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    當今陶瓷窯爐的發展方向是由過去提出的輥道化、自動化、煤氣化、輕型化、大型化向綠色(環保、節能和智能型)窯爐方向發展。

    綠色窯爐的標準是低消耗(節能型)，低污染(環保型)、低成本、高效率。

    實現綠色窯爐的努力方向是：研究新的自動控制方式和方法、降低窯爐風機電耗和噪音、研究先進的燃燒器、使用新型的耐火材料和涂料、建立廢氣凈化研究檢測中心。

    實現綠色窯爐的目標是：燃料消耗進一步下降10%－20%、窯爐熱效率提高10%－20%、電力消耗下降10%－30%、噪音和煙塵有較大程度的下降。這樣對原有的窯爐控制手段和方法提出了更高的技術要求。

    目前窯爐的控制方法，已由90年代的手動調節控制發展為智能控制；由分散型控制變為集散型控制；溫度由以前的單純ＰＩＤ調節方法變為ＰＩＤ加上模糊控制的調節方法；傳動由常規控制變為變頻技術的線速度控制等。隨著窯爐長度的增加(150－250ｍ)生產量的提高(6000－1500m2／日)，燒成周期的縮短(60－30min)等因素變化，加上窯爐控制目標是一個多輸入、多輸出、多變量、大滯后、非線收的變化量，使得我們過去的控制方法越來越不適應當前窯爐的發展要求。

    隨著計算機技術和電子技術的發展，計算機控制技術逐漸取代了傳統控制技術，利用計算機技術和系統控制中的容錯技術對窯爐的控制實現了可能。

    1、窯爐系統總體設計

    1．1系統的管理

    利用過程控制級計算機和先進的控制軟件在軟件中加上先進的容錯技術、依靠計算機本身的高可靠性，高穩定性對各項過程進行控制，實現系統的實時監視，實時管理、實時控制、出錯實時報警、實時控制過程中的數據存儲，并且通過光纖通訊管理人員管理計算機進行通訊，完成技術數據的監控，記錄存儲和報表打印。

    1．2風機系統的控制

    利用獨立的可編程序控制器，風機用變頻器和外用控制硬件組成，以及可編程的通訊端口和過程控制級計算機通訊，實現計算機的管理控制，結合容錯技術、在檢測到風機及控制設備出現故障時自動切換到另一臺備用電機運行，確保設備的正常運行。

    1．3傳動系統的控制

    利用獨立的速度反饋信號模塊和電機專用三相交流模塊，對傳動電機實現線速度的閉環控制，利用專用的ＲＳ232／ＲＳ485信號通訊模塊，同過程控制級計算機實行通訊，可以方便，可靠，準確地設置每臺傳動電機之間的速度差，保證產品在窯內燒成段的運行不重疊。同時利用容錯技術、檢測設備的實時運行情況，一旦發現異常、自動切換到備用控制回路，保證傳動的正常運行，防止堵窯事故的發生。

    1．4窯爐溫度的控制

    窯爐的溫度是一個大滯后的非線性量，在窯爐的控制中占有非常重要的地位。如何解除溫度的滯后性，是窯爐溫度控制的關鍵所在。利用計算機的混沌模糊控制技術，外加容錯技術的方法，取代傳統智能儀表。外加計算機管理是常規模式。

    1．5其他控制

    窯爐控制除以上方法外，還有氣氛、壓力、報警等控制。其中報警控制由報警輸入模塊和報警輸出模塊組成，并用過程控制級計算機連接。

    2、系統的優缺點

    2．1 整機系統的優點

    (1)利用高可靠的控制軟件和人機界面，實現了友好的人機對話，使操作更為方便、快捷。

    (2)減少了由車間設備管理員每時、每日向上一級領導遞送報表的繁鎖程序。

    (3)在系統軟件設計中，利用混沌模糊控制技術和超強容錯技術，保證了設備運行中的高可靠性。

    (4)在溫度控制過程中，利用模糊控制技術，使控制溫度的精確度和準確度提高了，可達≤±5℃，避免了在窯爐設備壓力和氣氛變化過程中溫度出現超調和欠調的現象。

    (5)利用三相交流電機模塊和速度反饋模塊，對傳動電機實行閉環控制，實現傳動電機的線速度控制，避免了傳統變頻器調速的不一致性，使傳動電機的速度更準確，同時，也避免產品在窯內運行過程中前后不一致的現象。

