平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統(tǒng)，包括上位機，自動化站、現(xiàn)場設(shè)備組成。操作員通過人機界面設(shè)置混合燃燒方案，自動化站中的中央處理單元經(jīng)過計算，按工藝要求，將重油控制系統(tǒng)和天然氣控制系統(tǒng)中流量控制回路和換向閥等，由原先各自分離，獨立的兩套裝置，有機結(jié)合成統(tǒng)一的整體，通過中央處理單元向輸出模塊發(fā)出執(zhí)行動作的指令，并由系統(tǒng)的輸入模塊判斷指令執(zhí)行到位情況，逐步執(zhí)行換向的順序控制。本發(fā)明實現(xiàn)了全自動混合換向燃燒，避免人工介入造成的大擾動，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源消耗。
【專利說明】平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及平板玻璃熔窯燃燒系統(tǒng)領(lǐng)域，具體為一種平板玻璃熔窯雙燃料混合燃 燒自動控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 在玻璃熔窯正常生產(chǎn)中，為了預(yù)熱助燃空氣和延長蓄熱室格子體耐火材料的壽 命，需每隔一定的時間周期(一般為20min)將火焰換向一次。
[0003] 平板玻璃的生產(chǎn)過程中所使用的燃料介質(zhì)由原先單一的一種燃料，發(fā)展到現(xiàn)在可 以根據(jù)工藝要求，若只采用一種介質(zhì)，即為純燒，采用兩種或多種介質(zhì)同時參與燃燒，是為 混合燃燒，簡稱混燒。
[0004] 在平板玻璃的生產(chǎn)過程中，越來越多的采用多種介質(zhì)參與燃燒。然而國內(nèi)應(yīng)對混 燒的傳統(tǒng)方法是采用人工介入進行輔助燃燒，不可避免的給大擾動的熔窯換向帶來了更大 的擾動。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動 控制系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為： 平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統(tǒng)，其特征在于：包括上位機，自動化站，所 述自動化站由中央處理單元、分別接入中央處理單元的輸入模塊和輸出模塊、供電至中央 處理單元的電源構(gòu)成，自動化站的中央處理單元通過工廠總線與上位機通訊連接，平板玻 璃熔窯中，設(shè)置有天然氣系統(tǒng)、重油系統(tǒng)和助燃風(fēng)系統(tǒng)，由天然氣系統(tǒng)、重油系統(tǒng)和助燃風(fēng) 系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)場設(shè)備，天然氣系統(tǒng)通過天然氣氣動換向閥、流量控制單元實現(xiàn)輸入平板玻璃 熔窯的天然氣控制，重油系統(tǒng)通過重油流量定值控制單元、電磁閥實現(xiàn)輸入平板玻璃熔窯 的重油控制，助燃風(fēng)系統(tǒng)通過空交機閘板、限位開關(guān)、升降聯(lián)動氣缸實現(xiàn)輸入平板玻璃熔窯 的助燃風(fēng)控制，天然氣系統(tǒng)的天然氣氣動換向閥、流量控制單元，重油系統(tǒng)中的重油流量定 值控制單元、電磁閥，以及助燃風(fēng)系統(tǒng)中的空交機閘板、限位開關(guān)、升降聯(lián)動氣缸分別通過 終端總線與自動化站的輸入模塊和輸出模塊連接。
[0007] 所述的平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述上位機包 括工程師站和操作站，工程師站和操作站硬件上分別由計算機構(gòu)成，工程師站和操作站分 別通過工廠總線與自動化站的中央處理單元通訊連接。
[0008] 所述的平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述工廠總線 和終端總線分別由工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成。
