Устройство для управления тепловым режимом печи кристаллизатора сиграна

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОткРытии(71) Борская специализированная проектно- конструкторская технологическая организация Стеклоавтоматика(56) Авторское свидетельство СССР731244, кл. Г 27 В 9/40, 1977.Печь-кристаллизатор сиграна, модель КПС. Техническая документация БСПКТО Стеклоавтоматика, 1980.(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ РЕЖИМОМ ПЕЧИ, ЯО 1223004 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.5 1 О 15 20 Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к стекольной, и может быть использовано на заводах строительного и технического стекла для производства изделий из шлакоситаллов, а также на заводах по производству керамических изделий.Сугцность технического решения касается производства декоративных стеклокристаллических материалов, окрашенных по объему в оранжево-коричневый цвет и имеющих включения поликристаллических агрегатов неправильной формы, иного цвета, чем основная масса. По своей фактуре этот шлакоситалл напоминает природные отделочные материалы типа гранита и мрамора, в связи с чем получил название синтетический гранит или сигран.Конкретно изобретение касается производства сиграна в печах-кристаллизаторах при автоматическом управлении и регулировании процесса его кристаллизации. Целью изобретения является повышение точности управления и экономия электроэнергии.На фиг. 1 изображена температурная кривая печи-кристаллизатора; на фиг. 2 - температурная кривая зоны нагрева в момент проталкивания; на фиг. 3 - температурная кривая и кривая изменения подводимой мощности зоны нагрева и выдержки; на фиг, 4 - блок-схема устройства управления тепловым режимом печи-кристаллизатора сиграна; на фиг. 5 - схема блока управления; на фиг. 6 - схема временного блока.Для получения качественного сиграна необходимо поддерживать строго заданную температурную кривую, которая по длине печи-кристаллизатора имеет ряд зон: зону нагрева 1, зону выдержки 11, зону нагрева 111, зону кристаллизации 17 и зону охлаждения Ъ.Каждая зона предполагает наличие своего устройства управления тепловым режимом печи-кристаллизатора сиграна. Температурная кривая а соответствует установившемуся режиму работы кристалл изатора сиграна, температурная кривая О учитывает изменение температуры за счет вноса и уноса тепла в соответствующих зонах, а температурная кривая б - изменение температуры за счет цикличности проталкивания. Кривые 2 и д показывают распределение мощности источников электроэнергии вдоль печи в установившемся режиме и с учетом перераспределения электроэнергии.Устройство управления тепловым режимом печи-кристаллизатора сиграна содержит датчик 1 температуры, регулятор 2 температуры, блок 3 управления, временной блок 4 (проталкивания), датчик 5 проталкивания, тиристорный коммутатор 6 и нагревательный элемент 7. 25 30 35 40 45 50 55 В качестве датчикатемпературы используется преобразователь термоэлектрический ТПП, в качестве регулятора 2 температуры - прибор узкопрофильный со световым указателем МВУ 6-К, в качестве датчика 5 проталкивания - конечный выключатель типа БЗК.Блок 3 управления предназначен для управления тиристорным коммутатором 6 нагревательных элементов 7 с целью поддержания заданного температурного режима в определенной зоне печи путем изменения подводимой к нагревательному элементу 7 электроэнергии и состоит (фиг. 5) из понижающего трансформатора 8, выпрямитель- ного моста 9, нуль-органа 10, триггеров 11 - 13, счетчиков 14 и 15 импульсов, инверторов 6 - 24, схем 25 - 34 совпадения, схемы ИЛИ 35, усилительного элемента 36, задатчиков 37 - 40 соответственно количества импульсов Норма, Сдвиг, Минимум и Задержка сдвига, диодных оптронов 4 и 42 (остальные элементы имеют вспомогатеьное назначение).Временной блок 4 (времени проталкивания) предназначен для управления работой блока 3 управления в зависимости от режима проталкивания подвижных поддонов в печь кристаллизации и состоит (фиг. 6) из триггеров 43 - 46, схем 47 - 50 совпадения, счетчиков 51 - 59 импульсов, цифровых кодовых переключателей 60 и 61, выполняющих роль задатчиков времени, и выключателя 62 (остальные элементы имеют вспомогательное назначение).