CN106593527B - 氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统。目的是提供的调节系统，能够自动完成氮气保护隧道推板窑的氧含量巡检，能够对异常点进行长时间监测。技术方案是：氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统，包括一巡检单元、一异常监测单元、一执行单元以及一控制单元；巡检单元，包括若干个进气管、若干个主路电磁阀、一主路氧含量传感器以及主路气泵；异常监测单元，包括若干个支路电磁阀、n个支路氧含量传感器以及n个支路气泵；执行单元，包括若干个沿着窑炉长度方向分开安装且头部伸入窑炉内的氮/氧进气管；控制单元，分别与所述主路电磁阀、主路氧含量传感器、主路气泵、支路电磁阀、支路氧含量传感器、支路气泵以及执行电磁阀电连接。
Description
技术领域
本发明涉及氮气保护隧道推板窑技术领域，具体是一种氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统。
背景技术
我国是铁氧体磁芯生产大国，生产量占全球70％以上。铁氧体磁芯生产行业是技术、劳动力双密集型行业，生产过程包括：制粉、成型、烧结、磨削、分检道等工序。铁氧体磁芯一般可分为软磁铁氧体磁芯和硬磁铁氧体磁芯两种，其中软磁铁氧体磁芯对烧结时的氧含量非常敏感，烧结工序的工艺控制直接决定了最终产品的性能。目前，国内生产软磁铁氧体磁芯大量采用的是氮气保护隧道推板窑进行烧结，其烧结温度和烧结气氛(氧含量曲线)是决定产品性能的关健控制点。现在温度测量控制已基本成熟，而气氛(氧含量曲线)的测量和控制基本还处在原始的人工手动测量、调整状态，一般每条窑炉有15个气氛测试点，每测试一个点在5—10分钟，现场温度一般在50℃以上，工作环境极其恶劣。此外，当某个气氛测试点的氧含量异常时，需要工人长时间进行测试，再根据测试结果反复调节氮气或空气的进气量，劳动强度很大。市场迫切要一款能替代人工进行窑炉气氛自动巡检及调整的自动化系统。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统，能够自动完成氮气保护隧道推板窑的氧含量巡检，而且能够对异常点进行长时间监测，并根据巡检和监测结果进行自动调节，还具有自动化程度高，测量结果准确，使用和维护方便的特点，从而改善工作环境，降低劳动强度。
本发明采用的技术方案是：
氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统，其特征在于：包括一巡检单元、一异常监测单元、一执行单元以及一控制单元；
巡检单元，包括若干个进气管、若干个主路电磁阀、一主路氧含量传感器以及主路气泵；各进气管沿着窑炉长度方向分开安装且头部伸入窑炉内，各进气管的尾部分别通过一主路电磁阀连接到主路氧含量传感器的入口，主路氧含量传感器的出口连接着主路气泵；
异常监测单元，包括若干个支路电磁阀、n个支路氧含量传感器以及n个支路气泵；各进气管的尾部分别连接一个支路电磁阀，且从窑炉最前侧开始，每n个支路电磁阀为一组，每一组的n个支路电磁阀分别通过管道与n个氧含量传感器的入口逐一连接，每个氧含量传感器的出口连接着支路气泵；
执行单元，包括若干个沿着窑炉长度方向分开安装且头部伸入窑炉内的氮/氧进气管，每个氮/氧进气管的尾部通过执行电磁阀与气源连接；
控制单元，分别与所述主路电磁阀、主路氧含量传感器、主路气泵、支路电磁阀、支路氧含量传感器、支路气泵以及执行电磁阀电连接。
作为优选，所述控制单元包括作为控制中心的MCU控制器以及与其电连接的工控屏、PID温度控制器、气泵控制器；MCU控制器还与所述主路氧含量传感器、支路氧含量传感器以及主路电磁阀、支路电磁阀电连接。
作为优选，所述控制单元还包括通信模块，该通信模块通过有线或无线网络与服务器连接，手持终端通过移动网络或WiFi网络与服务器连接。
