出，反之亦然。

天然气系统与重油系统共用一个助燃风系统，每对小炉都可以任意选择烧天然气或者重油，但是同一时间内，一对小炉只能选择燃烧其中一种燃料。如5对小炉，第1、3、5个可以燃烧天然气，第2、4个烧重油，也可以第1、2、3个烧重油，第4、5个烧天然气，但是每对小炉不能同时又烧重油，又烧天然气。并且每对小炉中助燃风为燃料助燃时，都要设置一定比例，重油为液态，天然气为气态，两者与助燃风的配比差异较大，混烧系统在判断时会准确做出选择。

工程师站ES7，操作站OS8通过以太网与自动化站AS的中央处理单元CPU2连接。由人工在操作界面上对每对小炉燃料作出选择，确定燃烧方案。

开始换向时，整个系统中自动化站AS作为控制中心，根据操作员设定的燃烧方案，存储在中央处理单元CPU2内的顺序逻辑控制SFC通过Profibus DP向按时序向输出模块AO0、DO6 向现场天然气、重油，助燃风系统流量控制阀，换向阀，截止阀，空交机闸板等发出执行动作的指令，令两套燃料系统同时动作，参与燃烧和换向。通过输入模块DI5，监测判断现场各阀是否执行到位的反馈信号，如空交机闸板到位信号13，天然气换向阀限位开关15，重油各个阀的反馈信号LSXX，油枪升降到位气缸反馈信号35等等。由于天然气换向步骤简单，执行动作少，重油换向执行动作多，换向复杂，本发明将重油步骤执行的时序进行合并，与天然气达到协调统一，输入模块DI 5必须得到两套燃料系统上一步指令执行到位的反馈信号，输出模块DO6才能执行下一个步骤。通过输入模块AI3采集现场由流量计测量到的流量数据，根据工艺流程的要求，调整设定值，对各个流量回路通过PID控制模块进行计算，再通过输出模块AO4将经过计算和分析的信号转化成4~20 mA信号传输到现场各相应调节阀。调节阀与流量计的一一对应关系如图1所示。通过操作员在人机界面上设置的燃料选择，调用自动化站AS选择功能块，实现不同燃料与助燃风之间自由灵活配比。

如图5、图6所示。图5、图6分别描述了传统单一燃料纯烧时序，以及本发明所实现的双燃料混合燃烧时序。方框内为模块AO,DO发出的动作指令，方块之外的内容是各个动作执行到位后发送至模块AI、DI的反馈。通过比较可以发现，本发明将传统的两种燃料只能单一，独立的各自参与燃烧、换向的生产方式，改变为两种燃料结合成统一的一体，实现多种燃料混合燃烧的全自动控制。

Claims (3)

1.平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统，其特征在于：包括上位机，自动化站，所述自动化站由中央处理单元、分别接入中央处理单元的输入模块和输出模块、供电至中央处理单元的电源构成，自动化站的中央处理单元通过工厂总线与上位机通讯连接，平板玻璃熔窑中，设置有天然气系统、重油系统和助燃风系统，由天然气系统、重油系统和助燃风系统构成现场设备，天然气系统通过天然气气动换向阀、流量控制单元实现输入平板玻璃熔窑的天然气控制，重油系统通过重油流量定值控制单元、电磁阀实现输入平板玻璃熔窑的重油控制，助燃风系统通过空交机闸板、限位开关、升降联动气缸实现输入平板玻璃熔窑的助燃风控制，天然气系统的天然气气动换向阀、流量控制单元，重油系统中的重油流量定值控制单元、电磁阀，以及助燃风系统中的空交机闸板、限位开关、升降联动气缸分别通过终端总线与自动化站的输入模块和输出模块连接。

2.根据权利要求1所述的平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统，其特征在于：所述上位机包括工程师站和操作站，工程师站和操作站硬件上分别由计算机构成，工程师站和操作站分别通过工厂总线与自动化站的中央处理单元通讯连接。

3.根据权利要求1所述的平板玻璃熔窑双燃料混合燃烧自动控制系统，其特征在于：所述工厂总线和终端总线分别由工业以太网构成。