В качестве тиристорного коммутатора (блок 6) использована типовая схема бесконтактного переключательного устройства, выполненного по схеме встречно-параллельного включения тиристоров, управляемых оптотиристорами,Применение оптотиристоров позволяет осуществить гальваническую развязку между силовыми цепями и слаботочной цепью блока 3 управления.Устройство работает следующим образом.Для получения качественного сиграна необходимо поддерживать строго заданную определенную температурную кривую а, которая соответствует установившемуся режиму работы кристаллизаторов. Специфика работы кристаллизатора заключается в том, что плитки сиграна проходят кристаллизацию на подвижных поддонах, которые с определенным циклом проталкиваются вдоль печи. В момент проталкивания более холодные поддоны зоны с низкой температурой продвигаются в зону более высокой температуры, а поддоны из зоны более высокой температуры - в зоны с меньшей температурой. Это приводит к тому, что на участках подьема температурной кривой а в зонах 1 и 111 в момент проталкивания наблюдается понижение температуры за счет поступления в эти зоны менее прогретых поддонов.На пологих участках температурной кривой а зоны 11 и 1 Ч и в зоне охлаждения Чв момент проталкивания вносится дополнительное тепло нагретыми поддонами из предыдущей зоны. В этом случае наблюдаетсяповышение температуры. Этот процесс отражается реальной температурной кривой Г.Кроме того, цикличность проталкиванияприводит к изменениям температурной кривой. Это выражается в появлении пилообразных участков на кривой, т. е. появляютсяколебания температуры в момент проталкивания, и температурная кривая имеет вид д,например на участке зоны 111. Такие пилообразные колебания кривой о объясняютсятакже тем, что сигнал изменения температуры датчика 1 подается через время задержки, связанное с его инерционностью,Поэтому, если в момент очередного проталкивания в зоны нагрева 1 и 111 температурной кривой относительно установившегося режима подать дополнительное количество энергии, компенсирующее потери теплаза счет вноса менее горячих поддонов, а в зонах 111 в подъема температурной кривой Уснижать приток электроэнергии, то происходит перераспределение энергии из зон 11, 1 Ч,Ч в зоны 1 и 111, что при том же расходеэнергии может эффективно компенсироватькак теплопотери, так и дополнительный вностепла, и снижение отклонения реальной температурной кривой Е от заданной а.Это происходит следующим образом,Сигнал датчика 1 температуры поступает нарегулятор 2 температуры, с выхода которого двухпозиционный сигнал Минимум-максимум поступает на вход блока 3 управления, где в зависимости от значения сигналатемпературы в определенной зоне печи происходит изменение задания, Причем в нормальном режиме блок 3 управления обеспечиваетодно значение подводимой через тиристорный коммутатор 6 к нагревательному элементу 7 мощности, а при минимальностизначения температуры в зоне печи происходит увеличение подводимой мощности.При максимальном значении температурыпроисходит отключение блока 3 управленияи тиристорного коммутатора 6 до снижениятемпературы к нормальному режиму.При увеличении времени между протал 45киваниями или пропуске одного проталкивания происходит некоторый перегрев в зонах,для устранения чего уменьшают подводимуюмощность. В режиме проталкивания с датчика 5 проталкивания на вход временногоблока 4 (проталкивания) проходит сигналПроталкивание, который формирует вовременном блоке 4 длительность сигналаРежим проталкивания и сигнал Задержкапроталкивания, поступающие в блок 3 управления. В последнем происходит изменение 55задания схем формирования количествасинусоид, проходящих через нагревательныйэлемент 7 в единицу времени. Команда на включение тиристорного коммутатора 6 формируется в блоке 3 управления.Блок 3 управления работает следующим образом.