Автоматизация процесса стекловарения

    Блок  управления 1м позволяет осуществлять также дистанционное управление исполнительным механизмом и управление вручную. Сигнал с датчика положения исполнительного механизма 1с с помощью нормирующего преобразователя /о поступает на измерительный прибор In, показывающий угол поворота газовой заслонки в процентах. При переводе направления пламени, например, справа - налево, срабатывает электропневматический трехходовой клапан 16, , включающий кран пробковый с пневмоприводом 1а, перекрывающий подачу газа в трубопровод правой стороны. После прекращения подачи газа в правую ветвь газопровода с помощью аналогичных элементов (клапана 1т и крана 1с с пневмоприводом) газ подается в левую ветвь трубопровода

    Для стабилизации заданной величины давления во внутреннем пространстве печи применяется автоматическая система регулирования разрежения с коррекцией по давлению в печи. С отборных устройств, расположенных с двух сторон печи, с помощью импульсных трубок 2а и 26 снимается импульс давления. Импульсная трубка датчика разрежения 2л устанавливается в дымовом канале

    Рассматриваемая система является двухконтурной. Здесь  один контур регулирует разрежение перед шибером дымовой трубы, другой осуществляет коррекцию (задание регулятору) разрежения в зависимости от давления газовой среды в ванной стекловаренной печи. Применение такой двухкаскадной системы автоматического регулирования давления наиболее целесообразно на стекольных заводах, расположенных в местностях, где в течение суток резко меняется атмосферное давление и часты ветры. Сигнал от датчиков давления 2е и 2в (левой и правой стороны) через ферродинамические токовые преобразователи 2ж и 2г подается на вход блока суммирования 2д. С выхода блока суммирования он поступает на вторичный измерительный прибор 2з и на один из входов аналогового регулятора 2и. В данном случае измерительный прибор показывает величину давления :  

    p = (Pi + Р»)/г, 

где Р1, Р — давление, измеренное соответственно правыми и левыми датчиками.

    На  второй вход аналогового регулятора подключен ручной задатчик 2к, с помощью которого устанавливают заданное значение давления во внутреннем пространстве печи. Аналоговый регулятор, в свою очередь, управляет блоком управления 2м, связанным с указателем 2л, и показывающим положения угол поворота задатчика. Реостатный выход блока управления подключен ко входу измерительного блока 2н. Сигнал от датчика разрежения 2р поступает на вторичный измерительный прибор 2с, показывающий величину разрежения в дымовом канале, и на второй вход измерительного блока 2н. К третьему входу измерительного блока подключен ручной задатчик 2о, с помощью которого задается величина разрежения в дымовом канале. С выхода измерительного блока сигнал подается на вход изодромного регулятора 2т, который через блок управления 2у и бесконтактный реверсивный пускатель КМ1 воздействует на исполнительный механизм 2х, изменяющий положение шибера в дымовом канале. Сигнал с датчика положения исполнительного механизма 2х через нормирующий преобразователь 2ц поступает на указатель положения 2ч, показывающий величину открытия шибера в процентах. С помощью блока управления 2у осуществляется дистанционное управление исполнительным механизмом вручную. Работа рассматриваемой системы автоматического регулирования может быть представлена следующим образом. При отклонении величины разрежения в дымовом канале от заданной на выходе измерительного блока 2н возникает сигнал, величина которого пропорциональна отклонению. Когда величина этого сигнала станет больше зоны нечувствительности изодромного регулятора 2т, на его выходе появляются импульсные сигналы, управляющие исполнительным механизмом 2х до тех пор, пока не ликвидируется данное отклонение разрежения. При отклонении же величины давления в рабочем пространстве стекловаренной печи от заданного значения изменяется сигнал на выходе суммирующего блока 2д, что приводит к срабатыванию аналогового регулятора 2и и появлению сигнала рассогласования на его выходе, который вызывает поворот реостатного задатчика в блоке управления 2м. В результате этого изменяется задание в контуре регулирования разрежения. В дымовом канале разрежение изменяется до тех пор, пока давление в печи не достигнет заданной величины. При достижении заданного значения давления в рабочем пространстве стекловаренной печи сигнал на выходе аналогового регулятора 2и будет отсутствовать. Реостатный задатчик в блоке управления 2м остановится. Контур автоматического регулирования разрежения будет поддерживать новую величину разрежения в трубопроводе. Функциональная схема автоматической системы регулирования уровня стекломассы в бассейне ванной стекловаренной печи представлена на рис. 115. Система предназначена для поддержания заданного уровня расплава стекломассы в процессе эксплуатации печи при изменении расхода стекломассы, идущей на выработку (например, при изменении расхода стекломассы с изменением числа машин вертикального вытягивания или толщины вырабатываемой ленты стекла).

