SU1223004A1 - Устройство дл управлени тепловым режимом печи-кристаллизатора сиграна - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к промышленности строительных материалов, в частности к стекольной, и может быть использовано на заводах строительного и технического стекла дл  производства изделий из шлако- ситаллов, а также на заводах по производству керамических изделий.

Сущность технического решени  касаетс  производства декоративных стеклокристал- лических материалов, окрашенных по объему в оранжево-коричневый цвет и имеющих включени  поликристаллических агрегатов неправильной формы, иного цвета, чем основна  масса. По своей фактуре этот щлако- ситалл напоминает природные отделочные материалы типа гранита и мрамора, в св зи с чем получил название синтетический гранит или сигран.

Конкретно изобретение касаетс  производства сиграна в печах-кристаллизаторах при автоматическом управлении и регулировании процесса его кристаллизации.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности управлени  и экономи  электроэнергии .

На фиг. 1 изображена температурна  крива  печи-кристаллизатора; на фиг. 2 - температурна  крива  зоны нагрева в момент проталкивани ; на фиг. 3 - температурна  крива  и крива  изменени  подводи- .мой мощности зоны нагрева и выдержки; на фиг. 4 - блок-схема устройства управле- ПИЯ тепловым режимом печи-кристаллизатора сиграна; на фиг. 5 - схема блока управлени ; на фиг. 6 - схема временного блока.

Дл  получени  качественного сиграна необходимо поддерживать строго заданную температурную кривую, котора  по длине печи-кристаллизатора имеет р д зон: зону нагрева I, зону выдержки II, зону нагрева III, зону кристаллизации IV и зону охлаждени  V.

Кажда  зона предполагает наличие свое- го устройства управлени  тепловым режимом печи-кристаллизатора сиграна. Температурна  крива  а соответствует установившемус  режиму работы кристаллизатора сиграна, температурна  крива  5 учитывает изменение температуры за счет вноса и уноса тепла в соответствующих зонах, а температурна  крива  6 - изменение температуры за счет цикличности проталкивани . Кривые 2 и показывают распределение мощности источников электроэнергии вдоль печи в уста- повившемс  режиме и с учетом перераспределени  электроэнергии.

Устройство управлени  тепловым режимом печи-кристаллизатора сиграна содержит датчик 1 температуры, регул тор 2 температуры , блок 3 управлени , временной блок 4 (проталкивани ), датчик 5 проталкивани , тиристорный коммутатор 6 и нагревательный элемент 7.

0

j

0

0

5

В качестве датчика 1 температуры используетс  преобразователь термоэлектрический ТПП-0555, в качестве регул тора 2 температуры - прибор узкопрофильный со световым указателем МВУ 6-К, в качестве датчика 5 проталкивани  - конечный выключатель типа БЗК.

Блок 3 управлени  предназначен дл  управлени  тиристорным ком.мутатором 6 нагревательных элементов 7 с целью поддержани  заданного температурного режима в определенной зоне печи путем изменени  подводимой к нагревательному элементу 7 электроэнергии и состоит (фиг. 5) из понижающего трансформатора 8, выпр мительного моста 9, нуль-органа 10, триггеров 11 - 13, счетчиков 14 и 15 импульсов, инверторов 16-24, схем 25-34 совпадени , схемы ИЛИ 35, усилительного элемента 36, задат- чиков 37-40 соответственно количества импульсов «Норма, «Сдвиг, «Минимум и «Задержка сдвига, диодных оптронов 41 и 42 (остальные элементы имеют вспомога- теьное назначение).

Временной блок 4 (времени проталкивани ) предназначен дл  управлени  работой блока 3 управлени  в зависимости от режима проталкивани  подвижных поддонов в печь кристаллизации и состоит (фиг. 6) из триггеров 43-46, схем 47-50 совпадени , счетчиков 51-59 импульсов, цифровых кодовых переключателей 60 и 61, выполн ющих роль задатчиков времени, и выключател  62 (остальные элементы имеют вспомогательное назначение).

В качестве тиристорного коммутатора (блок 6) использована типова  схема бесконтактного переключательного устройства, выполненного по схеме встречно-параллельного включени  тиристоров, управл емых оптотиристорами.

Применение оптотиристоров позвол ет осуществить гальваническую разв зку между силовыми цеп ми и слаботочной цепью блока 3 управлени .

Устройство работает следующим образом.