[0009] 本發(fā)明用于實現(xiàn)平板玻璃熔窯雙燃料系統(tǒng)同時參與燃燒的生產(chǎn)要求，當(dāng)平板玻璃 生產(chǎn)線采用兩套燃料系統(tǒng)時，可以根據(jù)工藝要求采用兩種介質(zhì)中任何一種介質(zhì)純燒（如純 燒天然氣，或者純燒重油），或者兩種介質(zhì)同時參與燃燒，熔窯不同的小爐內(nèi)燃燒介質(zhì)可以 通過操作員在人機界面上設(shè)置任意靈活搭配，控制系統(tǒng)的自動化站，自動化站中的中央處 理單元將會根據(jù)操作員的設(shè)定，自動選擇每對小爐助燃風(fēng)與燃料的配比。且通過自動化站 中的輸出模塊向現(xiàn)場執(zhí)行元件發(fā)出指令，由輸入模塊判斷指令執(zhí)行到位情況，完全實現(xiàn)全 自動換向。
[0010] 本發(fā)明的優(yōu)點為：無需人工干預(yù)，實現(xiàn)了全自動混合燃燒換向，避免給熔窯帶來長 時間的大擾動，影響熔窯的熱工制度，以及燃料的不合理燃燒，減少能源浪費和環(huán)境污染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明中天然氣系統(tǒng)原理圖。
[0013] 圖3為本發(fā)明中重油系統(tǒng)原理圖。
[0014] 圖4為本發(fā)明中助燃風(fēng)系統(tǒng)原理圖。
[0015] 圖5為現(xiàn)有技術(shù)平板玻璃熔窯單一燃料純燒時序圖。
[0016] 圖6為本發(fā)明【具體實施方式】中雙燃料混合燃燒時序圖。

【具體實施方式】
[0017] 如圖1-圖4所示。平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統(tǒng)，包括上位機，自動 化站，所述自動化站由中央處理單元、分別接入中央處理單元的輸入模塊和輸出模塊、供電 至中央處理單元的電源構(gòu)成，自動化站的中央處理單元通過工廠總線與上位機通訊連接， 平板玻璃熔窯中，設(shè)置有天然氣系統(tǒng)、重油系統(tǒng)和助燃風(fēng)系統(tǒng)，由天然氣系統(tǒng)、重油系統(tǒng)和 助燃風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)場設(shè)備，天然氣系統(tǒng)通過天然氣氣動換向閥、流量控制單元實現(xiàn)輸入平 板玻璃熔窯的天然氣控制，重油系統(tǒng)通過重油流量定值控制單元、電磁閥實現(xiàn)輸入平板玻 璃熔窯的重油控制，助燃風(fēng)系統(tǒng)通過空交機閘板、限位開關(guān)、升降聯(lián)動氣缸實現(xiàn)輸入平板玻 璃熔窯的助燃風(fēng)控制，天然氣系統(tǒng)的天然氣氣動換向閥、流量控制單元，重油系統(tǒng)中的重油 流量定值控制單元、電磁閥，以及助燃風(fēng)系統(tǒng)中的空交機閘板、限位開關(guān)、升降聯(lián)動氣缸分 別通過終端總線與自動化站的輸入模塊和輸出模塊連接。
[0018] 上位機包括工程師站和操作站，工程師站和操作站硬件上分別由計算機構(gòu)成，工 程師站和操作站分別通過工廠總線與自動化站的中央處理單元通訊連接。
[0019] 工廠總線和終端總線分別由工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成。
[0020] 本發(fā)明由上位機，自動化站AS站，現(xiàn)場設(shè)備，工廠及終端總線幾個部分組成。
[0021] 本系統(tǒng)中上位機包括工程師站ES7,操作站0S8,項目在工程師站ESI上設(shè)計，工程 師站ES7、操作站0S8硬件上由計算機構(gòu)成，操作站0S8用來控制過程工廠，并同時承擔(dān)過程 值和消息的管理、維護和歸檔功能。
[0022] 自動化站AS包括：電源PS1、中央處理單元CPU2、輸入模塊AI3和DI5、輸出模塊 A04和D06。通過工廠總線，系統(tǒng)程序可以從工程師站ES7下載至自動化站AS的中央處理 單元CPU,并由中央處理單元CPU執(zhí)行。通過中央處理單元CPU內(nèi)部PROFIBUS DP接口，可 以實現(xiàn)現(xiàn)場級通訊。
[0023] 現(xiàn)場設(shè)備包括天然氣氣動換向閥、流量控制單元(包括流量計、調(diào)節(jié)閥）構(gòu)成的天 然氣系統(tǒng)，重油流量定值控制單元(包括流量計、調(diào)節(jié)閥)、二位五通電磁閥構(gòu)成的重油系 統(tǒng)，助燃風(fēng)空交機閘板，限位開關(guān)，升降聯(lián)動氣缸構(gòu)成的助燃風(fēng)系統(tǒng)。這些現(xiàn)場設(shè)備無縫集 成于控制系統(tǒng)之中。
