淺析窯爐能耗管理的分段溫度控制方式

楊紅

摘 要：窯爐燒成能耗在陶瓷企業(yè)綜合能耗中占比最大，燒成技術(shù)和窯爐結(jié)構(gòu)是影響窯爐能耗的兩個(gè)關(guān)鍵因素，設(shè)備的自動(dòng)化程度不斷提高，促進(jìn)了燒成工藝的不斷創(chuàng)新。本文從控制系統(tǒng)構(gòu)成、動(dòng)態(tài)走磚及程序編寫三個(gè)方面，介紹分段溫度控制方式在窯爐燒成工藝上的應(yīng)用。通過(guò)調(diào)整燒成制度，節(jié)省燃?xì)庀模档推髽I(yè)成本。

關(guān)鍵詞：燒成周期;動(dòng)態(tài)走磚;易控天地

1 前 言

溫控表調(diào)節(jié)燃?xì)鈭?zhí)行器開度，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，來(lái)完成對(duì)儀表設(shè)定溫度值和熱電偶實(shí)際溫度值的控制。在產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)情況下，窯爐每一段熱電偶的溫度結(jié)合在一起，組成窯爐燒成溫度曲線。窯爐在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，窯內(nèi)會(huì)出現(xiàn)沒(méi)有進(jìn)磚的情況，這時(shí)可以通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行配置及程序編寫，對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)燒成溫度曲線的調(diào)整，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。下面介紹分段溫度控制系統(tǒng)。

2 窯爐分段溫度控制系統(tǒng)組成

分段溫度控制系統(tǒng)主要包括工控機(jī)、易控天地組態(tài)軟件、溫控表、執(zhí)行器。工控機(jī)配置型號(hào)為TPC6000 - 8172W0的平板電腦，平板電腦安裝易控天地組態(tài)軟件，溫控表選擇歐姆龍E5EC-PR2ADM-804產(chǎn)品。

3 窯爐動(dòng)態(tài)走磚

分段溫度控制系統(tǒng)運(yùn)行前，首先要確定磚塊在窯爐內(nèi)的具體位置，磚塊位置的確定是通過(guò)計(jì)算，得出窯爐每一段磚塊流動(dòng)的線速度，根據(jù)線速度，工控機(jī)組態(tài)軟件對(duì)窯內(nèi)動(dòng)態(tài)走磚進(jìn)行模擬，從而可以直觀地呈現(xiàn)磚塊在窯內(nèi)的具體位置。磚塊流動(dòng)的線速度即輥棒線速度，可以通過(guò)以下幾個(gè)參數(shù)來(lái)確定：窯爐每一段的長(zhǎng)度、窯爐每一段傳動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速和速比、變頻器頻率、傳動(dòng)比以及輥棒直徑。計(jì)算如下所示：

輥棒轉(zhuǎn)速（rpm）=一級(jí)減速轉(zhuǎn)速（rpm）/傳動(dòng)比;

一級(jí)減速轉(zhuǎn)速（rpm）=電機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）/速比;

輥棒線速度（m/min）=輥棒轉(zhuǎn)速（rpm）×輥棒直徑（mm）×3.14 / 1000;

每一段燒成周期（min）=每一段長(zhǎng)度 （m）/輥棒線速度（m/min）;

總的燒成周期（min）=∑每一段燒成周期（min）。

每一段在不同變頻器頻率運(yùn)行情況下，可以計(jì)算出該頻率對(duì)應(yīng)的燒成周期：

相應(yīng)的每一段燒成周期（min）= 每一段燒成周期（min）×50（HZ）/ 相應(yīng)的頻率（HZ）;

相應(yīng)的總燒成周期（min） =∑相應(yīng)的每一段燒成周期（min）;

相應(yīng)的輥棒線速度（m/min）=每一段長(zhǎng)度（m）/相應(yīng)的每一段燒成周期（min）。

根據(jù)以上表達(dá)式，工控機(jī)組態(tài)軟件和傳動(dòng)變頻器通訊，采集每一段的變頻器頻率，計(jì)算得出每一段的燒成周期，每一段的燒成周期得出每一段的輥棒線速度，根據(jù)每一段的輥棒線速度模擬磚塊在輥道窯內(nèi)的動(dòng)態(tài)走磚情況，易控天地計(jì)算程序如下所示（理論計(jì)算值與實(shí)際值會(huì)存在偏差，這里引入修正系數(shù)）：