    (6)實現了無紙自動記錄實時控制過程中的有關參數，方便以后備查，打印和調用。

    (7)通過網絡技術，實現管理人員同時直接管理設備，隨時進行實時數據，報表的打印，隨時撐握設備的運行工況。

    (8)準確、實時、完善的報警功能使設備運行更安全、更可靠。

    (9)本系統運行后，產品質量可提高5%－8%，節能率達3%－5%，達到較好的節能增效目的。

    2．2 系統的缺點

    (1) 系統集成性、可靠性、安全性要求的提高導致項目設備成本增加。

    (2)對負責維護、修理的技術人員提出了更高的技術水準。

    3  噴霧干燥塔自動控制系統

    3．1過去存在的問題

    以前很多陶瓷廠的噴霧干燥系統，全部采用人工操作，缺陷如下：

    (1)采用微波爐烘干稱重測量，時間長，不準確。采用微波爐加熱一般需要4－5ｍｉｎ，時間過長。微波爐加熱存在溫度過高和不均勻現象，不能準確反映粉料水份的真實狀況。

    (2)測量采用抽檢方式，不能全面反映粉料水份分布情況。

    (3)測量時間長，采用抽檢方式，不能為操作人員提供實時的參數依據，不易及時控制。

    (4)人工記錄現場的參數不可靠，不準確，給管理和考核帶來困難。

    (5)采用人工操作的方式，人力成本高；噴料初期不穩定時向長，資源浪費大。當粉料水份有偏差時，人工調節波動大，調節時間長，粉料品質得不到保證。

    針對以上存在的問題，設計出新的噴霧干燥塔自動控制系統。

    3．2 噴霧干燥塔自動控制系統優點

    噴霧干燥塔自動控制系統，主要是要實現粉料水份的在線控制，其自動控制系統的優點主要有：

    (1)系統采用在線水份測量儀進行粉料水份的監視。在線水份測量儀每5秒鐘顯示一次水份值，能實時反映粉料的水份值。采用在線測量，所有粉料都通過檢測設備，能全面反映粉料水分的分布。

    (2)在線粉料水分測量儀精度在0．3%內，測量準確。

    (3)系統具有粉料水分超限報警實時紀錄功能，并實現自動定時報表輸出。

    (4)系統根據在線測量當前的水分值，采用動態趨勢控制的觀點，實現了水分的真正在線控制。

    (5)系統根據粉料水分及熱風爐出口溫度計算后，輸出一信號來控制燃油量大小，進而來控制含水量在規定范圍內。

    (6)系統中粉料水分的控制是一個大時延，大滯后環節，系統加入熱風爐出口溫度與粉料水分值組成一串級控制系統，改善了系統的動態特性，使系統有較好的控制效果。

    (7)自動調節與手動調節相比，有著調節精度高，響應快，效果好等特點。

    4、噴霧干燥自動控制系統的組成及功能

    噴霧塔無人監控系統由溫度控制子系統，供漿控制子系統，燃燒控制子系統，負壓控制子系統及平臺系統六部分組成，其功能如下：

    (1)溫度控制子系統

    功能：該系統負責將噴霧塔內的溫度控制在規定的范圍內，當水分偏差超過規定范圍時，將塔內溫度進行相應的升高或降低操作(要求是已安裝在線水份儀的前提下)。

    組成：通過溫度傳感器接收現場的溫度信號，同時接收在線水分儀所測的粉料水分信號。當水份變化超出控制范圍時，如果水分增大，應升高塔內溫度；如果水分減少，應降低塔內溫度。同時，該系統根據溫度的變化需求輸出一指令給燃燒控制子系統，使其進行相應的調節。

