生產連續玄武巖纖維的自動控制系統的製作方法
2023-10-11 04:17:44
專利名稱：生產連續玄武巖纖維的自動控制系統的製作方法
技術領域：
本發明特別涉及一種利用信息技術和網絡技術對連續玄武巖纖維的生產進行自 動控制的系統。
背景技術：
「窯」工業是高耗能、高排放的工業，關於「窯」的節能減排是一項世界關注的問題。 「一窯多爐，一爐漏板多孔目」是來自古典的陶瓷窯的中央集中燃燒的理念的現代版，有「大 鍋飯」的傳統觀念，目前行業存在的現實是既不能保證玄武巖纖維的質量，更談不上產量與 節能。申請號為200610012252. 2，於2006年11月29日公開且公開號為CN1868940A，發明 名稱為「生產玄武巖纖維長絲的大型池窯」的中國發明專利申請中，採用1個大型池窯，內 置8個鉬-銠合金爐(即漏板)，每漏板具有1000目，將大量玄武巖石頭熔化於一爐，據說 可節能1/3 1/2，而且可大大提高產量。但是，由於池窯較大，環境溫度不易控制，由於玄 武巖所具有的特殊物理性能，難以保證玄武巖石頭的熔融程度均一。這將導致玄武巖連續 長纖維品質的下降，能耗也隨之增加。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供生產連續玄武巖纖維的自動 控制系統，該自動控制系統能精細控制漏板及整個爐膛空間均勻的溫度、進料等參數，從而 在生產工藝流程中精密地監控其拉絲品質，並降低能耗。本發明的目的通過下述技術方案實現生產連續玄武巖纖維的自動控制系統，其 特徵在於包括若干個組成陣列的用於熔化玄武巖的窯胞單元，以及分別與若干個窯胞單 元電連接的中央控制器；每個窯胞單元包括對窯胞單元的工作參數、輸入和輸出參數進行 監控的監控模塊，用於實現監控模塊與中央控制器通信的總線模塊；中央控制器用於將工 作參數、輸入和輸出參數與預設值進行比較，並根據比較結果對工作參數、輸入和輸出參數 進行控制。所述窯胞單元設有單個漏板。所述監控模塊包括水溫監控模塊、進料監控模塊、溫度監控模塊、燃氣監控模塊、 電力監控模塊、品質監控模塊，其中水溫監控模塊、進料監控模塊分別與窯胞單元電連接， 溫度監控模塊分別與窯胞單元和漏板電連接，燃氣監控模塊、電力監控模塊、品質監控模塊 分別與漏板電連接。所述漏板目數優選為400目；漏板進一步優選鉬銠合金比例的漏板。所述中央控制器為嵌入式微處理器。較佳地，所述窯胞單元的數量為10個。本發明的原理1、只有「中央集中熔化大窯池」才能節能的傳統理念是一種誤解；節能的物理實質 不是「大鍋飯」，而是，精密測控耗散(無效)熱量與有功(有效)熱量之比例一一熱效因子，這是本質；本發明採用分布式「窯胞單元」的「大陣列」進行科學的熱量定量管理與集中 監控，相對與集中大窯比較，明顯要節能；2、分布式「窯胞單元」的集中「大陣列」，其優點在於「窯胞單元」比「大窯池」更
能監控與保障連續玄武巖纖維的品質；其熔融玄武巖成絲通道不同於大窯池，它能實現監 控整個漏板載體及其覆蓋空間的準確的均衡的溫度環境；保證單個「窯胞」所需求的最佳熔 融溫度，就能實現纖維的優異品質，就是要保證成絲前的溫度環境與成絲最佳路程的溫度 高度一致性；3、對每個「窯胞單元」多點溫度環境參數的測量，採用信息技術(IT)方法並安置 相應的檢測傳感器，監測參量主要有供電流量、燃氣量、水流量、進料量、多點溫度、纖維參 量、纖維輸出量、故障報警、緊急預案以及安全報警等等；對「窯胞單元」陣列的分布式數據， 