CN2888384Y

CN2888384Y - 一种梭式窑的半自动控制装置

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Publication number: CN2888384Y
Application number: CN 200620023559
Authority: CN
Inventors: 刘培新; 殷培义
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2016-02-17

Abstract

一种梭式窑的半自动控制装置，属窑炉控制领域。包括窑炉体、燃烧器和排烟风机，其特征是设置窑内压力自动控制单元和温度半自动控制单元；其压力自动控制单元包括一组依次连接的压力检测组件、窑压运行曲线生成及窑压控制组件和变频控制组件；其温度半自动控制单元包括一组依次连接的温度检测组件、烧成温度曲线生成及温度比较组件和报警组件，在窑体各窑段上分别设置一组温度半自动控制单元。其系统构成简洁，能适应对温度要求相对严格的烧成工艺，方便人工操作，对人工烧成控制操作能起到提示和监控作用，有助于降低生产消耗，提高产品的烧成一致性和产品质量，整套设备的一次性投资较少，易于为用户所接受。可广泛用于各种梭式窑的控制领域。

Description

一种梭式窑的半自动控制装置

技术领域

本实用新型属于工业窑炉的控制装置领域，尤其涉及一种用于梭式窑的控制装置。

背景技术

工业窑炉主要包括隧道窑，辊道窑，推板窑，网带式窑，升降窑和梭式窑。

梭式窑作为一种间歇性窑炉，具有占地少、一次性投资少、生产灵活等优点，因而受到广大的中小型陶瓷企业的青睐，被广泛地使用于艺术陶瓷、日用陶瓷、建筑陶瓷、特种陶瓷、耐火材料、金属热处理行业和化工物料的烧成、焙烧和干燥，还可以用来烧结玻璃。

就陶瓷的烧结工程而言，对梭式窑的烧成控制提出了以下要求：

1.由于陶瓷是一种硅酸盐材料，特别是在晶型转换剧烈的阶段，要求温度的升降应该是渐进的，一般不允许突升猛降；

2.由于不同的“气氛”(即窑内的燃烧状态，下同)会影响陶瓷产品的色泽，所以对“气氛”要求比较严格；

3.陶瓷产品烧成依据配方要求不同温度段，升温速率也不尽相同。

由此可见梭式窑的控制主要是“气氛”和温度的控制，在实际应用中温度的控制主要是调节烧嘴的燃烧和助燃风的流量或压力，“气氛”的控制主要是调节火焰性质和窑内压力，因而梭式窑控制系统涉及温度和压力的采集、温度的控制、风机动作和变频调节。

现有的梭式窑烧成装置，从控制系统的角度讲，大体可分为全自动控制和人工控制两种：

(A).全自动控制窑炉，其是由机电设备部分和热工控制部分组成的，其控制系统主要包括温度和压力检测单元、数据转换单元、烧成曲线设定生成单元、控制单元、数据输出单元、执行单元、反馈比较单元和安全联锁单元等，其生产工艺曲线和机电设备联锁保护控制都是自动来完成的，其烧成控制过程无须专业水平的人员进行操作。

全自控窑炉无论在使用性能和控制性能上都是比较完善和优越的，但其控制系统结构较复杂，设备安装、维护、维修工作量大，所需的备品备件品种繁杂，整套设备的一次性投资很大，生产或维持运行的成本较高，非一般中小企业所能承受。

(B).人工控制窑炉，其所有的机电动作和烧成温度、压力都是由操作人员来完成的，其控制过程主要为操作人员根据各种仪表的检测、显示结果，通过手动控制来调节各机电设备，根据工作经验和产品烧成需要，通过人工调节烟囱闸板开度、助燃空气及燃气的进气量等各种工作参数，来达到控制窑内温度及压力的目的，其烧成质量的好坏完全取决于操作人员的水平高低，整个操作过程中对操作人员的水平要求很高，必须非常熟练的掌握整个生产工艺，能及时处理出现的各种问题。

由于温度与压力相互影响非常大，人工操作往往因为烧成控制不当而造成燃料消耗量过大、产品质量差、各窑烧制的产品参差不齐等后果。

但是这种窑炉的造价比较低，易于为一般中小企业所接受。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种梭式窑的半自动控制装置，其系统构成简洁，能适应对温度要求相对严格的烧成工艺，方便人工操作，对人工烧成控制操作能起到提示和监控作用，有助于降低生产消耗，提高产品的烧成一致性和产品质量，制造成本较低，整套设备的一次性投资较少，易于为用户所接受。