    Рассмотрим  функциональную схему стабилизации уровня стекломассы, построенную на основе пропорционально-интегрального (ПИ) закона регулирования путем изменения скорости работы загрузчиков, подающих в стекловаренную печь шихту. Сигнал с электроконтактного уровнемера а подается на датчик уровнемера б, откуда через изодромный регулятор г и магнитный пускатель КМ1 включает двигатель приемного устройства уровнемера а. Сигнал со второго выхода датчика б уровнемера поступает на вход показывающего и регистрирующего вторичного прибора в. Далее через ручной задатчик е сигнал подается на вход изодромного регулятора ж. С выхода изодромного регулятора через ключи з (SA1, SA2 на рис. 125) сигнал воздействует на сельсинный задатчик и, далее через тиристорные приводы к управляет скоростью вращения двигателей загрузчиков м. С помощью ключей можно дистанционно управлять скоростью вращения двигателей загрузчиков. Лампочки л сигнализируют о работе загрузчиков шихты.

    Рассмотренная функциональная схема системы построена  на унифицированной аппаратуре ГСП и специально разработанных технических средствах: уровнемере электроконтактном типа УКР-2м, задатчике сельсинном.

    Функциональная  схема системы регулирования  соотношения газ — воздух представлена на рис. 2. Данная система служит для поддержания заданного соотношения газ—воздух при изменении расхода газа, подаваемого к горелкам, т. е. необходимого количества воздуха, подаваемого к регенераторам каждой пары горелок при изменении расхода газа.

    Расход  воздуха, подаваемого в трубопровод  вентилятором 4П, измеряется с помощью диафрагмы 4а и расходомера 46. Сигнал с выхода расходомера подается на вход измерительного блока 4в и на вторичный измерительный прибор 4г, показывающий расход газа. На второй вход измерительного блока 4в из схемы регулирования расхода газа (рис. 113) подается сигнал, пропорциональный расходу газа. Необходимое соотношение газ — воздух устанавливается с помощью ручного задатчика 4з, подключенного на вход измерительного блока.

     Температура подаваемого в генератор воздуха  измеряется термометром сопротивления 4д, включенным на вход нормирующего преобразователя 4е. Сигнал с выхода, нормирующего преобразователя подается на вход измерительного прибора 4ж, показывающего температуру воздуха, и на вход измерительного блока 4в для коррекции величины соотношения газ—воздух при изменении температуры воздуха. При изменении соотношения газ—воздух относительно заданной величины сигнал рассогласования поступает на вход изодромного регулятора 4и. С выхода регулятора импульсы через блок управления 4к и бесконтактный реверсивный пускатель КМ1 воздействуют на исполнительный механизм 4м, приводящий во вращение газовую заслонку. Далее с датчика положения исполнительного механизма сигнал поступает на вход нормирующего преобразователя 4н. К выходу нормирующего преобразователя подключен указатель положения 4о. Блок управления 4к предназначен для дистанционного управления исполнительным механизмом 4м вручную. Поочередная подача воздуха в правый и левый регенераторы при переводе направления пламени осуществляется с помощью задвижек 4р, управляемых системой перевода направления подачи топлива.

     Рисунок 1 – функциональная схема системы  регулирования соотношения «газ-воздух». 
 
 
 
 
 
 
 

     3. Средства автоматизации и приборы. 

     Исходя  из выбранной схемы автоматизации процесса варения стекла, целесообразно использование следующих приборов:

     1. Агрегативный комплекс аналоговых электрических средств регулирования(АКСЭР). Основные функции: 1 – регулирование по П-, ПИ-, ПИД – законам; 2 – Преобразование сигналов.

     «АКЭСР» по сравнению с другими комплексами  средств автоматического регулирования  имеет ряд особенностей, основные из которых следующие:

     - широкое использование интегральных  микросхем специального и общего  назначения, благодаря чему сокращаются  габариты отдельных модулей и обеспечивается высокая надежность устройств.

     - повышение функциональности и  насыщенности отдельных блоков. Каждый блок АКЭСР может выполнять  обычно несколько функций одновременно, что приводит к сокращению  общего числа блоков в схеме управления. Расширение функциональных возможностей системы управления, среди которых выполнение дистанционного изменения параметров динамической настройки параметров регулирующих блоков.

     - выполнение дистанционного и  автоматического переключения режима работы схемы регулирования с помощью блоков управления. Широкий выбор унифицированных электрических сигналов связи  - токовых и напряжения.

     Блочно  модульный принцип агрегатированного  построения «АКЭСР» позволяет проектировать  и применять комплексные АСР практически любой сложности с различными вычислительными и логическими функциями. Функциональная структурная схема «АКЭСР». По функциональному назначению комплекс АКЭСР содержит следующие блоки: кондуктивного разделения, функциональные, регулирующие, оперативного управления и исполнительные устройства.