Дл  получени  качественного сиграна необходимо поддерживать строго заданную определенную температурную кривую а , котора  соответствует установившемус  режиму работы кристаллизаторов. Специфика работы кристаллизатора заключаетс  в том, что плитки сиграна проход т кристаллизацию на подвижных поддонах, которые с определенным циклом проталкиваютс  вдоль печи. В момент проталкивани  более холодные поддоны зоны с низкой температурой продвигаютс  в зону более высокой температуры , а поддоны из зоны более высокой температуры - в зоны с меньшей температурой. Это приводит к тому, что на участках подъема температурной кривой а.в зонах I и III в момент проталкивани  наблюдаетс  понижение температуры за счет поступлени  в эти зоны менее прогретых поддонов.

На пологих участках температурной кривой а зоны II и IV и в зоне охлаждени  V в момент проталкивани  вноснтс  дополнительное тепло нагретыми поддонами из предыдущей зоны. В этом случае наблюдаетс  повышение температуры. Этот процесс отражаетс  реальной температурной кривой 5.

Кроме того, цикличность проталкивани  приводит к изменени м температурной кривой . Это выражаетс  в по влении пилообразных участков на кривой, т. е. по вл ютс  колебани  температуры в момент проталкивани , и температурна  крива  имеет вид S, например на участке зоны III. Такие пилообразные колебани  кривой в объ сн ютс  также тем, что сигнал изменени  темпера- туры датчика 1 подаетс  через врем  задержки , св занное с его инерционностью.

Поэтому, если в момент очередного проталкивани  в зоны нагрева I и III температурной кривой относительно установившегос  режима подать дополнительное количест- во энергии, компенсирующее потери тепла за счет вноса менее гор чих поддонов, а в зонах III-V подъема температурной кривой 5 снижать приток электроэнергии, то происходит перераспределение энергии из зон II, IV, V в зоны I и III, что при том же расходе энергии может эффективно компенсировать как теплопотери, так и дополнительный внос тепла, и снижение отклонени  реальной температурной кривой 5 от заданной а.

Это происходит следующим образом. Сигнал датчика 1 температуры поступает на регул тор 2 температуры, с выхода которого двухпозиционный сигнал «Минимум-максимум поступает на вход блока 3 управлени , где в зависимости от значени  сигнала температуры в определенной зоне печи проис- ходит изменение задани . Причем в нормальном режиме блок 3 управлени  обеспечивает одно значение подводимой через тиристор- ный коммутатор 6 к нагревательному элементу 7 мощности, а при минимальности значени  температуры в зоне печи проис- ходит увеличение подводимой мощности. При максимальном значении температуры происходит отключение блока 3 управлени  и тиристорного коммутатора б до снижени  температуры к нормальному режиму.

При увеличении времени между проталкивани ми или пропуске одного проталкивани  происходит некоторый перегрев в зонах, дл  устранени  чего уменьшают подводимую мощность. В режиме проталкивани  с датчика 5 проталкивани  на вход временного блока 4 (проталкивани ) проходит сигнал «Проталкива ие, который формирует во временном блоке 4 длительность сигнала «Режим проталкивани  и сигнал «Задержка проталкивани , поступающие в блок 3 управлени . В последнем происходит изменение задани  схем формировани  количества синусоид, проход щих через нагревательный элемент 7 в единицу времени. Команда на

включение тиристорного коммутатора 6 формируетс  в блоке 3 управлени .

Блок 3 управлени  работает следующим образом.

Температурный режим в печи поддерживаетс  нагревательными элементами 7. Количество тепла, выдел емого нагревательным элементом 7, пропорционально подводимой электрической мощности. Напр жение подводимое к нагревательному элементу 7, имеет синусоидальную форму с частотой 50 Гц. Трансформатор 8 понижает это напр жение до уровн  сопр жени  с микросхемами Выпр мленное выпр мительным мостом 9 пониженное напр жение имеет форму синусоидальных импульсов положительной пол рности . Далее начинаетс  подсчет количества импульсов, что равнозначно кусочкам синусоид, подаваемых на тиристорный коммутатор б и далее к нагревательному элементу 7. Условно непрерывна  синусоида подаваемого напр жени  разбиваетс  на равные участки, содержащие по 100 импульсов . Счита  эти импульсы и измен   количество подаваемых импульсов на нагревательный элемент 7 в интервале длиной в 100 импульсов, можно измен ть количество подаваемой электроэнергии.

