CN1570783A - 微型仿真隧道窑自动化控制实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型仿真隧道窑自动化控制实验装置。它具有加热炉膛，外设有保温层，在炉膛内设有导轨，流水线链板在导轨上运行，炉膛分成预热、高温、降温区三个区，在三区间加热炉膛炉壁上设有温度变送器，在各区炉膛两侧壁设有两送风喷嘴，在两送风喷嘴后部分别设有PTC加热器，并经风量调节阀，风速传感器与送风管道、风机相接，在各区加热炉膛炉上方设有出风管，经调节阀与抽风机、出风总管相接，在加热炉膛前端有高度、宽度位置检测传感器，在加热炉膛后端设有出料检测传感器、降温淋水喷头、水量调节阀、积水槽。本发明采用不锈钢流水线通过加热炉膛区来对所输送物体进行加热的结构；炉膛内无明火产生，安全可靠；采用变频温控调节方式，能耗大大下降。

Description

微型仿真隧道窑自动化控制实验装置

技术领域

本发明涉及应用于工业自动化模拟实验装置，尤其涉及一种微型仿真隧道窑自动化控制实验装置。

背景技术

已有的各类工业自动化模拟实验装置仅能采用软件方式对各种工业对象进行模拟仿真进行控制研究，软件数学模型的精确建立需花费大量的研究精力且他们与实际的工业对象差别还是较大，自动化控制的仿真效果很难达到或接近实际装置的控制要求。

仿真隧道窑模拟实验系统是一种微型化的实际隧道窑实验装置，能模拟对隧道窑进行各种控制对象的特性测试、能对流水线运行速度调节与控制、能对炉膛温度调节与控制、能对进风量与出风量进行调节与控制、能对冷却水流量调节与控制、能进行最佳能耗的调节与控制，仿真隧道窑模拟实验系统是一种复杂工业自动化操作与控制的综合自动化实验平台，其模拟效果与实际装置极为接近，对在实际装置运行时不可出现的事故状态，在模拟装置上也能实验进而获得最佳的控制策略。

隧道窑流水线加热系统已广泛应用于金属材料的热处理、陶瓷工业中的窑炉生产线、各类新鲜果品的快速保鲜处理，医药工业中的各类片剂、粉剂无菌自动干燥处理，中药材脱水保鲜处理，印染织物的热定型、拉伸拉幅以及烘干，塑料工业中各类薄膜、塑胶袋的拉延成形，各类粮食存储前的烘干处理、茶叶的杀青、农作物种籽脱水、铁氧体材料的热处理、电子元器件老化以及烟草工业中对烟叶烟丝水份处理等，如何对上述大型工业对象进行有效或最佳的控制需在微型模拟设备上进行各种探索与研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种微型仿真隧道窑自动化控制实验装置。

它具有加热炉膛，在加热炉膛外设有保温层，在加热炉膛内设有导轨，导轨安装在支撑座上，流水线链板在导轨上运行，加热炉膛分成三个区，分别为预热区A、高温区B、降温区C，加热炉膛的两端和预热区A、高温区B、降温区C的加热炉膛之间设有活动式分隔帘门，在预热区A、高温区B、降温区C加热炉膛炉壁上分别设有温度变送器，在预热区A、高温区B、降温区C加热炉膛两侧壁，流水线链板上方分别设有两送风喷嘴，在两送风喷嘴后部分别设有PTC加热器，并分别经风量调节阀，风速传感器与送风管道、风机相接，在预热区A、高温区B、降温区C加热炉膛炉上方分别设有出风管，经调节阀与抽风机、出风总管相接，在加热炉膛前端设有高度位置检测传感器、宽度位置检测传感器，在加热炉膛后端设有出料检测传感器、降温淋水喷头、水量调节阀、积水槽。

本发明的优点：

1)采用不锈钢流水线通过加热炉膛区来对所输送物体进行加热的结构；

2)流水线所穿过的加热炉膛区分成三段，分别为预热段、高温段、降温段，他们之间采用不锈钢活动帘门的方式隔离分区，并进行分段加热与控制；帘门也可采用耐高温玻璃布等柔性材料。

