CN2702994Y - 玻璃熔化池炉精密鼓泡装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，主要在于克服传统连续式鼓泡装置和脉冲式鼓泡装置存在的无法自动控制、精密控制、多点控制等问题。本实用新型采用中央处理器为核心部件，并结合传感器、执行器对玻璃熔化池炉进行智能精密控制。由于系统中带有中央处理器，系统具有很强的记忆、逻辑判断和运算处理功能，能实现多种复杂的控制，实现控制过程数字化、智能化和自动化，并通过控制系统对各生产数据进行自动的分析整定，实现整个生产过程的最佳控制；更由于具有通讯功能，能集中显示和监督控制，并可实现多台窑炉多参数的集中监控。
Description
技术领域
本实用新型属于玻璃熔融技术，涉及各种玻璃熔融技术，尤其是在玻璃熔融中可进行精密控制的鼓泡装置。
技术背景
现有鼓泡装置包括连续式鼓泡和电控系统采用时间继电器的脉冲鼓泡。
连续式鼓泡：气体不间断地经安装于玻璃池炉炉底的成排鼓泡器，进入熔池内熔融的玻璃液中，形成连续不断的上升气泡，气泡上升的推力加快玻璃液的对流速度，从而提高了玻璃液的熔化速率和均化度。这种鼓泡装置鼓泡泡频、泡径调整范围小，且不能形成稳定的鼓泡，鼓泡的泡频、泡径受炉温——玻璃粘度的影响较大，而系统的调节范围又无法满足工艺的要求。
脉冲式鼓泡：气体间断(或连续)地经安装于玻璃池炉炉底的成排鼓泡器，进入熔池内熔融的玻璃液中，形成大小气泡交替上升(或形成连续不断的上升气泡)。其中，间断上升的大气泡为脉冲气泡，小气泡为保护鼓泡器不堵塞的保护气，该装置的电控系统采用双时间继电器产生一个双可调的时间脉冲信号，通过两组固态继电器控制电磁阀的开闭频率而实现脉冲鼓泡和补气的交替操作。
传统脉冲式鼓泡装置虽然优于传统连续式鼓泡装置，但仍然存在着诸多问题，具体表现在：
一、控制系统采用双时间继电器等分立器件，器件数量多，系统可靠性差，不便于维护和管理。
二、控制系统不能对鼓泡实现精确控制。每个鼓泡的泡频不可调，泡径调整范围小，不能对每个鼓泡实现精密控制。
三、电控系统体积庞大，功能少，运行费用高。
四、无法对鼓泡器可能发生的堵塞、断裂进行监控。
五、系统无自动调节功能，不能随玻璃熔化工艺的变化进行自动的调控(炉温—玻璃液粘度变化时不能自动调整鼓泡频率及泡径)。
六、系统没有记忆功能，不能对系统工作过程及报警事件和其它异常事件等进行记录和查询。
七、不能与窑炉其他控制设备联网或对多台窑炉进行控制管理，不能进行远程控制和管理。
八、没有数据输出和打印功能。
发明内容
本实用新型旨在针对传统连续式鼓泡装置和脉冲式鼓泡装置存在的问题，提供一种玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，由于系统中带有中央处理器，系统具有很强的记忆、逻辑判断和运算处理功能，能实现多种复杂的控制，实现控制过程数字化、智能化和自动化，并通过控制系统，对各生产数据进行自动的分析整定，实现整过生产过程的控制的最佳，对鼓泡过程实施精密控制。本实用新型装置具有通讯功能，能集中显示和监督控制，并可实现多台窑炉多参数的集中监控。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，包括含有净化气体输送管道、分气缸、分控箱、鼓泡器的气路单元，控制单元，执行机构，电源单元，其特征在于：所述控制单元包括程序运算处理单元、分别与程序运算处理单元中的数据输入、输出电路组件连接的输入设备和输出设备，所述分控箱内的分气管道上设有执行气路和旁通气路，设在执行气路上的执行机构与程序运算处理单元连接，程序运算处理单元中由存储器储存数据，由中央处理器进行数据交换和处理，其运算结果经数据输出电路组件传输至输出设备和/或局域网，并依据存储或输入的工艺参数经执行机构控制鼓泡的泡频和泡径。
所述分控箱内的执行单元为电磁阀DF，电磁阀DF经继电器K与程序运算处理单元连接，继电器K的开停受程序运算处理单元的控制信号控制，电磁阀DF的通断由继电器的开关控制。
所述分控箱内在每一分气管道上设置一个执行气路和一个旁通气路，其上分别设置调压阀P1和调压阀P3，执行气路上的电磁阀DF受程序运算处理单元的输出的脉冲信号控制通断，进行脉冲式鼓泡，或经旁通气路进行连续式鼓泡。或者，
在每一分控箱内分气管道上设置两个执行气路和一个旁通气路，两个执行气路分别是补气通路和脉冲通路，两个执行气路上分别设置调压阀P1和调压阀P2，在旁通气路上设置调压阀P3，两执行气路均与电磁阀DF连接；由接收到控制信号的电磁阀DF控制两个气路的交替通断进行脉冲式鼓泡，或控制补气通路开通，进行连续式鼓泡。
