CN107382045B - 一种玻璃板钢化工艺过程控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，玻璃板送入加热炉后，监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，并将其传递至控制单元内与设定的阈值进行比对；当加热炉的加热元件消耗的能量大于或等于设定的阈值时，控制单元给执行机构发出指令，控制执行机构动作,完成相应的钢化工艺过程。本发明改变了以时间作为依据的传统控制方法，通过监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，可以更加科学、精确地控制玻璃板的加热过程，从而准确地判断玻璃板的出炉时刻，避免了玻璃板出现加热温度不足或过烧的现象，提高了钢化玻璃的成品质量。

Description

一种玻璃板钢化工艺过程控制方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃的生产工艺，尤其是涉及一种玻璃板钢化工艺过程控制方法。
背景技术
在玻璃板的钢化处理工艺中，首先要将玻璃板加热至软化温度（例如，600℃至700℃），然后通过快速冷却完成钢化处理。其中，对玻璃板的加热是一项重要的工艺控制过程，现有技术中，通常是通过加热时间来控制玻璃板的加热过程，即根据玻璃板的厚度乘以时间系数，估算出玻璃板的加热时间，当达到设定的加热时间后玻璃板出炉。这种依靠经验来控制玻璃板加热过程的方式存在下列技术缺陷：1、玻璃板加热温度不容易精确控制，玻璃板经常出现加热温度不足或过烧的现象，直接对玻璃板的钢化质量造成不利影响，例如钢化应力不达标、玻璃板平整度不合格；2、如果加热时间过长，则会造成一定的能源浪费，提高生产成本；3、过渡依赖操作人员的经验和素质，不仅增加人工成本，而且不利于产品合格率的提高和品质的长期稳定。
在玻璃板钢化处理工艺中，当玻璃板在加热炉内加热至软化温度（例如，600℃至700℃）后，需要迅速出炉进入钢化段，通过风机吹风的方式使玻璃板快速冷却完成钢化处理。其中，为了实现玻璃板的快速冷却，玻璃板在出炉之前，风机必须提前达到一定的转速并产生足够的风压。现有技术中，通常的做法是：根据玻璃板加热过程中剩余的加热时间，提前一定的时间开启风机或者控制风机由怠速状态转变为工作状态，这种控制方式存在的以下弊端：首先、玻璃板的加热时间是根据玻璃板的厚度乘以时间系数估算出来的，这种依靠经验计算出的加热时间非常不精确，极易导致风机开启过早或开启过晚；当开启过早时，会造成能源的大量浪费，提高生产成本，当开启过晚时，钢化时风压达不到要求的数值，会造成玻璃成品钢化应力不足，产品直接报废。其次、控制过程过渡依赖操作人员的经验和素质，不仅增加人工成本，而且不利于产品合格率的提高和产品品质的长期稳定。
发明内容
本发明的目的是为解决现有技术中加热炉在各个钢化工艺过程动作执行以时间为依据估算方式确定以及直接检测加热炉内部温度容易造成误差的问题，提供一种玻璃板钢化工艺过程控制方法。
本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：
一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，玻璃板送入加热炉后，监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，并将其传递至控制单元内与设定的阈值进行比对；当加热炉的加热元件消耗的能量大于或等于设定的阈值时，控制单元给执行机构发出指令，控制执行机构动作,完成相应的钢化工艺过程。
所述的控制单元为PLC或PC机。
所述的执行机构为控制玻璃板出炉动作的驱动机构；玻璃板送入加热炉后，监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，并将其传递至控制单元内与设定的阈值Q1比对，当加热炉的加热元件消耗的能量大于或等于阈值Q1时，控制单元发出指令给驱动机构，直接将玻璃板输送出加热炉或延时后将玻璃板输送出加热炉。
所述的阈值 Q1= K1·q0，q0=cm△t，其中，c为玻璃板的比热容，m为待加热的玻璃板的总质量，△t为玻璃板入炉温度与玻璃板出炉温度之间的温度差，K1为修正系数，其取值范围为1＜K1≤1.3。
所述的执行机构为控制冷却风机运行的控制机构；玻璃板送入加热炉后，监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，并将其传递至控制单元内与设定的阈值Q2比对，当加热炉的加热元件消耗的能量大于或等于阈值Q2时，控制单元发出指令给冷却风机的控制机构，冷却风机的控制机构控制冷却风机开启或者由怠速状态转变为工作状态。
所述的阈值Q2= Q1·K2，Q1= K1·q0，q0=cm△t，其中，c为玻璃板的比热容，m为待加热的玻璃板的总质量，△t为玻璃板入炉温度与玻璃板出炉温度之间的温度差，K1为修正系数，其取值范围为1＜K≤1.3，K2为冷却风机提前运行的修正系数，其取值范围为0.5≤K2≤1。
所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为电能表、电能模块、或电能传感器。
所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为功率表、功率模块或功率传感器；通过监测单元实时监测加热元件的瞬时功率，瞬时功率关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为电压表和电流表的组合，或者为电压模块和电流模块的组合，或者为电压传感器和电流传感器的组合；通过监测单元实时监测加热元件的瞬时电压和瞬时电流，瞬时电压与瞬时电流的乘积关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