Подсчет количества подаваемых на нагревательный элемент 7 синусоид в единицу времени осуществл етс  триггером 11 и счетчиками 14 и 15.

Схема работает в двух основных режимах - установившийс  температурный режим в зоне и режим проталкивани .

В установившемс  режиме работа блока 3 управлени  определ етс  регул тором 2 температуры, который, измер   сигнал с термоэлектрического преобразовател , формирует двухпозиционный сигнал «Минимум- максимум, поступающий на оптроны 41 и 42. В режиме, когда температура в зоне печи не отступает от нормы, нет ни сигнала «Минимум , ни сигнала «Максимум. Цепи фотодиодов оптронов 41 и 42 разомкнуты. Схема 25 совпадени  и инвертор 18 формируют сигнал «Норма, который поступает на один из входов схемы 31 совпадени . Счетчики 14 и 15 осуществл ют подсчет импульсов. Количество подаваемых синусоид определ етс  цифровым задатчиком 37 и может измен тьс  от О до 100. В начальный момент работы триггеры 12 и 13 наход тс  в рабочем положении , при котором с выхода триггера 12 через усилительный элемент 16 в тиристорный коммутатор 6 поступает команда на включение нагревательного элемента 7. Как только схема отсчитает в режиме «Норма заданное количество синусоид, на схеме 27 совпадени  при отсутствии запрещающих сигналов собираютс  четыре логические единицы , а на выходе формируетс  импульс сброса, который по цепи инвертор 19 - схема 31 совпадени  - с.хема ИЛИ 35 переключает триггеры 12 и 13. Происходит отключение подаваемой электроэнергии на нагревательный элемент 7. Счетчики 14 и 15 продолжают отсчет импульсов и по окончании сотого импульса сбрасываютс  в нулевое состо ние, а формирователь импульса на элементах 15 и 25 по окончании сотого импульса оп ть переключает триггеры 12 и 13 в рабочее положение. Электроэнерги  начинает поступать на нагревательный элемент 7.

Если температура снижаетс  по какой-то причине в одной из зон печи, то с регул тора 2 температуры на вход диодного оптрона 41 приходит сигнал. Диод оптрона 41 замыкает цепь входа инвертора 17 на корпус. С выхода инвертора 18 идет разрешение на вход схемы 23 совпадени  в цепи регулировани  количества подавае.мых синусоид в режиме минимума. Одновременно с входа инвертора 17 на входы схем 18 и 30 совпадени  в цеп х режимов «Проталкивание и «Задержка проталкивани  поступает запрет на эти режимы. Счет и дешифрирование количества импульсов аналогичен режиму «Норма и происходит по цепи 14-15-39- -29-21-33. Если количество подаваемых элементарных синусоид в режиме «Нор.ма, например, равно 60 в единицу времени, то в режиме «Минимум можно задать 60- 100. По достижении нормального температурного режима цепь режима «Минимум отключаетс  и оп ть включаетс  режим «Норма.

Если температура достигает максимума, то сигнал «О с диода оптрона 42 блокирует переключение триггеров 12 и 13 и подача электроэнергии на нагревательный элемент 7 временно прекращаетс  до восстановлени  нормального режима.

В момент проталкивани  поддонов или вагонеток в печь в различных зонах начинает мен тьс  температурный режим. В одних зонах нужно снизить на врем  переходного процесса количество подаваемой электроэнергии , а в других увеличить. Это осуш,еств- л етс  схемой режима «Прота.ткивание, состо щей из задатчика 38, схемы 28 совпадени , инверторов 20 и 24, схемы 32 совпадени . В момент проталкивани  с временного блока 4 на вход инвертора 24 приходит сигнал «Проталкивание, который включает цепь режима «Проталкивание и блокирует цепь режима «Норма. Если в момент проталкивани  требуетс  увеличить приток электроэнергии на нагревательный элемент 7, то задатчик 38 ставитс  в положение, например , 70-80. По окончании переходного процесса режим «Проталкивание отключаетс  с временного блока 4. Если требуетс  снижение мощности, то задатчик 38 ставитс  в положение 40-30. Одна и та же схе.ма примен етс  дл  разных зон температурной кривой и может компенсировать дополни0

0

5

тельный внос или унос тепла в момент проталкивани . Это позвол ет осуществл ть перераспределение электроэнергии и тепла внутри печи и стабилизировать температур- 5 пую кривую.