在上述两种分控箱的气路设置基础上，在气路单元的过滤调压器前接电接点压力表，在分气缸前接差动远传压力表，在分控箱中电磁阀DF出口接电接点压力表。
所述数据输入电路组件连接有模数转换器，该模数转换器与设置在气路和/或玻璃池炉的信号采集器、传感器连接，信号输入到程序运算处理单元，并与储存在存储器中的预设值进行比对运算处理。
所述玻璃池炉上设置有检测玻璃炉内工况的温度传感器，该温度传感器自动检测出的模拟信号经模数转换器、程序运算处理单元处理，输出的信号经数模转换器传输到设置在进炉燃气管道上的执行机构即电控阀，自动调整电控阀的开关度，对进入玻璃池炉的燃气量进行调节。
所述分气缸前端的气路上设有压力传感器，该压力传感器经模数转换器与程序运算处理单元的数据输入电路组件连接，检测输气压力值。
所述玻璃池炉底部安设有温度传感器，与程序运算处理单元的数据输入电路组件连接，检测冷却风机构的运行状况，还对鼓泡器运行进行监测。
所述冷却风机构包括冷却风机、冷却风管和风量控制阀。
所述电源单元包括供控制单元使用的隔离变压器T、供分控箱使用的电源模块TR1、供显示屏使用的电源模块TR2，以及进线自动开关QS0(10A)、隔离变压器T进线自动开关QS1(6A)，电源模块TR1控制开关QS3(6A)，电源模块TR2进线自动开关QS5(6A)、盘内照明控制开关QS2(3A)、声光报警器开关QS4(3A)。
本实用新型的优点表现在：
本实用新型的优点是通过智能控制系统与执行机构的配合，将净化气体向鼓泡器进行定时定量给气，在玻璃液中形成工艺需要大小及数量的鼓泡。通过对检测到的炉温——玻璃液粘度变化，自动调整给气量调整鼓泡频率及泡径的大小和进炉燃气量大小，实现控制过程数字化、智能化、自动化。通过对生产过程中参数设定和运行的比较，对报警事件自动报警、自动记录。通过检测到的炉底鼓泡管附近的温度变化，自动报警，可及时发现并防止鼓泡管堵塞或断裂，提高运行的安全性和可靠性。通过智能控制系统与打印机、显示器的联接，输出系统工作过程的记录并显示其状况。通过对智能控制系统控制软件的重新组态，改变控制方案容易。智能控制系统对各生产数据进行自动的分析整定，可实现整过生产过程的最佳控制。智能控制系统可实现多台联网控制管理，与远程计算机联网还可实现远程控制管理。本系统采用当今先进的控制元气件，具有集成化程度高、体积小、精度高、功能全，模块化器件，并有自诊断功能，可靠性高，便于维护检修，运行成本费用低等特点。
附图说明
图1：本实用新型总体构造示意图
图2：本实用新型控制原理示意图
图3：本实用新型气路单元构造示意图，其中图a采用一个执行气路，
图b采用两个执行气路
图4：本实用新型冷却风机构结构示意图
具体实施方式
本实用新型的效果是通过其智能控制系统与执行机构的电磁阀DF配合，将净化气体向鼓泡管1进行定量给气，在玻璃液内形成精密可控频率、泡径的鼓泡----精密脉冲式鼓泡。再辅以冷却风保护系统，实现装置运行安全可靠。本装置通过自动检测接收到的信号，经智能控制系统对信号进行转换、运算、处理后自动(也可以手动)调节给气量，精确、有效地调节鼓泡的频率及泡径的大小，结合玻璃池炉2内工况变化，自动调节进炉燃气量大小，使鼓泡系统能自动灵活地配合池炉熔化作业，实现自动控制。根据总线数据传输和交换，并可实现远程(包括网络)多台窑炉多参数的集中监控。通过冷却风系统，鼓泡器附近温度保持在合理范围，保证池炉和鼓泡装置运行安全。通过声光控报警，实现多点多事件适时报警并能自动记录，此外还可对生产控制过程进行实时查询、打印、显示。通过以上工作达到玻璃熔制的高效、优质、安全和自动控制，实现节省能源的目的。本装置还可结合其他外辅设备及软件，扩展功能，实现控制过程的更优化。本装置也可以运用到除玻璃池炉外的其它的领域。
下面结合附图对本实用新型作进一步详细阐述：
图1是本装置系统构造示意图，本装置包括控制系统、气路系统、冷却系统。
气路系统从净化压缩气体储气容器3开始，通过管道连接到过滤调压器4，在过滤调压器4的前后管道上各设置压力传感器、压力表5。净化气体进入分气缸6，由分气缸6上的分管道7进入分控箱8进行给气控制。分控箱8、冷却系统中冷却器风管数目根据玻璃池炉2所需的鼓泡器而定。
控制系统包括有程序运算处理单元(数据输入输出电路组件、中央处理器，存储器、总线)、输入输出设备、电源、外接检测传感器、模数转换器、数据交换总线、控制系统的执行机构。