Tag.CDSV.CDSV1=Tag.Inv.Inv1*Tag.變頻器.齒輪比1*Tag.GYCS.速度修正系數(shù)1;

Tag.CDSV.CDSV2=Tag.Inv.Inv2*Tag.變頻器.齒輪比2*Tag.GYCS.速度修正系數(shù)2;

Tag.CDSV.CDSV3=Tag.Inv.Inv3*Tag.變頻器.齒輪比3*Tag.GYCS.速度修正系數(shù)3;

Tag.CDSV.CDSV4=Tag.Inv.Inv4*Tag.變頻器.齒輪比4*Tag.GYCS.速度修正系數(shù)4;

Tag.CDSV.CDSV5=Tag.Inv.Inv5*Tag.變頻器.齒輪比5*Tag.GYCS.速度修正系數(shù)5;

if（Tag.CDSV.CDSV1！=0）

{Tag.GYCS.燒成周期1=Tag.變頻器.長(zhǎng)度1/Tag.CDSV.CDSV1;

Tag.GYCS.平均速度1=Tag.GYCS.速度修正系數(shù)1*Tag.YL.窯爐長(zhǎng)度1/Tag.GYCS.燒成周期1;}

if（Tag.CDSV.CDSV2！=0）

{Tag.GYCS.燒成周期2=Tag.變頻器.長(zhǎng)度2/Tag.CDSV.CDSV2;

Tag.GYCS.平均速度2=Tag.GYCS.速度修正系數(shù)2*Tag.YL.窯爐長(zhǎng)度2/Tag.GYCS.燒成周期2;}

if（Tag.CDSV.CDSV3！=0）

{Tag.GYCS.燒成周期3=Tag.變頻器.長(zhǎng)度3/Tag.CDSV.CDSV3;

Tag.GYCS.平均速度3=Tag.GYCS.速度修正系數(shù)3*Tag.YL.窯爐長(zhǎng)度3/Tag.GYCS.燒成周期3;}

if（Tag.CDSV.CDSV4！=0）

{Tag.GYCS.燒成周期4=Tag.變頻器.長(zhǎng)度4/Tag.CDSV.CDSV4;

Tag.GYCS.平均速度4=Tag.GYCS.速度修正系數(shù)4*Tag.YL.窯爐長(zhǎng)度4/Tag.GYCS.燒成周期4;}

if（Tag.CDSV.CDSV5！=0）

{Tag.GYCS.燒成周期5=Tag.變頻器.長(zhǎng)度5/Tag.CDSV.CDSV5;

Tag.GYCS.平均速度5=Tag.GYCS.速度修正系數(shù)5*Tag.YL.窯爐長(zhǎng)度5/Tag.GYCS.燒成周期5;}

Tag.GYCS.燒成周期=Tag.GYCS.燒成周期1+Tag.GYCS.燒成周期2+Tag.GYCS.燒成周期3+Tag.GYCS.燒成周期4+Tag.GYCS.燒成周期5;

易控天地軟件和PLC建立通訊關(guān)系，PLC通過(guò)窯爐入口光電檢測(cè)元件采集磚塊進(jìn)入輥道窯的信號(hào)，窯爐傳動(dòng)在實(shí)際控制當(dāng)中，會(huì)出現(xiàn)晃動(dòng)的狀況，工控機(jī)經(jīng)易控天地和PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，根據(jù)采集的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止及入口進(jìn)磚信號(hào)，實(shí)時(shí)調(diào)整在輥道窯內(nèi)每一段磚塊的動(dòng)態(tài)走磚情況。

4 溫度調(diào)節(jié)功能及程序編寫

磚塊在窯爐內(nèi)的具體位置確定好以后，接下來(lái)考慮對(duì)溫度的自動(dòng)控制調(diào)節(jié);首先確定熱電偶在窯爐的具體位置，當(dāng)窯爐執(zhí)行空窯分段溫度自動(dòng)控制時(shí)，把當(dāng)前燒成工藝即溫控表設(shè)定值存儲(chǔ)到中間變量，然后按照以下步驟進(jìn)行參數(shù)預(yù)設(shè)：

（1）預(yù)設(shè)開始空窯距離值ff（單位：m），當(dāng)沒(méi)有磚塊的距離大于ff值，空窯開始;