作为优选，所述通信模块包括具有RJ45接口的ModBus Tcp模块，用于有线连接；还包括用于无线连接的DTU模块，所述ModBus Tcp模块、DTU模块均与MCU控制器电连接。
本发明的有益效果是：本申请与现有的技术方案相比，其最大优势是不但实现了无人值守对窑炉多点氧含量进行24小时不间断巡检，实时数据上传，可追溯多点或单点的历史数据；解决了以往需要人工检测一个点一个点的手工切换，每天的检测频率很低，数据可靠性差，要获得多组数据的人工工作强度很大，追溯困难等难题；而且还可以根据MCU中的气氛曲线设定值，通过支路电磁阀、支路氧含量传感器对出现异常的测试点进行长时间监测，通过执行电磁阀自动调整窑炉气氛以及对气氛的波动自动进行修正。以往窑炉气氛测试仪技术人员在外无法及时准确掌握窑炉的气氛，来对生产工艺进行调控，此系统设有RJ45接口，通过TCP协议与以太网连接，同时具有手机APP功能，不管身在何处，只要有手机信号就可以实时掌握窑炉气氛动态。而且还能实现在MCU中设定好烧结的气氛曲线，系统就能自动根据产品所在位置自动调整。由于进行实时的数据采集、上传，所有历史数据都保存在服务器上，方便查找，追溯产品质量问题，提升产品品质。本监测调整系统真正实现了氮气保护推板窑的智能化，大幅提升了产品稳定性和产品品质。此系统可以根据窑炉推进速度，自动运算出产品到达气氛调节点的时间，再进行气氛调整，还可以根据气氛点对产品的影响设定优先权，操控界面简单明了，设定好曲线，和产品起始车号后，系统就可自动运行。
附图说明
图1是本发明的原理框图。
图2是控制单元的原理框图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统，包括一巡检单元、一异常监测单元、一执行单元以及一控制单元。
巡检单元，包括若干个进气管2(每个进气管所在之处为一个气氛测试点)、若干个主路电磁阀3、一主路氧含量传感器8以及主路气泵10。各进气管沿着窑炉1长度方向分开安装且头部伸入窑炉内，各进气管的尾部分别通过管道连接一个电磁阀，电磁阀通过管道连接到一个流量计之后，再连接到主路氧含量传感器的入口，主路氧含量传感器的出口连接着主路气泵。
异常监测单元，包括若干个支路电磁阀4、n个支路氧含量传感器7(图1中n＝4)以及n个支路气泵；各进气管的尾部分别连接一个支路电磁阀，且从窑炉最前侧开始，每n个支路电磁阀为一组，每一组的n个支路电磁阀分别通过管道与n个氧含量传感器的入口逐一连接，每个氧含量传感器的出口连接着支路气泵9。一般地，窑炉最前端的1～2个进气管以及最后端的1～2个进气管数据异常对产品影响较小，可以根据实际生产情况，决定是否设置支路电磁阀以及支路氧含量传感器(图1中未设置)。
执行单元，包括若干个沿着窑炉长度方向分开安装且头部伸入窑炉内的氮/氧进气管5，每个氮/氧进气管的尾部通过执行电磁阀6与气源连接。
控制单元，分别与所述主路电磁阀、主路氧含量传感器、主路气泵、支路电磁阀、支路氧含量传感器、支路气泵以及执行电磁阀电连接。
如图2所示，所述控制单元包括作为控制中心的MCU控制器18以及与其电连接的工控屏14、PID温度控制器13、气泵控制器12、LED显示面板16、热电偶20；MCU控制器还与所述氧含量传感器以及电磁阀电连接。所述控制单元还包括通信模块，该通信模块通过有线或无线网络与云平台19的服务器连接，手持终端11通过移动网络或WiFi网络与服务器连接。所述通信模块包括具有RJ45接口的ModBus Tcp模块15，用于有线连接(以太网)；还包括用于无线连接的DTU模块17，所述ModBus Tcp模块、DTU模块均与MCU控制器电连接。
MCU控制器通过对主路、支路电磁阀的控制，来决定对窑炉的任何一个采气点的氧含量进行检测，被测气体经过电磁阀进入氧含量传感器，测得数据通过运算在工控屏上直接显示，可设置上、下限报警，同时通过RJ45接口或DTU模块上传至服务器保存，手持终端通过以太网或移动网络进行远程查看和对仪器的实时控制。