本实用新型的技术方案是：提供一种梭式窑的半自动控制装置，包括由多个窑段构成的窑炉体、设置在窑炉体上的燃烧器和设置在窑炉烟道上的排烟风机，其燃烧器经手动调节阀分别与助燃风机和燃烧介质源管道连接，其特征是：设置窑内压力自动控制单元和温度半自动控制单元；其压力自动控制单元至少包括一组依次连接的用于检测窑内压力的压力检测组件、用于生成预定的窑压运行曲线并可监控实际窑压运行状况的窑压运行曲线生成及窑压控制组件和用于控制排烟风机运行状态的变频控制组件；其温度半自动控制单元至少包括一组依次连接的用于检测窑内温度的温度检测组件、用于生成预定的烧成温度曲线并可监控实际温度运行状况的烧成温度曲线生成及温度比较组件和用于发出窑温超出偏差警报的报警组件。

其中，所述的压力或温度检测组件设置在窑体内或窑体上。

其压力或温度检测组件为压力或温度传感器；其变频控制组件为通用变频器；其报警组件为常规的声、光报警装置。

其所述的窑压运行曲线生成及窑压控制组件包括用于生成预定窑压运行曲线和监控实际窑压运行状况的第一AI人工智能工业调节器；第一AI人工智能工业调节器根据输入的设定参数生成窑压运行曲线，并根据窑压运行曲线得到与某一时刻对应的压力设定值，将压力检测组件所检测到的窑压实际值与此时的压力设定值进行运算，根据运算结果通过变频控制组件来控制排烟风机的运行参数，调节排烟量的大小，达到调控窑内压力的目的。

其所述的烧成温度曲线生成及温度比较组件包括用于生成烧成温度曲线和监控实际温度运行状况的第二AI人工智能工业调节器；第二AI人工智能工业调节器根据输入的设定参数生成烧成温度曲线和报警参数值，并根据烧成温度曲线得到与某一时刻对应的温度设定值，将温度检测组件所检测到的窑内温度实际值与此时的温度设定值进行数据比较，并判断其是否超出偏差范围，“否”则返回继续比较，“是”则通过报警组件发出警报信号，提醒操作人员及时调整燃烧器的工作状态。

更进一步地，在所述窑体的各个窑段上分别设置一组温度半自动控制单元。

与现有技术比较，本实用新型的优点是：

1.采用压力自动控制和利用烧成温度曲线对操作人员进行提示的技术方案，既可降低整套控制系统的复杂程度和制造成本，又可充分发挥操作人员的主观能动性，一方面保证了基本的控温精度，另一方面又可满足烧成质量，有助于降低生产消耗，提高产品的烧成一致性和产品质量；

2.整个系统构成简洁，工作可靠性高，便于维护，降低了对操作、维修人员的技术要求；

3.整套设备的一次性投资较少，便于推广，易于为用户所接受。

附图说明

图1是本实用新型的控制系统方框图；

图2是控制系统中窑压运行曲线生成及窑压控制组件和烧成温度曲线生成及温度比较组件的连接线路图；

图3为窑内压力自动控制单元的工作流程图；

图4为温度半自动控制单元的工作流程图。

图中1为梭式窑，2为燃烧器，3为窑炉烟道，4为排烟风机，5为助燃风机，7为燃烧介质源，6和8为手动调节阀，9为压力传感器，10为窑压运行曲线生成及窑压控制组件，11为变频器，12为温度传感器，13为烧成温度曲线生成及温度比较组件，14为声、光报警装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

图1中，本实用新型包括窑炉体1、设置在窑炉体上的燃烧器2和设置在窑炉烟道3上的排烟风机4，其燃烧器经手动调节阀6和8分别与助燃风机5和燃烧介质源7管道连接，本技术方案的发明点在于设置了窑内压力自动控制单元和温度半自动控制单元；其压力自动控制单元包括一组依次连接的用于检测窑内压力的压力检测组件9、用于生成预定的窑压运行曲线并可监控实际窑压运行状况的窑压运行曲线生成及窑压控制组件10和用于控制排烟风机运行状态的变频控制组件11；其温度半自动控制单元至少包括一组依次连接的用于检测窑内温度的温度检测组件12、用于生成预定的烧成温度曲线并可监控实际温度运行状况的烧成温度曲线生成及温度比较组件13和用于发出窑温超出偏差警报的报警组件14。