3)送风管路与箱体全部采用不锈钢材料，保温层设置在炉膛外部，因此加热区内清洁卫生，不会对加热物体造成污染；

4)炉膛采用双侧送风，双侧喷嘴结构形成热气流自动混流搅拌加热方式，升温速度快并能保证温度场分布均匀；

5)热力输送采用通过对空气加热的方式进行，因此，炉膛内无明火产生，安全可靠；

6)采用变频温控调节方式，可实现精确调节与控制炉膛温度，并使能耗大大下降；

7)送风管道采用不锈钢材料，送风口采用斜锲型送风嘴结构；喷嘴与流水线的夹角为15°-75°，喷嘴与流水线的中心距为50-300mm；，

8)在送风口前配置PTC加热器，加热器PTC采用6片一组，有二组平行安装的方式构成；PTC加热器外安装铝合金波纹翅片；

9)装置上配置多种检测手段以方便对炉膛及流水线进行各种有效的检测检测手段有：各区的炉膛温度、进风口温度、出风口温度、各炉段的进风风速以及流水线运行速度；

10)装置上配置多种控制手段以方便对炉膛及流水线进行各种有效的控制；控制方式有：各区的炉膛温度、进风口温度、出风口温度、各炉段的进风风速、流水线运行速度、进风量、出风量的调节与控制。

微型仿真隧道窑自动化控制实验装置分别如图1、图2所示。

附图说明

图1是微型仿真隧道窑自动化控制实验装置结构示意图；

图2是流水线炉膛送风加热装置结构示意图。

具体实施方式

微型仿真隧道窑自动化控制实验装置它具有加热炉膛41，在加热炉膛外设有保温层40，在加热炉膛内设有导轨38，导轨安装在支撑座39上，流水线链板44在导轨上运行，加热炉膛分成三个区，分别为预热区A、高温区B、降温区C，加热炉膛的两端和预热区A、高温区B、降温区C的加热炉膛之间设有活动式分隔帘门6、14、21、31，在预热区A、高温区B、降温区C加热炉膛炉壁上分别设有温度变送器4、19、27，在预热区A、高温区B、降温区C加热炉膛两侧壁，流水线链板上方分别设有两送风喷嘴42、11、20、28，在两送风喷嘴后部分别设有PTC加热器43，并分别经风量调节阀12、22、29，风速传感器13、23、30与送风管道8、风机7相接，在预热区A、高温区B、降温区C加热炉膛炉上方分别设有出风管9、18、26，经调节阀5、15、25与抽风机17、出风总管24相接，在加热炉膛前端设有高度位置检测传感器2、宽度位置检测传感器3，在加热炉膛后端设有出料检测传感器32、降温淋水喷头35、水量调节阀36、积水槽33。

所说的PTC加热器43具加热器支架，加热器支架两侧设有PPS工程塑料的安装支架，在加热器支架内设有PTC陶瓷发热元件，PTC陶瓷发热元件两侧紧贴铝合金波纹翅片，PTC陶瓷发热元件与波纹铝条经高温胶粘结。

送风喷嘴与流水线链板的夹角为15°～75°，送风喷嘴与流水线链板的中心距为50-300mm。

送风喷嘴的送风风速为：0.9～4.8米/秒。送风喷嘴的送风温度为：40～150℃。流水线链板的运行速度为：0.5～5米/秒。炉膛总长度为：1～6米。送风喷嘴为每500mm设一个，送风喷嘴宽度为300～380mm。

图1为流水线整体结构图，将待加热的物体16通过不锈钢链板输送线37经高度、宽度位置检测传感器2、3定位后可先后通过炉膛区，位置检测传感器采用光电发射与接收对管组成，也可用漫反射光电传感器。炉膛区分A、B、C三段，各段之间采有隔帘6、14、21、31进行温度隔离分区，隔帘采用0.1mm超薄型不锈钢材料与活页相连接，可前后自由摆动，也可采用耐高温玻璃布等柔性材料来分区。物体通过炉膛区加热结束后经位置检测传感器32检测后启动冷却水喷淋降温系统，降温冷却水由水管34喷淋头35冷却水流量调节阀36组成降温控制系统，冷却水通过接液储水槽33循环使用或排放。不锈钢链板线由输送电机1通过变频调速器来进行输送速度的调节与控制。

图2为流水线炉膛送风加热装置。其目的是提供一种安全可靠、结构简单、加热均匀、使用方便的安全型热风加热送热装置。送风道采用不锈钢管路所组成的斜锲型送风嘴结构，并双侧同时对流水线炉膛送风，加快加热物体的升温速率，送风加热装置它由风机7、送风管道8、调节阀12、22、29送风嘴42、11、20、28以及风速检测变送器13、23、30等组成。风嘴风速控制范围在0.6-4.8米/秒；炉膛温度调节范围在40-150℃，炉膛温度检测由温度变送器4、19、27通过安装在炉壁上进行检测；流水线运行可调速度在0.5-5米/秒。流水线炉膛长度为3-6米，喷嘴为每500mm设一个，喷嘴宽度为380mm。送风管路与箱体41全部采用不锈钢材料，保温层设置在炉膛外部，流水线的链板输送线44在喷嘴下部通过，喷嘴后部安装PTC加热器43，流水线链板在导轨38中运行，导轨安装在支撑座30上。整个送风装置外覆以保温材料40，保温材料可以用石棉层、玻璃棉或珍珠岩覆盖。