Режим «Задержка проталкивани  определ етс  сигналом «Задержка проталкивани  с временного блока 4 и осуществл етс  цепью задатчик 40 - схема 30 совпадени  - инверторы 22 и 23 - схема 34 совпадени .

В этом режиме с помощью задатчика 40 осуществл етс  снижение расхода электроэнергии , подаваемой на нагревательный элемент 7, относительно режима «Норма. 5Все режимы включаютс , отключаютс 

и блокируют друг друга автоматически и позвол ют в большом диапазоне от О до 100% регулировать мощность, подаваемую на нагревательный элемент 7.

Временной блок 4 проталкивани  работает следующим образом.

В исходном состо нии триггеры 43, 44 и 45, 46 наход тс  в таком положении, что нулевые сигналы «Проталкивание и «Задержка проталкивани  отсутствуют. Выключатель 62 должен быть замкнут. Он размыкаетс  лишь в процессе наладки и вывода печи на режим. С приходом сигнала «О с датчика 5 проталкивани  триггеры 43 и 44 переключаютс , формиру  сигнал «Проталкивание , который поступает в блок 3. Одновременно даетс  разрешение на счет счетчикам 51-54. Так как сигнал с датчика 5 имеет форму кратковременного импульса, то он в момент проталкивани  сбрасывает в нулевое состо ние и счетчики 56-59, а потом дает разрешение им на счет. Счет времени осуществл етс  путем пересчета частоты 50 Гц, поступающей с блока 3.

Задатчики 60 и 61 времени дешифрируют состо ни  счетчиков 53 и 54 и по окончании заданного времени схема 50 совпадени 

0 формирует импульс сброса, который приводит схему формировани  сигнала «Проталкивание в исходное состо ние. Сигнал «Проталкивание в блоке 3 измен ет количество синусоид, подаваемых на нагревательный элемент 17, либо в сторону уменьщени , либо в сторону увеличени  в зависимости от того, в какую зону происходит внос или унос тепла. Длительность сигнала «Проталкивание в разных зонах может быть разной. После окончани  сигнала «Проталкивание, компенсирующего изменение теплового режима в момент проталкивани , схема блока 3 приходит в состо ние, определ емое регул тором 2 температуры. В случае, если по технологическим причинам происходит задержка проталкивани , что означает, например,

5 пропуск одного или двух проталкиваний, временной блок 4 формирует сигнал «Задержка проталкивани . Этот сигнал формируетс  по цепи счетчики 55-59 - схема 49

0

совпадени  - триггеры 45 и 46. Счетчики осуществл ют пересчет частоты 10 Гц с выхода схемы 47 совпадени , и через врем  больше одного или двух циклов проталкивани  на выходе схемы 49 совпадени  формируетс  импульс, который переключает триггеры 45 и 46. Если очередное проталкивание осуществл етс  воврем , то импульс с датчика 5 проталкивани  сбрасывает счетчики в нулевое состо ние и переключает триггеры 45 и 46 в исходное состо ние. Отсчет времени между проталкивани ми начинаетс  снова. Сигнал «Задержка проталкивани  в блоке 3 управлени  измен ет коли

чество синусоид, подаваемых на нагревательный элемент 7, в сторону уменьшени . Устройство обеспечивает широкий диапазон регулировани  температуры в каждой зоне печи, стабилизацию теплового режима печи кристаллизатора в режиме проталкивани , экономию электроэнергии за счет перераспределени  электрической мощности из зон выдержки и охлаждени  в зоны нагрева и за счет снижени  подаваемой мощности в режиме задержки проталкивани , повышает качество выпускаемых изделий за счет более точного поддержани  температурной кривой.

f-

(риг.г

Фиг.З

0 0

/

ФигЛ

В блок f

С регул тора , г

Сблока

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ ПЕЧИ

   КРИСТАЛЛИЗАТОРА СИГРАНА, содержащее регулятор температуры с датчиком, тиристорный коммутатор в цепи питания нагревательного элемента печи и датчик проталкивания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности управления и экономии электроэнергии, в него введены блок управления и временной блок, причем выход регулятора температуры подключен к одному входу блока управления, другой вход которого соединен с выходом временного блока, один вход которого соединен с датчиком проталкивания, а другой — с одним выходом блока управления, другой выход которого соединен с входом тиристорного коммутатора.

   фиг. 1