输入设备：数据交换总线、终端智能显示屏、键盘、编程器、网络、其它设备。
输出设备：包括所选用的监视器、触摸屏、报警器、执行机构、打印机、网络、其它设备。
图2为本实用新型电控原理图，图中给出了控制单元与给气执行机构(分控箱内的执行机构)以及传感器、电源单元的连接关系及信号关系。
执行机构：包括分控箱8中的电磁阀DF(1#-n#)和进炉燃气的电控阀10。
电源：一部由隔离变压器T输出电压供智能控制器使用，变压器T一次为220V，二次为220V，另一部由电源模块TR1组成，输入220V，二次输出为24VDC，4.5A，供换气执行机构使用，还有一部电源由电源模块TR2组成，输入为220V，输出为24VDC，2.1A，供终端智能显示屏使用。另外，本例中，QS0(10A)为进线自动开关，QS1(6A)为T进线自动开关，QS3(6A)为TR1控制开关，QS5(6A)为TR2进线自动开关，QS2(3A)为盘内照明控制开关，QS4(3A)为声光报警器开关。
图3是玻璃池炉精密脉冲鼓泡系统供气系统图，由气源送来的净化压缩气体经过滤调压器4送至分气缸6、再由分气缸6和各分气管7经各个分控箱8分配给池炉2的各个鼓泡器1。本系统分控箱8内有二种供气气路，依据需要选用其中一种方式，具体如下：
(1)分控箱内有两个执行气路和1个旁通气路(图3 b)。执行气路中，经二个调压阀P1、P2和给气执行机构中的电磁阀DF，一为补气通路，一为脉冲通路。由电磁阀DF控制两个气路的交替通断而形成脉冲式鼓泡。如补气通路连续开通，则形成连续式鼓泡，旁路气路(由P3阀控)为系统检修时的临时气路，以保证鼓泡器不间断供气。在过滤调压器4前接1MPa量程的电接点压力表，在分气缸6前接1.6MPa差动远传压力表，在分控箱8中电磁阀DF出口接量程为0.6MPa电接点压力表。在分控箱8中脉冲通路的调压阀P1、P2采用0.4MPa量程的调压阀，补气通路的调压阀P3采用0.25MPa量程的调压阀。
(2)分控箱8内只有一个执行气路(P1)和1个旁通气路P3(图3a)。执行气路中，由电磁阀DF按脉冲信号控制气路的通断而形成脉冲式鼓泡。如旁通气路连续开通，则形成连续式鼓泡，旁路气路为系统检修时的临时气路，以保证鼓泡器不间断供气。在过滤调压器4前接1MPa量程的电接点压力表，在分气缸6前接1.6MPa差动远传压力表，在分控箱8中电磁阀DF出口接量程为0.6MPa电接点压力表。脉冲通路的调压阀P1采用0.4MPa量程的调压阀，旁通气路的调压阀P3采用0.4MPa量程的调压阀。
图4为鼓泡冷却风机构，包括冷却风机、冷却器(冷却风管)。冷却器：由冷风支管、冷风总管组成。可调节风量大小的冷却风支管接于总管上，总管与冷却风机相连。
结合图1、图2、图3和图4，设在执行气路上的执行机构与程序运算处理单元连接，程序运算处理单元中由存储器储存数据，由中央处理器进行数据交换和处理，其运算结果经数据输出电路组件传输至输出设备和/或局域网，并依据存储或输入的工艺参数经执行机构控制鼓泡的泡频和泡径。
分控箱8内的执行机构为电磁阀DF，电磁阀DF经继电器K与程序运算处理单元连接，继电器K的开停受程序运算处理单元的控制信号控制，电磁阀DF的通断由继电器的开关控制。
根据工艺需要在分控箱内可设置一个执行气路，也可设置执行两个执行气路，其上分别设置调压阀P1、P2和调压阀P3，执行气路上的电磁阀DF受程序运算处理单元的输出的脉冲信号控制通断，进行脉冲式鼓泡或连续式鼓泡。
所述数据输入电路组件连接有模数转换器，该模数转换器与设置在气路和/或玻璃池炉的信号器采集器、传感器连接，信号输入到程序运算处理单元，并与储存在存储器中的预设值进行比对运算处理。所述传感器包括：
设置在玻璃池炉上的检测玻璃炉内工况的温度传感器9，该温度传感器自动检测出的模拟信号经模数转换器、程序运算处理单元处理后，经处理后输出的信号经数模转换器传输到设置在进炉燃气管道上的执行机构即电控阀10，自动调整电控阀10的开关度，对进入玻璃池炉的燃气量进行调节。
设置在过滤调压器4前后的压力传感器5，该压力传感器经模数转换器与程序运算处理单元的数据输入电路组件连接，检测输气压力值。
设置在玻璃池炉底部的温度传感器11，与程序运算处理单元的数据输入电路组件连接，检测冷却风机构的运行状况，还对鼓泡器1运行进行监测。