出风系统由出风管路10，炉膛区域A、B、C三段的出风调节阀5、15、25抽风排放风机17、出风口温度检测变送器9、18、26以及出风排放管24所组成。

本发明利用PTC陶瓷发热元件组合成加热器来作为加热部件，利用半导体材料的正温度效应，当温度升到一定程度时，PTC材料的电阻值会显著增大，此类电热元件有良好的恒温特性。其工作时不发光，故不存在光损耗，同时当环境温度升高，发热元件会自动降低其输入电功率，起到节能的效果，加热时该加热器件不消耗室内氧气，对人体无害。该类型PTC加热器有热阻小、换热效果高及长期使用无功率衰减的优点。

炉温控制可采用如下的控制方法：①通过一体化温度传感器Pt100检测炉膛温度，经过温度变送器输出4-20mA信号，该信号连接至变频调速器，调节风机的转速及出风量的大小来达到控制炉区温度的目的，温度越高，输出信号越大，变频调速器输出也越大，风机风量越大，此时随着出风量的增加，温度下降。②通过温度传感器Pt100检测炉膛温度，经过温度变送器输出4-20mA信号，该信号连接至温度调节器通过温度调节器来调节可控硅的通断进行控制PTC的加热电功率进而对炉膛温度进行调节与控制。输送物体的温度控制可采用上述方法调节外，还可采用对输送线电机运行速度进行调节达到控制物体温度的要求。

Claims (8)

1一种微型仿真隧道窑自动化控制实验装置，其特征在于：它具有加热炉膛(41)，在加热炉膛外设有保温层(40)，在加热炉膛内设有导轨(38)，导轨安装在支撑座(39)上，流水线链板(44)在导轨上运行，加热炉膛分成三个区，分别为预热区A、高温区B、降温区C，加热炉膛的两端和预热区A、高温区B、降温区C的加热炉膛之间设有活动式分隔帘门(6)、(14)、(21)、(31)，在预热区A、高温区B、降温区C加热炉膛炉壁上分别设有温度变送器(4)、(19)、(27)，在预热区A、高温区B、降温区C加热炉膛两侧壁，流水线链板上方分别设有两送风喷嘴(42)、(11)、(20)、(28)，在两送风喷嘴后部分别设有PTC加热器(43)，并分别经风量调节阀(12)、(22)、(29)，风速传感器(13)、(23)、(30)与送风管道(8)、风机(7)相接，在预热区A、高温区B、降温区C加热炉膛炉上方分别设有出风管(9)、(18)、(26)，经调节阀(5)、(15)、(25)与抽风机(17)、出风总管(24)相接，在加热炉膛前端设有高度位置检测传感器(2)、宽度位置检测传感器(3)，在加热炉膛后端设有出料检测传感器(32)、降温淋水喷头(35)、水量调节阀(36)、积水槽(33)。

2.根据权利要求1所述的一种微型仿真隧道窑自动化控制实验装置，其特征在于所说的PTC加热器(43)具加热器支架，加热器支架两侧设有PPS工程塑料的安装支架，在加热器支架内设有PTC陶瓷发热元件，PTC陶瓷发热元件两侧紧贴铝合金波纹翅片，PTC陶瓷发热元件与波纹铝条经高温胶粘结。

3.根据权利要求1所述的一种微型仿真隧道窑自动化控制实验装置，其特征在于所说的送风喷嘴与流水线链板的夹角为15°～75°，送风喷嘴与流水线链板的中心距为50～300mm。

4.根据权利要求1所述的一种微型仿真隧道窑自动化控制实验装置，其特征在于所说的送风喷嘴的送风风速为：0.9～4.8米/秒。

5.根据权利要求1所述的一种微型仿真隧道窑自动化控制实验装置，其特征在于所说送风喷嘴的送风温度为：40～150℃。

7.根据权利要求1所述的，其特征在于所说流水线链板的运行速度为：0.5～5米/秒。

8.根据权利要求1所述的一种微型仿真隧道窑自动化控制实验装置，其特征在于所说炉膛总长度为：1～6米。

9.根据权利要求1所述的一种微型仿真隧道窑自动化控制实验装置，其特征在于所说送风喷嘴为每500mm设一个，送风喷嘴宽度为300～380mm。

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