其中，压力或温度检测组件设置在窑体内或窑体上。

压力或温度检测组件为压力或温度传感器；变频控制组件为通用变频器；报警组件为常规的声、光报警装置。

其所述的窑压运行曲线生成及窑压控制组件包括用于生成预定窑压运行曲线和监控实际窑压运行状况的第一AI人工智能工业调节器。

第一AI人工智能工业调节器根据输入的设定参数生成窑压运行曲线，并根据窑压运行曲线得到与某一时刻对应的压力设定值，将压力检测组件所检测到的窑压实际值与此时的压力设定值进行运算，根据运算结果通过变频控制组件来控制排烟风机的运行参数，调节排烟量的大小，达到调控窑内压力的目的。

其烧成温度曲线生成及温度比较组件包括用于生成烧成温度曲线和监控实际温度运行状况的第二AI人工智能工业调节器。

第二AI人工智能工业调节器根据输入的设定参数生成烧成温度曲线和报警参数值，并根据烧成温度曲线得到与某一时刻对应的温度设定值，将温度检测组件所检测到的窑内温度实际值与此时的温度设定值进行数据比较，并判断其是否超出偏差范围，“否”则返回继续比较，“是”则通过报警组件发出警报信号，提醒操作人员及时调整燃烧器的工作状态。

更进一步地，在窑体的各个窑段上分别设置一组温度半自动控制单元，以分别控制窑炉各段的炉温。

图2中，窑压运行曲线生成及窑压控制组件和烧成温度曲线生成及温度比较组件均由AI人工智能工业调节器TC₁～TC_XXX构成。

其中TC₁为窑压运行曲线生成及窑压控制组件(即第一AI人工智能工业调节器，下同)，其压力检测组件(图中未示出)设置在窑体内，其输出信号与AI人工智能工业调节器的1、2端子连接，AI人工智能工业调节器的16端子与继电器KA1的控制线圈连接，继电器KA1的触点与信号灯D1连接，同时其触点还与变频器的控制信号输出端连接(图中未示出)。

TC₂～TC_XXX为多组烧成温度曲线生成及温度比较组件(即第二AI人工智能工业调节器，下同)，其温度检测组件分别设置在窑体的各个窑段上，各温度检测组件的输出信号分别与各AI人工智能工业调节器的2、3端子对应连接，各AI人工智能工业调节器的16端子分别与继电器KA₂～KA_XX的控制线圈对应连接，各AI人工智能工业调节器的19端子分别与继电器KA₃～KA_YY的控制线圈对应连接；以TC2为例，继电器KA₂的触点与信号灯D2连接，继电器KA3₂的触点与信号灯D3连接，用以显示温度高、低限报警信号。

AI人工智能工业调节器，适合温度、压力、流量、液位、湿度等的精确控制，通用性强，采用先进的模块化结构，可提供丰富的输入/输出规格。也就是说，同样一个仪表，设置参数不同，其功能也就不同。使用人工智能调节算法，无超调，具备自整定(AT)功能，是一种技术先进的免维护仪表。

AI仪表的参数可以预先配置好，即在使用前可以对其输入/输出规格及功能参数进行预设置。例如，用来检测、控制温度的仪表，已对它的上限报警，下限报警，正偏差报警，负偏差报警，回差，控制方式，输入规格(如设为21，表示用Pt₁₀₀铂电阻温度计测量温度)，输出方式(如2～20mA线性电流输出)，通讯地址等进行预设置，以便于操作者的使用。

AI工业调节器可在COMM位置安装S或S₄型RS-485通讯接口模块，通过计算机可实现对仪表的各项操作及功能。计算机需要加一个RS232C/RS485转换器，无中继时最多可直接连接64台仪表，加RS485中继器后最多可连接100台仪表。

仪表采用AIBUS通讯协议，数据采用16位求和校验，可确保通讯数据的正确可靠，AI仪表在通讯方式下可与上位计算机构成AIFCS系统。仪表在上位计算机，通讯接口或线路发生故障时，仍能保持仪表本身的正常工作。