用網絡技術(NT)傳輸進行集中監控，實現全自動化生產，既能保證纖維品質又能提高纖維 產出；除了在「窯胞單元」小系統中精密測控全流程，提高有功(有效)熱量與耗散(無效) 熱量之比-熱效因子外，對「窯胞單元」陣列大系統中對整體環境作特殊的封閉式設計進行 熱保溫，以求得全面節能；4、由於熔融的熱能是由市電網電力與管道燃氣提供，兩者是容易進行可測控、可 網絡(NT)化的，這一優點可以很方便地用於「窯胞單元-大陣列」技術方案，會同全部測控 數據的IT/NT化，就能實現節能生產高品質連續玄武巖纖維的「較低目數漏板、窯胞單元、 大陣列」方法中的物料流、熱能流、信息流、產銷流等等的全IT/NT自動化。本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果(1)本發明所述的系統實現了連續玄武巖纖維的自動化生產，而且節能、減排，得 到的連續玄武巖纖維品質高、產量高、生產穩定。(2)本發明所述的系統提高連續玄武巖纖維的品質；窯胞單元能確保拉絲前的精 細溫度環境與最佳成絲路程的高度一致性；應用本發明所述系統實現了在生產全過程中不 添加任何有害環保的輔料，不僅節能、減排等環保外，更有利於保證純玄武巖纖維的優異品 質。(3)本發明所述的系統實行全面在線監控，生產工藝穩定，就能穩定提高優質的連 續玄武巖纖維的產量；大熔爐是不能保證質量的，沒有質量就沒有數量。(4)本發明所述的系統由於提高了熱效因子(即有效熱量與耗散熱量之比)，並採 用整體熱保溫，全面節約能源，初步測量估計可節約至少三分之一的能源。
圖1是10個窯胞單元組成大陣列的框架圖。圖2是單個窯胞單元的電路控制框圖。圖3是10個窯胞單元組成大陣列的電連接圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限 於此。實施例
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如圖1所示，本實施例採用10個窯胞單元組成一個大陣列，每個窯胞單元設有一 個目數為400目的特殊設計的鉬銠合金漏板，每個窯胞單元都通過乙太網分別與中央控制 器電連接，中央處理器可以選用嵌入式微處理器。每個窯胞單元包括對窯胞單元的工作參 數、輸入和輸出參數進行監控的監控模塊以及用於實現監控模塊與中央控制器通信的總線 模塊。其中工作參數包括溫度、燃氣和電力這三個參數，輸入和輸出參數包括進料、玄武巖 纖維的品質這兩個參數；相應地，如圖2所示，監控模塊包括水溫監控模塊、進料監控模塊、 溫度監控模塊、燃氣監控模塊、電力監控模塊、品質監控模塊，其中水溫監控模塊、進料監控 模塊分別與窯胞單元電連接，溫度監控模塊分別與窯胞單元和漏板電連接，燃氣監控模塊、 電力監控模塊、品質監控模塊分別與漏板電連接，水溫監控模塊所監控的溫度在100度以 下，而溫度監控模塊所監控的溫度在1200-1600度範圍內。如圖3所示，總線模塊則用於實 現上述監控模塊與中央控制器的通信，將監控模塊所監控的參數信息傳輸給中央處理器； 中央處理器將工作參數、輸入和輸出參數與預設值進行比較，並根據比較結果對工作參數、 輸入和輸出參數進行控制，如調整參數或校正參數，再通過總線模塊將經過調整或校正的 參數傳輸給相應的監控模塊。本發明控制原理為首先，對單個窯胞單元的水溫、溫度、燃氣、電力、進料、玄武巖 纖維的品質等參數進行預先設定，其中所述溫度可以為漏板、爐膛空間、供料系統、拉絲路 徑、浸潤劑、冷卻水和熔巖表面等的溫度；然後，通過監控模塊對上述參數進行實時測量，總 線模塊將所得的參數傳輸給中央控制器，由中央處理器根據相應參數的預設值進行調整或 校正。