[0024] 工廠總線和終端總線采用的都是符合國際標(biāo)準(zhǔn)802. 3的工業(yè)以太網(wǎng)，傳輸介質(zhì) 采用工業(yè)雙絞線（ITP)和光纜（F0C)。實現(xiàn)最佳隔離。采用網(wǎng)線將自動化站AS、工程師站 ESI、操作站0S1通訊連接在一起。
[0025] 熔窯混合燃燒系統(tǒng)，包括有DCS分布式自動化站AS、上位機、天然氣系統(tǒng)、重油控 制系統(tǒng)和助燃風(fēng)系統(tǒng)。熔窯的每對分支小爐內(nèi)都安裝有天然氣供氣管路，助燃風(fēng)風(fēng)管，重油 供油管路。每支天然氣管路上都安裝測量分支天然氣流量的流量計19,流量調(diào)節(jié)閥18,以 及兩只氣動薄膜換向閥14,分別負責(zé)天然氣左右支路換向燃燒.天然氣系統(tǒng)左右支路總管 上，分別安裝一只兩位五通閥17,既右冷卻氣閥RV71，左冷卻氣閥RV73,負責(zé)天然氣系統(tǒng)冷 卻氣左右換向。當(dāng)天然氣從左側(cè)換到右側(cè)燃燒時，左側(cè)天然氣閥關(guān)閉，左側(cè)噴槍冷卻氣打 開，吹掃左側(cè)噴槍36,進行冷卻，右側(cè)天然氣閥打開，右側(cè)噴槍開始燃燒，右側(cè)噴槍冷卻氣關(guān) 閉。重油系統(tǒng)在供油總管上安裝一個兩位五通閥作為卸油閥29,油管壓力過大時開啟。每 對小爐支路設(shè)質(zhì)量流量計30,測量分支小爐重油流量，安裝流量調(diào)節(jié)閥31，調(diào)節(jié)小爐分支 油流量。重油設(shè)左右油路總管換向閥23, 27.左側(cè)油閥23打開，左側(cè)油槍33噴油，右側(cè)油 閥27打開，右側(cè)油槍34噴油.為保證重油充分燃燒，在每支油槍槍口設(shè)有霧化氣，開啟一 側(cè)油閥之前，應(yīng)將該側(cè)霧化氣閥（20或25 )打開，使重油由液態(tài)轉(zhuǎn)化成霧化燃燒。當(dāng)一側(cè)油 閥關(guān)閉，重油可能在槍口會有殘留，必須設(shè)置吹掃氣（24或者28)，用吹掃氣將槍口殘余重 油吹走，有效防止槍口結(jié)焦。另重油系統(tǒng)噴槍如果采用低插式，還需增設(shè)左右油槍升降閥 (22、26)，在打開一側(cè)油閥之前必先將該側(cè)油槍升到固定位置，該位置是否到位，由每對小 爐內(nèi)安裝的氣缸35來確定。助燃風(fēng)系統(tǒng)每對分支小爐安裝測量該支路的助燃風(fēng)流量的孔 板流量計11，以及調(diào)節(jié)流量的調(diào)節(jié)閥9.每對小爐安裝一對負責(zé)助燃風(fēng)以及煙氣換向的空 交機閘板12,助燃風(fēng)從左側(cè)進入時，煙氣則從右側(cè)吹出，反之亦然。
[0026] 天然氣系統(tǒng)與重油系統(tǒng)共用一個助燃風(fēng)系統(tǒng)，每對小爐都可以任意選擇燒天然氣 或者重油，但是同一時間內(nèi)，一對小爐只能選擇燃燒其中一種燃料。如5對小爐，第1、3、5 個可以燃燒天然氣，第2、4個燒重油，也可以第1、2、3個燒重油，第4、5個燒天然氣，但是每 對小爐不能同時又燒重油，又燒天然氣。并且每對小爐中助燃風(fēng)為燃料助燃時，都要設(shè)置一 定比例，重油為液態(tài)，天然氣為氣態(tài)，兩者與助燃風(fēng)的配比差異較大，混燒系統(tǒng)在判斷時會 準(zhǔn)確做出選擇。
[0027] 工程師站ES7,操作站0S8通過以太網(wǎng)與自動化站AS的中央處理單元CPU2連接。 由人工在操作界面上對每對小爐燃料作出選擇，確定燃燒方案。
[0028] 開始換向時，整個系統(tǒng)中自動化站AS作為控制中心，根據(jù)操作員設(shè)定的燃燒方 案，存儲在中央處理單元CPU2內(nèi)的順序邏輯控制SFC通過Profibus DP向按時序向輸出模 塊A00、D06向現(xiàn)場天然氣、重油，助燃風(fēng)系統(tǒng)流量控制閥，換向閥，截止閥，空交機閘板等發(fā) 出執(zhí)行動作的指令，令兩套燃料系統(tǒng)同時動作，參與燃燒和換向。通過輸入模塊DI5,監(jiān)測判 斷現(xiàn)場各閥是否執(zhí)行到位的反饋信號，如空交機閘板到位信號13,天然氣換向閥限位開關(guān) 15,重油各個閥的反饋信號LSXX，油槍升降到位氣缸反饋信號35等等。