上述的AI人工智能工业调节器可以选择深圳桑普电子仪表有限公司、厦门宇电自动化科技有限公司或北京宇龙仪器仪表有限公司的AI-50XX/70XX/80XX系列产品。

图3中，压力自动控制单元的工作流程为：

1.将窑压曲线的相关参数输入至第一AI人工智能工业调节器中；

2.设定第一AI人工智能工业调节器的相关仪表参数；

3.第一AI人工智能工业调节器运行生成窑压曲线；

4.第一AI人工智能工业调节器根据窑炉的运行时间生成对应某一时刻的设定压力值；

5.第一AI人工智能工业调节器中的程序控制器将压力传感器检测到的实际窑压与设定压力值进行比较运算；

6.根据比较运算结果输出控制信号至控制排烟风机运行的变频器控制端；

7.通过调节排烟风机的转速，来控制其排烟量的大小；

8.达到自动控制窑内压力大小的最终目的。

在上述技术方案中，窑炉压力的控制采用自动控制。

压力自动控制的确定，对保证温度控制的稳定，燃料消耗能量的降低，对料跺烧成的均匀性具有重要意义。

在图4中，温度半自动控制单元的工作流程为：

1.将烧成温度曲线的相关参数输入至第二AI人工智能工业调节器中；

2.设定第二AI人工智能工业调节器的相关报警参数；

3.第二AI人工智能工业调节器运行生成烧成温度曲线；

4.第二AI人工智能工业调节器根据窑炉的运行时间生成对应某一时刻的温度设定值；

5.第一AI人工智能工业调节器中的程序控制器将温度传感器检测到的实际温度与温度设定值进行数据比较并进行超差判断；

6.当数据未发生超差时，返回继续比较；

7.当数据发生超差时，发出超差报警信号；

8.输出声、光报警信号，提醒操作人员及时调整手动燃烧器的工作状态。

上述技术方案的特点是人工通过仪表面板的键盘设定烧成工艺的烧成温度曲线，将其储存在仪表的存储器里；当系统开始运行后，窑炉烧成曲线的设定温度随着时间的变化，也逐步的按照预定的升/降温斜率进行变化；窑内温度传感器将温度信号转换为模拟信号送至仪表的输入端，仪表将信号模/数转换通过仪表的面板显示输出；现场操作人员根据预定的烧成温度曲线进行温度的手动调节，藉此来保证窑内温度的半自动控制。

采用有方向性的提醒(指对温度的超差是正向超差还是负向超差)，以便于操作人员进行正确的烧嘴燃烧能力(或功率)的调节。

由于本实用新型采用了压力自动控制和温度的半自动控制的技术方案，既可降低整套控制系统的复杂程度和制造成本，又可充分发挥操作人员的主观能动性，一方面保证了基本的控温精度，另一方面又可满足烧成质量，有助于降低生产消耗，提高产品的烧成一致性和产品质量；同时，整个系统构成简洁，工作可靠性高，便于维护，降低了对操作、维修人员的技术要求；此外，整套设备的一次性投资较少，便于推广，易于为用户所接受。

本实用新型可广泛用于各种梭式窑的控制领域。

Claims

1.一种梭式窑的半自动控制装置，包括由多个窑段构成的窑炉体、设置在窑炉体上的燃烧器和设置在窑炉烟道上的排烟风机，其燃烧器经手动调节阀分别与助燃风机和燃烧介质源管道连接，其特征是：

设置窑内压力自动控制单元和温度半自动控制单元；

其压力自动控制单元至少包括一组依次连接的用于检测窑内压力的压力检测组件、用于生成预定的窑压运行曲线并可监控实际窑压运行状况的窑压运行曲线生成及窑压控制组件和用于控制排烟风机运行状态的变频控制组件；

其温度半自动控制单元至少包括一组依次连接的用于检测窑内温度的温度检测组件、用于生成预定的烧成温度曲线并可监控实际温度运行状况的烧成温度曲线生成及温度比较组件和用于发出窑温超出偏差警报的报警组件。

2.按照权利要求1所述的梭式窑的半自动控制装置，其特征是所述的压力或温度检测组件设置在窑体内或窑体上。

3.按照权利要求1所述的梭式窑的半自动控制装置，其特征是所述的压力或温度检测组件为压力或温度传感器。

4.按照权利要求1所述的梭式窑的半自动控制装置，其特征是所述的窑压运行曲线生成及窑压控制组件包括用于生成预定窑压运行曲线和监控实际窑压运行状况的第一AI人工智能工业调节器。

5.按照权利要求1所述的梭式窑的半自动控制装置，其特征是所述的变频控制组件为通用变频器。

6.按照权利要求1所述的梭式窑的半自动控制装置，其特征是所述的烧成温度曲线生成及温度比较组件包括用于生成烧成温度曲线和监控实际温度运行状况的第二AI人工智能工业调节器。

7.按照权利要求1所述的梭式窑的半自动控制装置，其特征是所述的报警组件为常规的声、光报警装置。

8.按照权利要求1所述的梭式窑的半自动控制装置，其特征是在所述窑体的各个窑段上分别设置一组温度半自动控制单元。