Температурный режим в печи поддерживается нагревательными элементами 7. Количество тепла, выделяемого нагревательным элементом 7, пропорционально подво- димой электрической мощности. Напряжение, подводимое к нагревательному элементу 7, имеет синусоидальную форму с частотой 50 Гц. Трансформатор 8 понижает это напряжение до уровня сопряжения с микросхемами, Выпрямленное выпрямительным мостом 9 пониженное напряжение имеет форму синусоидальных импульсов положительной полярности. Далее начинается подсчет количества импульсов, что равнозначно кусочкам синусоид, подаваемых на тиристорный коммутатор 6 и далее к нагревательному элементу 7. Условно непрерывная синусоида подаваемого напряжения разбивается на равные участки, содержащие по 100 импульсов. Считая эти импульсы и изменяя количество подаваемых импульсов на нагревательный элемент 7 в интервале длиной в 100 импульсов, можно изменять количество подаваемой электроэнергии.Подсчет количества подаваемых на нагревательный элемент 7 синусоид в единицу времени осуществляется триггером 11 и счетчиками 4 и 15. Схема работает в двух основных режимах - установившийся температурный режим в зоне и режим проталкивания.В установившемся режиме работа блока 3 управления определяется регулятором 2 температуры, который, измеряя сигнал с термоэлектрического преобразователя, 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 фото- диодов оптронов 41 и 42 разомкнуты. Схема 25 совпадения и инвертор 18 формируют сигнал Норма, который поступает на один из входов схемы 31 совпадения. Счетчики 14 и 15 осуществляют подсчет импульсов. Количество подаваемых синусоид определяется цифровым задатчиком 37 и может изменяться от 0 до 100. В начальный момент работы триггеры 12 и 13 находятся 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 совпадения при отсутствии запрешающих сигналов собираются четыре логические единицы, а на выходе формируется импульс сброса, который по цепи инвертор 19 схема 3 совпадения - схема ИЛИ 35 пере 122300415 ключает триггеры 12 и 13. Происходит отключение подаваемой электроэнергии на нагревательный элемент 7. Счетчики 14 и 15 продолжают отсчет импульсов и по окончании сотого импульса сбрасываются в нулевое состояние, а формирователь импульса на элементах 15 и 25 по окончании сотого импульса опять переключает триггеры 12 и 13 в рабочее положение. Электроэнергия начинает поступать на нагревательный элемент 7. Если температура снижается по какой-то причине в одной из зон печи, то с регулятора 2 температуры на вход диодного оптрона 41 приходит сигнал. Диод оптрона 41 замыкает цепь входа инвертора 1 на корпус. С выхода инвертора 18 идет разрешение на вход схемы 23 совпадения в цепи регулирования количества подаваемых синусоид в режиме минимума. Одновременно с входа инвертора 17 на входы схем 18 и 30 совпадения в цепях режимов Проталкивание и Задержка проталкивания 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 Норма, например, равно 60 в единицу времени, то в режиме Минимум можно задать 60 - 100. По достижении нормального температурного режима цепь режима Минимум отключается и опять включается режим Норма.Если температура достигает максимума, то сигнал 0 с диода оптрона 42 блокирует переключение триггеров 12 и 13 и подача электроэнергии на нагревательный элемент 7 временно прекращается до восстановления нормального режима. В момент проталкивания поддонов или вагонеток в печь в различных зонах начинает меняться температурный режим. В одних зонах нужно снизить на время переходного процесса количество подаваемой электроэнергии, а в других увеличить, Это осуществляется схемой режима Проталкивание, состоящей из задатчика 38, схемы 28 совпадения, инверторов 20 и 24, схемы 32 совпадения. В момент проталкивания с временного блока 4 на вход инверторг 24 приходит сигнал Проталкивание, который включает цепь режима Проталкивание и блокирует цепь режима Норма. Если в момент проталкивания требуется увеличить приток электроэнергии на нагревательный элемент 7, то задатчик 38 ставится в положение, например, 70 - 80. По окончании переходного процесса режим Проталкивание отключается с временного блока 4. Если требуется снижение мощности, то задатчик 38 ставится в положение 40 - 30. Одна и та же схема применяется для разных зон температурной кривой и может компенсировать дополни 2) 25 30 35 4 О 45 50 55 тельный внос или унос тепла в момент проталкивания. Это позволяет осуществлять перераспределение электроэнергии и тепла внутри печи и стабилизировать температурную кривую.