所述能量为加热炉消耗电能，所述监测单元为PLC，通过PLC实时监测加热元件瞬时的开通数量，根据单个加热元件的额定功率得到整个加热炉的加热元件的瞬时功率，瞬时功率关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
所述的能量为加热炉的加热元件消耗燃气化学能，所述的监测单元为燃气计量表。
所述的阈值由人工通过人机界面输入到所述控制单元或控制单元自动计算获得。
本发明的有益效果是：
一、打破了本技术领域以时间作为依据的传统控制方法，玻璃板送入加热炉后，通过监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，具有以下优点：1、可以更加科学、精确地控制玻璃板的加热过程，从而准确地判断玻璃板的出炉时刻，避免了玻璃板出现加热温度不足或过烧的现象，提高了钢化玻璃的成品质量。2、可以更加科学、精确地控制冷却风机开启或者由怠速状态转变为工作状态的时刻，避免玻璃板进入钢化段之后风压不足导致应力不合格，同时避免了风机过早开启或者由怠速状态转变为工作状态而造成的能源浪费。
二、玻璃板钢化工艺控制过程不再依赖操作人员的经验、素质，不仅降低了人工成本，而且使设备更加智能化，操作起来更加简单、便捷，有利于生产工艺和产品品质的稳定。
附图说明
图1为本发明实施例1中控制玻璃板出炉动作时，加热元件消耗的能量的变化曲线图。
图2为本发明实施例2中控制冷却风机运行时，加热元件消耗的能量的变化曲线图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的实施例，具体实施方式如下：
实施例1
如图1所示，所述的执行机构为控制玻璃板出炉动作的驱动机构，本发明加热控制方法的控制过程如下：
首先，获取待加热的玻璃板的总质量，根据公式q0=cm△t计算出玻璃板由入炉时的温度加热至出炉温度所需要的能量q0，其中，c为玻璃板的比热容，m为待加热的玻璃板的总质量，△t为玻璃板入炉温度与玻璃板出炉温度之间的温度差。出炉温度是指：玻璃板钢化处理工艺中，玻璃板在加热炉内加热至软化，满足出炉条件时所设定的温度。通常，出炉温度的取值范围为：650℃至700℃，可以根据待加热玻璃板的种类（例如低辐射镀膜玻璃、白玻）、厚度设定出炉温度。关于玻璃板总质量的获取，可以通过现有的重量测量仪直接测量，还可以通过待加热的玻璃板的幅面尺寸、厚度和密度，计算得到。
其次，由Q1= K1·q0，计算满足玻璃板出炉条件时的阈值Q1。其中，K1为修正系数，其取值范围为1＜K1≤1.3。需要说明的是：K1的取值与加热炉的保温性能、环境温度、电能或燃气的利用率等影响因素相关。实际生产过程中，可以针对某一规格的加热炉建立与上述影响因素相关的K1取值数据库，以便从数据库自动调取。本实施例的中K1=1.2，计算出阈值Q1后，操作工人通过人机界面将该阈值Q1输入到控制单元中。当然，控制单元可以自动获取玻璃板的总质量，从数据库调取K1，自动计算出阈值Q1。
玻璃板低温状态送入加热炉后，开始吸收热量，加热元件消耗的能量迅速增加，此时，监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，并将消耗的能量与设定的阈值Q1比对，当加热炉的加热元件消耗的能量大于或等于阈值Q1时，控制单元发出指令给驱动机构，直接将玻璃板输送出加热炉或延时后将玻璃板输送出加热炉。
本实施例采用电加热炉时，所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为电能表、电能模块、或电能传感器，可以直接读取加热元件消耗的电能。当然，本实施中的监测单元可以为功率表、功率模块或功率传感器，通过监测单元实时监测加热元件的瞬时功率，瞬时功率关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。另外，本实施中的监测单元还可以为电压表和电流表的组合，或者为电压模块和电流模块的组合，或者为电压传感器和电流传感器的组合；通过监测单元实时监测加热元件的瞬时电压和瞬时电流，瞬时电压与瞬时电流的乘积关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
本实施例采用燃气加热炉时，所述的能量为加热炉的加热元件消耗燃气化学能，则监测单元为燃气计量表；燃气的热值与消耗的燃气量的乘积即为加热元件消耗的能量。
实施例2
如图2所示，所述的执行机构为冷却风机的控制机构，本发明控制方法的控制过程如下：
首先，获取待加热的玻璃板的总质量，根据公式q0=cm△t计算出玻璃板由入炉时的温度加热至出炉温度所需要的能量q0，其中，c为玻璃板的比热容，m为待加热的玻璃板的总质量，△t为玻璃板入炉温度与玻璃板出炉温度之间的温度差。出炉温度是指：玻璃板钢化处理工艺中，玻璃板在加热炉内加热至软化，满足出炉条件时所设定的温度。通常，出炉温度的取值范围为：650℃至700℃，可以根据待加热玻璃板的种类（例如低辐射镀膜玻璃、白玻）、厚度设定出炉温度。关于玻璃板总质量的获取，可以通过现有的重量测量仪直接测量，还可以通过待加热的玻璃板的幅面尺寸、厚度和密度，计算得到。
其次，由Q2= Q1·K2，Q1= K1·q0，计算满足冷却风机运行条件时的阈值Q2。其中，K1为修正系数，其取值范围为1＜K1≤1.3。需要说明的是：K1的取值与加热炉的保温性能、环境温度、电能或燃气的利用率等影响因素相关。实际生产过程中，可以针对某一规格的加热炉建立与上述影响因素相关的K1取值数据库，以便从数据库自动调取。K2为冷却风机提前运行的修正系数，其取值范围为0.5≤K2≤1。本实施例的中K1=1.2，K1=0.8，计算出阈值Q2后，操作工人通过人机界面将该阈值Q2输入到控制单元中。当然，控制单元可以自动获取玻璃板的总质量，从数据库调取K1，自动计算出阈值Q2。