本技术方案利用管道将窑炉所有的气氛测量点连接到主路氧含量传感器，每路进气管上安装电磁阀，电磁阀出气口通过管路连接到一起，气体通过流量计进入主路氧含量传感器进行浓度检测，再由气泵送出。气氛正常情况下，整条窑炉气氛由主路氧含量传感器进行氧含量巡检，一旦发现某点(例如G9点)氧含量异常，则系统立即启动与该点(G9点)连接的支路电磁阀和支路气泵，由支路氧含量传感器进行长时间监测，同时根据实际值与设定的偏差量通PID计算来打开或关闭相应的执行电磁阀，调整氮气或空气的进气量，使氧含量回归到设定范围以内。为了防止该点的调整对附近点的氧含量产生影响，该系统同时会启动另外三条支路，对该点附近的三个点(G8、G10、G11点)进行长时间监测，如变化值超出设定值，系统会根据变化量的大小，进行PID计算后，对相应进气量进行微调。
该系统还可以根据产品所需的气氛要求，自动计算产品所处在窑炉的位置，进行气氛调整，也就是说，在MCU控制器中设定好产品烧结气氛曲线后，系统可以自动调整好气氛，不需要人为干涉，实现产品烧结智能化。而且推板窑的气氛调整的工艺员需要很强的工作经验，一般新的工厂很难找到合适的工艺人员，有了此系统，工厂只要找一个顾问对烧结气氛进行设定，系统就会按设定值进行调整，大大减轻了企业的用有负担。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1.氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统，其特征在于：包括一巡检单元、一异常监测单元、一执行单元以及一控制单元；
巡检单元，包括若干个进气管(2)、若干个主路电磁阀(3)、一主路氧含量传感器(8)以及主路气泵(10)；各进气管沿着窑炉(1)长度方向分开安装且头部伸入窑炉内，各进气管的尾部分别通过一主路电磁阀连接到主路氧含量传感器的入口，主路氧含量传感器的出口连接着主路气泵；
异常监测单元，包括若干个支路电磁阀(4)、n个支路氧含量传感器(7)以及n个支路气泵(9)；各进气管的尾部分别连接一个支路电磁阀，且从窑炉最前侧开始，每n个支路电磁阀为一组，每一组的n个支路电磁阀分别通过管道与n个支路氧含量传感器的入口逐一连接，每个支路氧含量传感器的出口连接着支路气泵；
执行单元，包括若干个沿着窑炉长度方向分开安装且头部伸入窑炉内的氮/氧进气管(5)，每个氮/氧进气管的尾部通过执行电磁阀(6)与气源连接；
控制单元，分别与所述主路电磁阀、主路氧含量传感器、主路气泵、支路电磁阀、支路氧含量传感器、支路气泵以及执行电磁阀电连接。
2.根据权利要求1所述的氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统，其特征在于：所述控制单元包括作为控制中心的MCU控制器(18)以及与其电连接的工控屏(14)、PID温度控制器(13)、气泵控制器(12)；MCU控制器还与所述主路氧含量传感器(8)、支路氧含量传感器(7)以及主路电磁阀(3)、支路电磁阀(4)电连接。
3.根据权利要求2所述的氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统，其特征在于：所述控制单元还包括通信模块，该通信模块通过有线或无线网络与服务器连接，手持终端(11)通过移动网络或WiFi网络与服务器连接。
4.根据权利要求3所述的氮气保护隧道推板窑气氛自动调节系统，其特征在于：所述通信模块包括具有RJ45接口的ModBus Tcp模块(15)，用于有线连接；还包括用于无线连接的DTU模块(17)，所述ModBus Tcp模块、DTU模块均与MCU控制器电连接。
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