Режим Задержка проталкивания определяется сигналом Задержка проталкивания с временного блока 4 и осуществляется цепью задатчик 40 - схема 30 совпадения - инверторы 22 и 23 - схема 34 совпадения.В этом режиме с помощью задатчика 40 осуществляется снижение расхода электроэнергии, подаваемой на нагревательный элемент 7, относительно режима Норма.Все режимы включаются, отключаются и блокируют друг друга автоматически и позволяют в большом диапазоне от 0 до 100 регулировать мощность, подаваемую на нагревательный элемент 7. Временной блок 4 проталкивания работает следующим образом.В исходном состоянии триггеры 43, 44 и 45, 46 находятся в таком положении, что нулевые сигналы Проталкивание и Задержка проталкивания отсутствуют. Выключатель 62 должен быть замкнут. Он размыкается лишь в процессе наладки и вывода печи на режим. С приходом сигнала О с датчика 5 проталкивания триггеры 43 и 44 переключаются, формируя сигнал Проталкивание, который поступает в блок 3. Одновременно дается разрешение на счет счетчикам 51 54. Так как сигнал с датчика 5 имеет форму кратковременного импульса, то он в момент гроталкивания сбрасывает в нулевое состояние и счетчики 56 - 59, а потом дает разрешение им на счет. Счет времени осуществляется путем пересчета частоты 50 Гц, поступающей с блока 3.Задатчики 60 и 61 времени дешифрируют состояния счетчиков 53 и 54 и по окончании заданного времени схема 50 совпадения формирует импульс сброса, который приводит схему формирования сигнала Проталкивание в исходное состояние. Сигнал Проталкивание в блоке 3 изменяет количество синусоид, подаваемых на нагревательный элемент 17, либо в сторону уменьшения, либо в сторону увеличения в зависимости от того, в какую зону происходит внос или унос тепла, Длительность сигнала Проталкивание в разных зонах может быть разной. После окончания сигнала Проталкивание, компенсирующего изменение теплового режима в момент проталкивания, схема блока 3 приходит в состояние, определяемое регулятором 2 температуры. В случае, если по технологическим причинам происходит задержка проталкивания, что означает, например, пропуск одного или двух проталкиваний, временной блок 4 формирует сигнал Задержка проталкивания. Этот сигнал формируется по цепи счетчики 55 - 59 - схема 491223004 иг,совпадения - триггеры 45 и 46. Счетчики осуществляют пересчет частоты 1 О Гц с выхода схемы 47 совпадения, и через время больше одного или двух циклов проталкивания на выходе схемы 49 совпадения формируется импульс, который переключает триггеры 45 и 46. Если очередное проталкивание осуществляется вовремя, то импульс с датчика 5 проталкивания сбрасывает счетчики в нулевое состояние и переключает триггеры 45 и 46 в исходное состояние. Отсчет времени между проталкиваниями начинается снова. Сигнал Задержка проталкивания в блоке 3 управления изменяет количество синусоид, подаваемых на нагревательный элемент 7, в сторону уменьшения.Устройство обеспечивает широкий диапазон регулирования температуры в каждой зоне печи, стабилизацию теплового режима печи кристаллизатора в режиме проталкивания, экономию электроэнергии за счет перераспределения электрической мощности из зон выдержки и охлаждения в зоны нагрева и за счет снижения подаваемой мощ ности в режиме задержки проталкивания,повышает качество выпускаемых изделий за счет более точного поддержания температурной кривой.знецовКо едактор аказ 16 ук омитета оз крыт кая набИ. Николай40ВН ИИПИ Го по дела 5, Моска ППП Га Со ста в ител ь Л. К Текред И. Верее Тираж 561 сударственного м изобретенийа, Ж - 35, Рау тент, г, Ужго ректор А. ЗимокосовднисноеСССРийд. 4/5роектная, 4