玻璃板低温状态送入加热炉后，开始吸收热量，加热元件消耗的能量迅速增加，此时，监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，并将消耗的能量与设定的阈值Q2比对，当加热炉的加热元件消耗的能量大于或等于阈值Q2时，控制单元发出指令给冷却风机的控制机构，冷却风机的控制机构控制冷却风机开启或者由怠速状态转变为工作状态。
本实施例的加热炉的加热元件可以为电加热元件或燃气加热元件，监测单元以及加热元件消耗的能量的计算过程与实施例1相同，在此不做赘述。
本发明所列举的技术方案和实施方式并非是限制，与本发明所列举的技术方案和实施方式等同或者效果相同方案都在本发明所保护的范围内。

Claims (13)

1.一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：玻璃板送入加热炉后，监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，并将其传递至控制单元内与设定的阈值进行比对；当加热炉的加热元件消耗的能量大于或等于设定的阈值时，控制单元给执行机构发出指令，控制执行机构动作,完成相应的钢化工艺过程，所述的执行机构为控制玻璃板出炉动作的驱动机构或为控制冷却风机运行的控制机构，
当所述的执行机构为控制玻璃板出炉动作的驱动机构时，玻璃板送入加热炉后，监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，并将其传递至控制单元内与设定的阈值Q1比对，当加热炉的加热元件消耗的能量大于或等于阈值Q1时，控制单元发出指令给驱动机构，直接将玻璃板输送出加热炉或延时后将玻璃板输送出加热炉，所述的阈值 Q1= K1·q0，q0=cm△t，其中，c为玻璃板的比热容，m为待加热的玻璃板的总质量，△t为玻璃板入炉温度与玻璃板出炉温度之间的温度差，K1为修正系数，其取值范围为1＜K1≤1.3；
当所述的执行机构为控制冷却风机运行的控制机构时，玻璃板送入加热炉后，监测单元实时监测加热炉的加热元件消耗的能量，并将其传递至控制单元内与设定的阈值Q2比对，当加热炉的加热元件消耗的能量大于或等于阈值Q2时，控制单元发出指令给冷却风机的控制机构，冷却风机的控制机构控制冷却风机开启或者由怠速状态转变为工作状态，所述的阈值Q2= Q1·K2，Q1= K1·q0，q0=cm△t，其中，c为玻璃板的比热容，m为待加热的玻璃板的总质量，△t为玻璃板入炉温度与玻璃板出炉温度之间的温度差，K1为修正系数，其取值范围为1＜K1≤1.3，K2为冷却风机提前运行的修正系数，其取值范围为0.5≤K2≤1。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为电能表。
3.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为电能模块。
4.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为电能传感器。
5.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为功率表；通过监测单元实时监测加热元件的瞬时功率，瞬时功率关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
6.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为功率模块；通过监测单元实时监测加热元件的瞬时功率，瞬时功率关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
7.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为功率传感器；通过监测单元实时监测加热元件的瞬时功率，瞬时功率关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
8.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为电压表和电流表的组合，通过监测单元实时监测加热元件的瞬时电压和瞬时电流，瞬时电压与瞬时电流的乘积关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
9.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为电压模块和电流模块的组合，通过监测单元实时监测加热元件的瞬时电压和瞬时电流，瞬时电压与瞬时电流的乘积关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
10.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述能量为加热炉加热元件消耗的电能，所述的监测单元为电压传感器和电流传感器的组合；通过监测单元实时监测加热元件的瞬时电压和瞬时电流，瞬时电压与瞬时电流的乘积关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
11.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述能量为加热炉的加热元件消耗的电能，所述监测单元为PLC，通过PLC实时监测加热元件瞬时的开通数量，根据单个加热元件的额定功率得到整个加热炉的加热元件的瞬时功率，瞬时功率关于时间求积分得到加热元件消耗的电能。
12.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述的能量为加热炉的加热元件消耗的燃气化学能，所述的监测单元为燃气计量表。
13.根据权利要求1所述的一种玻璃板钢化工艺过程控制方法，其特征在于：所述的阈值由人工通过人机界面输入到所述控制单元或控制单元自动计算获得。
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