（2）預(yù)設(shè)結(jié)束空窯距離值gg（單位：m），當(dāng)進(jìn)入的連續(xù)磚塊大于gg值，空窯結(jié)束，連續(xù)磚塊即磚塊與磚塊之間的距離小于磚塊長(zhǎng)度乘以系數(shù);

（3）預(yù)設(shè)熱電偶降溫調(diào)節(jié)距離值hh（單位：m）和熱電偶升溫調(diào)節(jié)距離值kk（單位：m），預(yù)設(shè)降溫調(diào)節(jié)值tt（單位：℃）;當(dāng)空窯開始條件滿足時(shí)，熱電偶和空窯部分磚尾的距離大于hh值時(shí)，熱電偶進(jìn)行降溫調(diào)節(jié)，降低值參照tt值;當(dāng)空窯結(jié)束條件滿足時(shí)，熱電偶和新磚塊磚頭的距離小于kk值時(shí)，熱電偶進(jìn)行升溫調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)值參照預(yù)先存儲(chǔ)的中間變量值。在進(jìn)行升降溫調(diào)節(jié)時(shí)，預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)梯度值，按照調(diào)節(jié)梯度，調(diào)整溫度到設(shè)定的溫度值。

（4）在溫度調(diào)節(jié)時(shí)，為確保易控組態(tài)正確的把調(diào)節(jié)值寫入到本地溫控表，可以通過(guò)以下程序?qū)崿F(xiàn)：

bool ?booRev=false; int ?index=Tag.全局.TEMP;

switch（index）

{ ? case 1：int a=0;

do ?{booRev=IO.S1.WriteTag（IO.S1.IO變量2.Name，Tag.CDSFW.CDSFW1.Value*100）; a++;}

while（booRev==false&&a<5）;

if（booRev== false） ? ? ? ?MessageBox.Show（“寫溫控表1失??！”）; ?break;

case 2：int b=0;

do ?{booRev=IO.S2.WriteTag（IO.S2.IO變量2.Name，Tag.CDSFW.CDSFW2.Value*100）; b++;}

while（booRev==false&&b<5）;

if（booRev== false） ? ? ? ?MessageBox.Show（“寫溫控表2失?。　保? ?break;

case 3：int c=0;

do {booRev=IO.S3.WriteTag（IO.S3.IO變量2.Name，Tag.CDSFW.CDSFW3.Value*100）; ?c++; }

while（booRev==false&&c<5）;

if（booRev== false） ? ? ? ?MessageBox.Show（“寫溫控表3失敗！”）; ?break;

case 4：int d=0;

do{ booRev=IO.S4.WriteTag（IO.S4.IO變量2.Name，Tag.CDSFW.CDSFW4.Value*100）; ?d++;}

while（booRev==false&&d<5）;

if（booRev== false） ? ? ? ?MessageBox.Show（“寫溫控表4失??！”）; ?break;

case 5：int n=0;

do{booRev=IO.S5.WriteTag（IO.S5.IO變量2.Name，Tag.CDSFW.CDSFW5.Value*100）; ? ?n++; }

while（booRev==false&&n<5）;

if（booRev== false） ? ? ? ?MessageBox.Show（“寫溫控表5失敗！”）; ? ?break;

default： ? break; } Tag.ALarm.Alarm1=booRev;

根據(jù)以上程序，當(dāng)對(duì)溫控表進(jìn)行寫入值操作時(shí)，如果寫入不成功，會(huì)嘗試5次寫入操作，如果5次寫入失敗，會(huì)彈出“寫溫控表*失??！”對(duì)話框，同時(shí)寫入函數(shù)的返回值booRev賦值給中間變量Tag.ALarm.Alarm1，觸發(fā)PLC程序進(jìn)行報(bào)警提示;以此確保溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能更加完善。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可以實(shí)時(shí)模擬窯內(nèi)磚塊動(dòng)態(tài)走磚情況，針對(duì)窯內(nèi)沒(méi)有磚塊的位置，通過(guò)調(diào)節(jié)溫控表的溫度，能夠達(dá)到降低能耗的目的。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要在上一段磚尾離開一定距離后降低溫控表的溫度，并且在下一段首磚到達(dá)前升高溫控表的溫度。在日常工作和生活當(dāng)中，節(jié)約資源、合理利用是我們的社會(huì)責(zé)任，盡職盡責(zé)做好本職工作，為企業(yè)開源節(jié)流，降本增效增添一份動(dòng)力。