     Блоки кондуктивного разделения (БКР). БКР  образуют группу устройств ввода  – вывода информации. В каждом из 3-х модификаций БКР производится преобразование токового сигнала (0-5; 0-20; 4-20 мА) в сигнал напряжения (0-10В), а так же демпфирование (сглаживание) сигнала или дифференцирование с помощью реального дифференциального звена с постоянной времени  Т=0-24с и коэффициентом усиления К=0,5-24. Блок БКР-1 в дополнение к общим функциям выполняет алгебраическое суммирование  3-х сигналов с масштабированием 2-х из них. Блок БКР-2 отличается тем, что имеет два независимых идентичных канала, каждый из которых реализует указанные выше функции.

     Блок  БКР-3 в дополнение к общим функциям так же обеспечивает двухпредельную сигнализацию с независимой установкой порогов срабатывания и контактным выходом. Для ввода сигналов в систему регулирования может применятся та из модификаций БКР, которая в большей степени отвечает функциональной структуре схемы. Если специальная функция не требуется, то используют БКР-2 для сокращения количества аппаратуры. Для вывода аналоговых сигналов из схемы регулирования с выдачей токового сигнала предназначен блок БКР-1.

     Функциональные  блоки.

     Функциональные  блоки предназначены для статического преобразования информации.

     Блок  вычислительных операций является универсальным  вычислительным устройством и обеспечивает выполнение следующих операций: умножение  двух сигналов; возведение в квадрат; деление двух сигналов; извлечение квадратного корня; кроме того блок содержит два сумматора входных сигналов;

     БСГ – блок сигнализации служит для  сигнализации о достижении установленных  значений.

     НП  – блок нелинейных преобразователей позволяет реализовать нелинейную зависимость выходного сигнала  от входного  путем кусочно-линейной аппроксимации из шести участков, обеспечивает суммирование двух сигналов с масштабированием одного из них.

     БСЛ – блок селектирования – содержит 4 сумматора с умножением на постоянный коэффициент. Блок позволяет: выделять наибольший и наименьший сигнал из комбинации входных сигналов; воспроизводить простейшие нелинейные зависимости, как ограничение выходного сигнала, зона нечувствительности и др;

     Все рассмотренные блоки статического преобразования информации рассчитаны на сигналы по напряжению.

     Функциональные  блоки динамического преобразования информации. БПИ -  блок прецизионного  интегрирования -  служат для преобразования дискретного входного сигнала в  аналоговый выходной и интегрирования аналогового сигнала с логическим управлением и сохранением информации в перерывах питания.

     БДП – блок динамических преобразователей может выполнять одновременно функции  сумматора и интегратора, либо дифференциатора.

     Устройства  динамического преобразования информации

     Регулирующий  блок импульсный (РБИ)

1. РБИ – 1 не имеет дистанционной подстройки параметров.
2. РБИ – 2 обеспечивает дистанционную подстройку параметров Vсв и Та.
3. РБИ – 3 обеспечивает аналоговую дистанционную подстройку параметров.

     Регулирующий  блок аналоговый  РБА – обеспечивает формирование сигнала рассогласования и его динамическое преобразование в выходной аналоговый (плавно меняющийся). Блок обеспечивает переключение с режима ручного управления на автоматический и обратно. Блок РБА имеет 5 входов для аналоговых сигналов по напряжению и два входа для сигналов по току и выходы как по напряжению, так и по току.

     Блоки оперативного управления и исполнительные устройства.

     Ручные  задатчики РЗД и РЗД-К  которые  обеспечивают ручную установку задания  в виде унифицированного аналогового  сигнала по току или по напряжению. Задатчик РЗД-к кнопочный содержит дистанционный переключатель на два положения с импульсным управлением, а так же кнопку для ручной установки переключателя в одно из положений. Блок ручного управления БРУ служит для перевода управления ИМ с ручного на автоматическое и обратно, а так же для работы ИМ в режиме ручного управления. Блок имеет три кнопки: Кн. А – включение автоматического режима. Кн. «Меньше» - ручное управление в сторону «меньше». Кн. «Больше» - ручное управление в сторону «больше». БРУ имеет модификации по исполнению и функциям, так, например, БРУ-У имеет встроенный указатель для индикации выходного сигнала регулирующего блока РБА, интеграторов БПИ и БДП, а так же для индикации положения ИМ при наличии соответствующего датчика положения с унифицированным сигналом. В системе «АКЭСР» используются те же исполнительные устройства, что и в аппаратуре «КАСКАД», благодаря унификации выходных сигналов регулирующих блоков.

     2. Ротационные счетчики типа РГ

     Приборы, способные  измерять суммарный расход газа за определенный промежуток времени называются счетчиками.  Объемное измерение в счетчиках осуществляется вследствие вращения двух роторов за счет разности давления газа на входе и выходе. Для вращения роторов необходимый перепад давления в счетчике составляет до 300 Па. Эти перепады позволяют использовать эти счетчики даже на низком давлении. Предприятия в нашей стране выпускают счетчики РГ-40-1, РГ-100-1, РГ-250-1, РГ-400-1, РГ-600-1 и РГ-1000-1 на номинальные расходы газа от 40 до 1 000 м3/ч и давление не более 0,1 МПа. Возможно применение параллельной установки счетчиков.