1.玻璃窯爐的結(jié)構(gòu)

液晶玻璃窯爐是液晶玻璃基板生產(chǎn)的核心裝置,熔解工藝流程有熔化、澄清、均化、冷卻四個環(huán)節(jié),液晶玻璃窯爐的結(jié)構(gòu)如圖 1 所示,其中TC1、TC2、TC3、TC4為頂部熱電偶,BT1、BT2、BT3、BT4,為底部熱電偶,1#燒槍、2#燒槍、3#燒槍、4#燒槍為甲烷和氧氣燃燒口,1#電源、2#電源、3#電源、4#電源為電助熔設備,生產(chǎn)玻璃的生料從投料口投入,燒槍噴出的燃料燃燒主要熔化窯爐上半部的玻璃液,電助熔電極棒(鉬電極棒)鑲嵌在窯爐底部左右對稱位置,一邊四個,通過兩端施加電壓產(chǎn)生電阻熱熔化窯爐底部玻璃生料、熱電偶檢測窯爐各個部分玻璃液的溫度,轉(zhuǎn)化成 4~20mA標準電信號傳送給工控機,熔化的玻璃液,通過流出口流入下一個環(huán)節(jié)進行進一步的澄清, 液晶玻璃對質(zhì)量要求極高,原料熔化和澄清在很大程度上決定了液晶玻璃的質(zhì)量,窯內(nèi)溫度與設定溫度只要偏差 5~10攝氏度就可能引起熔化和澄清過程的顯著變化,導致玻璃發(fā)生缺陷,成為廢品,液晶玻璃生產(chǎn)工 藝要求窯爐玻璃液溫度一 定達到1450攝氏度并在此溫度下保持一段時間進行澄清,澄清之后的玻璃液從窯爐進入到鉑金通道進行再次的澄清,這樣嚴格把關每一步的溫度才能最終生產(chǎn)出沒有條紋和氣泡的平板玻璃,鉑銠熱電偶的測溫范圍為0~1600攝氏度實際生產(chǎn)中用鉑銠熱電偶作為窯爐玻璃液的溫度測量元件,液晶玻璃生產(chǎn)采用電助熔和富氧燃燒方法!在助燃風出風口通入氧氣,富氧燃燒使得燃料的燃燒更徹底,用電能代替了部分化學能,也使窯爐壽命更長。

2.1溫度控制系統(tǒng)分析

玻璃窯爐溫度控制系統(tǒng)分為兩部分:一是窯爐主體溫度控制系統(tǒng)通過控制燃氣流量完成:一是窯爐底部溫度控制系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)電助熔系統(tǒng)功率完成.

窯爐主體溫度控制系統(tǒng)以工藝要求的溫度作為設定溫度,玻璃窯爐某一處熱電偶的測量溫度作為實測溫度和反饋溫度,當實測溫度偏離設定溫度時,采集的溫度數(shù)據(jù)通過智能控制器輸出信號,調(diào)節(jié)燃料、空氣氧氣閥門的開度,達到調(diào)節(jié)玻璃液溫度的目的.窯爐底部溫度控制系統(tǒng)也以工藝要求的溫度作為設定溫度玻璃窯爐底部某一處熱電偶的測量溫度作為實測溫度和反饋溫度,當實測溫度偏離設定溫度時,采集的溫度數(shù)據(jù)通過PID控制器輸出信號,調(diào)節(jié)電助熔系統(tǒng)的功率,達到調(diào)節(jié)底層玻璃液溫度的目的。

由窯爐結(jié)構(gòu)可以看出,各回路緊密相連、相互影響.為了說明各回路之間溫度的耦合作用,以TC1、TC2為例作出分析.假如 TC1熱電偶檢測的玻璃液溫度低于設定溫度,TC2熱電偶檢測的溫度等于設定溫度,那么TC1回路燃氣閥門需要增加開度,TC2回路燃氣閥門開度不變,一段時間后,TC1檢測到的溫度到達設定溫度.能夠推測由干受TC1附近溫度升高的影響.TC2 附近溫度也會升高,這樣T02熱電偶檢測到的溫度就會高于設定溫度,繼而 TC2 回路燃氣閥門需減小開度,使溫度降回至設定溫度。

窯爐主體溫度控制系統(tǒng)有4個熱電偶4個溫摩控制回路,底部有4個熱電偶,也是4個溫度控制回路一共8個溫度控制回路.這8個控制回路之間都有耦合作用,作用的大小有強有弱,取決于回路之間的距離。為了解決各回路溫度耦合這一問題,本文加入了前饋控制器.從抑制干擾的角度看,前饋控制可以減輕反饋控制的負拍,但是如果對所有實際工業(yè)的干擾對象都作出補償,勢必要設計多個前饋通道,增加了投資費用和維護工作量.因此,從經(jīng)濟實用角度出發(fā),只對相鄰的主要干擾采取前饋補償,對其他影響較小的干擾采用反饋控制方式.

以TC1回路為例的主體控制系統(tǒng)方框圖如圖2所示.離TC1 回路最近的回路是TC2回路,只對 TC2回路的干擾設置前饋控制器.以BT2回路為例的電助熔控制系統(tǒng)方框圖如圖3所示.離BT2回路最近的回路是BT1 回路和 BT3 回路,所以對這兩個回路的干擾都設置前饋控制器。