   (2)供漿控制子系統

    功能：當水分波動不大時，可通過控制漿料的流量來控制粉料的水分，并可通過供漿壓力的大小來控制粉料的顆粒級配。

    組成：系統通過控制供漿壓力來控制粉料的水分。如水分增大時，則減少供漿壓力，如水分降低，則增大供漿壓力。系統還具有噴槍堵塞自動控測功能，當發現噴槍堵塞時自動報警。

   (3)燃燒控制子系統

    功能：當噴霧塔內的溫度要求升高或降低時，該系統控制熱風爐的燃油供給，同時控制合理的風油比，確保安全優質的燃燒。

    組成：該子系統接收溫度控制子系統來的控制信號，當溫度需要升高時，應增加燃燒器油閥的開度；當溫度需要降低時，應減少燃燒器油閥的開度。同時，當油閥動作時，風門檔板開度也應隨之進行相應的比例調節，以確保燃燒的經濟性。

   (4)負壓控制子系統

    功能：為保證粉料大小顆粒的合理，特別是減少微粉顆粒的影響，塔內需要保證一定的負壓，該系統確保將塔內負壓控制在規定的范圍內。

    組成：該系統通過壓力傳感器來檢測噴霧塔的負壓，當壓力升高時，需要開大引風機的抽力，反之則減引用機的抽力。

   (5)啟停控制子系統

    功能：該子系統負責整個系統的啟停操作。

    組成：通過邏輯控制和聯鎖保護實現系統的自動起停及故障保護。

   (6)系統平臺

功能及組成：此系統平臺通過硬件及軟件系統實現以上各子系統的控制功能，包括數據輸入輸出卡，工業控制軟件等。此子系統是整個系統的核心，以上所有子系統都是在這個系統平臺上實現的。

    5、噴霧塔自動控制系統實現的可行性

    噴霧干燥是以噴霧干燥塔為主體，并有供漿系統，熱風系統，除塵系統，及控制系統等構成的設備。工作時，泥漿由泵壓送到霧化器內，將泥漿霧化成細滴，進入干燥塔內受到熱空氣干燥脫水，顆粒受重力作用下落，帶有微粉及水氣的空氣經旋風分離器收集微粉再經水浴除塵器后從排風機排出。要控制好粉料的穩定性，噴霧塔內的進出  風溫度，風量，泥漿的壓力以及泥漿的含水量等是關鍵要素，可見噴霧干燥塔的控制也是一個多變量的模糊控制系統。
噴霧干燥系統長期以來不能實現自動控制的原因，是噴霧塔粉料的品質無法得到控制，就如同人沒有眼睛，自從在線水分測量儀在噴霧干燥系統使用以來，噴霧塔自動控制系統就成為現實。

    以技術方面來看，噴霧干燥系統的結構簡單，控制的對象就是熱風爐的燃燒器和泥漿泵的壓力，這比窯爐控制要簡單得多。此外，噴霧干燥塔體積較大，熱慣性大，自穩定能力強，所以目前的技術完全能夠實現該自動控制系統。

    6、經濟效益

    (1)系統采用在線檢測粉料水分的設備，可以省去現場測量粉料的人員；由于采用在線檢測設備，可以實現三臺噴霧塔一個人定期抽檢的方式實現，減少了操作工人及現有測量設備的能耗。

    (2)系統實現在線粉料水分的控制，同樣可以采用一個操作工人監護三臺噴霧塔，減少了人工操作失誤造成的損失。

    (3)初步核算，僅以上兩項與過去方式相比，最多可節約操作工人20個，按目前每人1年工資加管理費15000元計，每年可節約人力成本30萬元。從目前測量水份的方法耗電角度來看，采用微波爐測量水分，我們計算如下：一臺微波爐功率為1200瓦；
年耗電＝1．2千瓦×24小時×300＝8640千瓦小時

    電費(元)＝8640×0．8元＝6912元／1年

    (4)由于實現了料粉水分在線檢測和自動控制溫度穩定了粉料的質量，減少壓磚分層，粘模，強度低等半成品缺陷，可提高產品質量5%~8%，能耗下降5%左右。

    7、其他

    (1)該系統是成熟設備，安裝調試時間一個月，系統控制部分為工控機，使用年限一般為50萬小時，系統穩定耐用性強。

    (2)以投入來講，可分步實施，先做一個噴霧塔的自動控制系統，試用結果達到要求后，再做其余兩個塔的控制。