例如，控制玄武巖纖維的品質具體如下生產出連續玄武巖纖維後，對連續玄武巖纖 維的品質(連續纖維長度和線徑分布)進行測量，測量值通過總線模塊傳輸至中央控制器， 中央控制器將測量值與預設玄武巖纖維的品質參數進行比較，若比較結果為兩者基本一 致，則不對窯胞單元的工作參數、輸入和輸出參數進行調整，若比較結果為兩者有一定的差 距，則調整窯胞單元的工作參數、輸入和輸出參數，以便接下來所生成出來的連續玄武巖纖 維的品質符合要求。通過以上所述本發明的控制，窯胞單元所需的燃氣、電力以3 7的比例進行使 用，熔融巖石的效果最好。主要原因是電能比氣能容易實現精細控制，也就是溫度能得到精 細監控(溫度誤差小於5°C)，較易拉出超細、均勻、連續玄武巖纖維(連續纖維長度不少於 50000米，線徑分布的離散度符合泊松分布，且其半寬度是設計絲徑的百分之一以下)，而 且工藝容易穩定控制，同時提高了熱效因子，節約至少三分之一的能源。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
生產連續玄武巖纖維的自動控制系統，其特徵在於包括若干個組成陣列的用於熔化玄武巖的窯胞單元，以及分別與若干個窯胞單元電連接的中央控制器；每個窯胞單元包括對窯胞單元的工作參數、輸入和輸出參數進行監控的監控模塊，用於實現監控模塊與中央控制器通信的總線模塊；中央控制器用於將工作參數、輸入和輸出參數與預設值進行比較，並根據比較結果對工作參數、輸入和輸出參數進行控制。
2.根據權利要求1所述的生產連續玄武巖纖維的自動控制系統，其特徵在於所述窯 胞單元設有單個漏板。
3.根據權利要求2所述的生產連續玄武巖纖維的自動控制系統，其特徵在於所述監 控模塊包括水溫監控模塊、進料監控模塊、溫度監控模塊、燃氣監控模塊、電力監控模塊、品 質監控模塊，其中水溫監控模塊、進料監控模塊分別與窯胞單元電連接，溫度監控模塊分別 與窯胞單元和漏板電連接，燃氣監控模塊、電力監控模塊、品質監控模塊分別與漏板電連 接。
4.根據權利要求2所述的生產連續玄武巖纖維的自動控制系統，其特徵在於所述漏 板為鉬銠合金漏板。
5.根據權利要求2或3所述的生產連續玄武巖纖維的自動控制系統，其特徵在於所 述漏板目數為400目。
6.根據權利要求1所述的生產連續玄武巖纖維的自動控制系統，其特徵在於所述中 央控制器為嵌入式微處理器。
7.根據權利要求1所述的生產連續玄武巖纖維的自動控制系統，其特徵在於所述窯 胞單元的數量為10個。
全文摘要
本發明公開了生產連續玄武巖纖維的自動控制系統，其特徵在於包括若干個組成陣列的用於熔化玄武巖的窯胞單元，以及分別與若干個窯胞單元電連接的中央控制器；每個窯胞單元包括對窯胞單元的工作參數、輸入和輸出參數進行監控的監控模塊，用於實現監控模塊與中央控制器通信的總線模塊；中央控制器用於將工作參數、輸入和輸出參數與預設值進行比較，並根據比較結果對工作參數、輸入和輸出參數進行控制。本發明不僅實現了連續玄武巖纖維的自動化生產和監控，而且節能、減排，得到的連續玄武巖纖維品質高、產量高、生產穩定。
文檔編號G05B19/418GK101963796SQ20091004134
公開日2011年2月2日 申請日期2009年7月23日 優先權日2009年7月23日
發明者徐永福, 李競, 沈經, 趙傑雄 申請人:廣州煌盛新纖維製造有限公司