摘要：玻璃熔制过程以熔窑为中心，该热工设备在实际生产过程中对窖内温度压力等控制精度要求较高，由于DCS系统具有的配置灵活，控制可靠、开放性强和在线维护方便等优点，得以在实际生产过程中得以大量应用。主要控制有：温度与火焰控制，投料方式与液面控制，窑内压力的调节和控制，燃烧系统及其控制，液流与泡界线，换向控制。
关键词：DCS；浮法玻璃窖；控制；生产操作
前言：
自1971年中国人发明中国浮法玻璃工艺技术后，浮法玻璃行业在我国取得长足进步，现在我国的浮法玻璃技术已向大吨位熔窖，多产品品种发展，结合当代集散控制系统的发展，进一步推动了我国浮法玻璃行业的发展。
一、投料控制
为保证生产的连续性及成品玻璃的质量，在浮法玻璃生产线中需保证投料量与成型玻璃液保持一定的比例，使两者在一定的时间内处于动态平衡状态。一般碎玻璃掺入量占配合料总量的2%左右，料层充分覆盖液面约100mm，保证充分均匀，为避免偏料，可通过分别控制2台投料机的转速。一般要求控制的液面精度为-0.1-0.1mm。常见投料机种类分为辊筒投料机（改变辊筒转速或挡板开度）；毯式投料机；垄式投料机三类
在书写DCS控制逻辑时，取玻璃液位测量值为PID系统的过程输入值，将合适的比例液位作为给定值进行PID模块搭建，通过对投料机变频器频率的给定对玻璃液位的设定实现控制。
二、燃烧控制
燃烧控制涉及到的窖内参数较多，包括温度，压力等等，为保证燃烧质量需要保证DCS系统采集到的数据实时性要求较高，精度也较严格。以熔窖玻璃液温度的测量为例，如果热电偶插入的深度不够，未能抵达流动层，则侧得的温度误差存在极大。
为保证燃油的燃烧质量及避免能源浪费，在燃烧过程中需要考虑油、气、风三者的比例。结合燃油黏度与温度的对应关系，通过控制温度实现对重油的燃烧控制，在实际生产中，通过调节金价热气的加热量实现，如果加热能力不足，需启动电加热。如果采用母管对多对小炉供油的方式，必须设置母管油压调节系统以避免各支路间的油压干扰，可通过调节回油管道上的回油阀门开度实现，控制方案应为以燃料油压力的测量值为过程输入值，将合理的燃料油压力作为设定值通过这样的PID调节对回油阀的开度进行调节，进而实现对燃料油的供给实现控制，达到生产要求。
油气比例的控制基于对雾化气压的测量通过PID自动调节实现对雾化调节阀开度的控制，一般雾化气压会有左右两侧的雾化气压值可采集，可根据实际情况进行选择输入，如右侧燃烧时选择右侧雾化气压测量值作为过程采集值进行控制，信号的选择一般与换向过程有联系。
三、成型区玻璃液温度微调
根据工艺要求，在流道的玻璃液温度应该保持在在1050-1150℃，冷却部温度根据流道口温度控制，水平搅拌器进水温度控制在40℃，出口水温不超过50℃，卡脖水管出水温度不超过30℃。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据工艺要求采用玻璃液温度串级回路调节，玻璃液温度组成主调，稀释风流量为副调，组成串级调节系统的主调部分以玻璃液温度作为过程值，设定合理的温度作为设定值进行调节。以稀释风作为副调节，设定稀释风流量，以主调节器的输出作为副调节器的过程值对稀释风阀门的开度进行控制。
四、燃烧控制的系统方案
根据燃油熔窖的油风比，可以改变几个燃烧小炉的燃烧特性，满足窖内燃烧的还原性，氧化性及正常燃烧的需求。窖温与小炉的分油流量组成串级调节，一位窖温为主参数，分油流量为副参数。加火时先加风后加油，减火时相反以保证窖内燃烧的动态平衡，二者实现交叉限制比调节。
对各个油枪流量的自动控制采取PID调节方式，过程值采用喷枪的实时油流量，设定值可以通过人为设定，也可以通过算法计算进行数值设定。
五、熔窖压力的检测与控制
熔窖内压无论熔窖炉的规模大小，为生产出高质量成品玻璃，必须保持微正压。一般要求熔化部碹墙压力为18-22Pa，可以通过排烟风机等执行机构达到调压目的。以窖压测量值作为过程输入值，通过给定窖压值的PID调节对调节阀开度调节实现控制。
六、换向系统
为提高熔化温度和节约能源，玻璃熔窑用的助燃风和燃气都经过预热后才导入窑内。大中型浮法熔窑都采用横火焰蓄热式池窑进行熔制，每隔20分钟换向一次，改变空气和烟气的流动方向。室温的助燃空气在火根下蓄热室格子体里被加热到1100℃以上进入窑内，而火焰下的蓄热室格子不断吸收高温废气中的热量提高自身温度，积蓄热量供换火后加热助燃空气用。燃气采用支管换向，由电控换向阀控制每支喷枪的吹扫阀来实现。压缩空气采用总管换向，通过气动切断阀来实现。助燃风采用支管换向，通过每对小炉的二次气动换向阀来实现。
换火过程中对回路的控制的目的就是通过人为的干涉，改变某些阀门的开度，来弥补因为换火这个周期性的扰动带来的对生产的影响，尽量保证工艺指标要求。实现方法有多种，但基本思路是当换火开始后，将相应的PID回路强制为某种运行状态，使它的输出保持不变，在PID外面采取一定的措施，可以在PID输出的基础上迭加根据时序图设计的折线函数，也可以直接将PID的输出乘以时序图要求的阀门阀位变化比例，或者是其它的方法。对回路的操作一定要保证锁定前后PID回路运行的无扰。
七、小结
玻璃熔制过程以熔窑为中心，关键是要在熔窑空间建立起一个合理的温度分布曲线，要有一个最高温度带，在熔窑里才能有稳定的液流和稳定的热点，液面上才能形成一条明显的稳定的泡界线，为生产符合市场需求的玻璃提供前提。浮法玻璃窖基于DCS的生产具有操作方便，安全性高等特点，现在在实际生产中也得到了大量实践，随着工艺的完善和科学技术的发展，对玻璃熔窖内的压力温度的采集及相关控制设备的控制方案会更加准确和完善。
参考文献：
[1]张战营、姜宏等.浮法玻璃生产技术与设备.化学工业出版社，2005年6月
[2]王磊、刘长远、孙德敏.浮法玻璃熔窖温度和窖压的自动控制.中国科学技术大学，2006-03-16.
[3]李志进、陈奇.浮法玻璃熔窖内玻璃液温度的测量.玻璃与搪瓷，1000-2871（2010）03-0010-03.
论文作者:赵华
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/2
标签：温度论文; 玻璃论文; 过程论文; 浮法玻璃论文; 压力论文; 测量论文; 回路论文; 《基层建设》2019年第31期论文;