由于天然氣換向步 驟簡單，執(zhí)行動作少，重油換向執(zhí)行動作多，換向復(fù)雜，本發(fā)明將重油步驟執(zhí)行的時序進行 合并，與天然氣達到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，輸入模塊DI 5必須得到兩套燃料系統(tǒng)上一步指令執(zhí)行到位 的反饋信號，輸出模塊D06才能執(zhí)行下一個步驟。通過輸入模塊AI3采集現(xiàn)場由流量計測 量到的流量數(shù)據(jù)，根據(jù)工藝流程的要求，調(diào)整設(shè)定值，對各個流量回路通過PID控制模塊進 行計算，再通過輸出模塊A04將經(jīng)過計算和分析的信號轉(zhuǎn)化成4~20mA信號傳輸?shù)浆F(xiàn)場各相 應(yīng)調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥與流量計的一一對應(yīng)關(guān)系如圖1所示。通過操作員在人機界面上設(shè)置的 燃料選擇，調(diào)用自動化站AS選擇功能塊，實現(xiàn)不同燃料與助燃風(fēng)之間自由靈活配比。
[0029] 如圖5、圖6所示。圖5、圖6分別描述了傳統(tǒng)單一燃料純燒時序，以及本發(fā)明所實 現(xiàn)的雙燃料混合燃燒時序。方框內(nèi)為模塊A0, D0發(fā)出的動作指令，方塊之外的內(nèi)容是各個 動作執(zhí)行到位后發(fā)送至模塊AI、DI的反饋。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明將傳統(tǒng)的兩種燃料 只能單一，獨立的各自參與燃燒、換向的生產(chǎn)方式，改變?yōu)閮煞N燃料結(jié)合成統(tǒng)一的一體，實 現(xiàn)多種燃料混合燃燒的全自動控制。
【權(quán)利要求】
1. 平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統(tǒng)，其特征在于：包括上位機，自動化站， 所述自動化站由中央處理單元、分別接入中央處理單元的輸入模塊和輸出模塊、供電至中 央處理單元的電源構(gòu)成，自動化站的中央處理單元通過工廠總線與上位機通訊連接，平板 玻璃熔窯中，設(shè)置有天然氣系統(tǒng)、重油系統(tǒng)和助燃風(fēng)系統(tǒng)，由天然氣系統(tǒng)、重油系統(tǒng)和助燃 風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)場設(shè)備，天然氣系統(tǒng)通過天然氣氣動換向閥、流量控制單元實現(xiàn)輸入平板玻 璃熔窯的天然氣控制，重油系統(tǒng)通過重油流量定值控制單元、電磁閥實現(xiàn)輸入平板玻璃熔 窯的重油控制，助燃風(fēng)系統(tǒng)通過空交機閘板、限位開關(guān)、升降聯(lián)動氣缸實現(xiàn)輸入平板玻璃熔 窯的助燃風(fēng)控制，天然氣系統(tǒng)的天然氣氣動換向閥、流量控制單元，重油系統(tǒng)中的重油流量 定值控制單元、電磁閥，以及助燃風(fēng)系統(tǒng)中的空交機閘板、限位開關(guān)、升降聯(lián)動氣缸分別通 過終端總線與自動化站的輸入模塊和輸出模塊連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述上位機包括工程師站和操作站，工程師站和操作站硬件上分別由計算機構(gòu)成，工程師 站和操作站分別通過工廠總線與自動化站的中央處理單元通訊連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板玻璃熔窯雙燃料混合燃燒自動控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述工廠總線和終端總線分別由工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)成。
【文檔編號】F23N1/02GK104061585SQ201410234577
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】鄭纖秀, 邢寶山, 陳坤, 盧佩慶, 王海榮, 宋方珂, 劉可, 丁蕾, 劉潤東, 袁希亮, 許新林 申請人:蚌埠凱盛工程技術(shù)有限公司