报警系统由温度、压力模块信号和分控箱中电接点压力表、补气气压下限指示、脉冲气压下限指示信号在经模数转换器后经程序处理单元处理后，报警信号由显示屏显示窗、显示灯、声光报警器进行报警。消音复位按扭由操作人员确认异常事件及报警事件后，并停止报警音响信号。
Claims (10)
1、一种玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，包括含有净化气体输送管道、分气缸(6)、分控箱(8)、鼓泡器(1)的气路单元，控制单元，执行机构，电源单元，其特征在于：所述控制单元包括程序运算处理单元、分别与程序处理单元中的数据输入、输出电路组件连接的输入设备和输出设备，所述分控箱(8)内的分气管道上设有执行气路和旁通气路，设在执行气路上的执行机构与程序运算处理单元连接，程序运算处理单元中由存储器储存数据，由中央处理器进行数据交换和处理，其运算结果经数据输出电路组件传输至输出设备和/或局域网，并依据存储或输入的工艺参数经执行机构控制鼓泡的泡频和泡径。
2、根据权利要求1所述的玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，其特征在于：所述分控箱(8)内的执行机构为电磁阀DF，电磁阀DF经继电器K与程序运算处理单元连接，继电器K的开停受程序运算处理单元的控制信号控制，电磁阀DF的通断由继电器的开关控制。
3、根据权利要求1或2所述的玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，其特征在于：所述分控箱(8)内在每一分气管道上设置一个执行气路和一个旁通气路，其上分别设置调压阀P1和调压阀P3，执行气路上的电磁阀DF受程序运算处理单元的输出的脉冲信号控制通断，进行脉冲式鼓泡，或经旁通气路进行连续式鼓泡。
4、根据权利要求1或2所述的玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，其特征在于：在每一分控箱(8)内分气管道上设置两个执行气路和一个旁通气路，两个执行气路分别是补气通路和脉冲通路，两个执行气路上分别设置调压阀P1和调压阀P2，在旁通气路上设置调压阀P3，两执行气路均与电磁阀DF连接；由接收到控制信号的电磁阀DF控制两个气路的交替通断进行脉冲式鼓泡，或控制补气通路开通进行连续式鼓泡。
5、根据权利要求1或2所述的玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，其特征在于：在气路单元的过滤调压器(4)前接电接点压力表，在分气缸(6)前接差动远传压力表，在分控箱(8)中电磁阀DF出口接电接点压力表。
6、根据权利要求1所述的玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，其特征在于：所述数据输入电路组件连接有模数转换器，该模数转换器与设置在气路和/或玻璃池炉的信号采集器、传感器连接，信号输入到程序运算处理单元，并与储存在存储器中的预设值进行比对运算处理。
7、根据权利要求1或6所述的玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，其特征在于：所述玻璃池炉(2)上设置有检测玻璃炉内工况的温度传感器(9)，该温度传感器(9)自动检测出的模拟信号经模数转换器、程序运算处理单元处理，输出的信号经数模转换器传输到设置在进炉燃气管道上的执行机构即电控阀(10)，自动调整电控阀(10)的开关度，对进入玻璃池炉(2)的燃气量进行调节。
8、根据权利要求7所述的玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，其特征在于：所述分气缸(6)前端的气路上设有压力传感器(5)，该压力传感器(5)经模数转换器与程序运算处理单元的数据输入电路组件连接，检测输气压力值。
9、根据权利要求7所述的玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，其特征在于：所述玻璃池炉(2)底部安设有温度传感器(11)，与程序运算处理单元的数据输入电路组件连接，检测冷却风机构的运行状况，并对鼓泡器(1)运行进行监测。
10、根据权利要求1或9所述的玻璃熔化池炉精密鼓泡装置，其特征在于：所述冷却风机构包括冷却风机、冷却风管、风量控制阀，以及检测鼓泡器工况的温度传感器(11)。
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