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    平板玻璃及玻璃深加工產(chǎn)品是建筑業(yè)、工業(yè)、國防、交通運輸業(yè)廣泛使用的一種基礎材料和裝飾材料。國內(nèi)玻璃生產(chǎn)的現(xiàn)狀以及國際玻璃行業(yè)的發(fā)展趨勢要求平板玻璃企業(yè)加快現(xiàn)代化步伐，堅持高技術起點，依靠技術進步，生產(chǎn)出高水平的優(yōu)質(zhì)平板玻璃，提高在國際市場上的競爭能力。因此，在浮法玻璃生產(chǎn)線應用先進的自動化控制技術來控制玻璃生產(chǎn)線，保障生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)玻璃，減少生產(chǎn)中的能源消耗，降低玻璃生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，節(jié)約我國的能源等，具有十分重要的意義。

    玻璃行業(yè)應用的控制系統(tǒng)大部分是DCS,其基本控制環(huán)節(jié)的控制算法仍舊是PID算法。玻璃制造工藝過程是一個的十分復雜的過程,由于PID控制算法的缺欠，致使玻璃生產(chǎn)線的自動控制一直存在著問題。玻璃熔窯的窯壓和退火窯的溫度是影響玻璃質(zhì)量的重要參數(shù)，現(xiàn)有DCS中的控制算法對這些參數(shù)回路的控制不是很理想，許多回路還處于手動狀態(tài)，不但增加了工人的勞動強度，也影響了玻璃質(zhì)量，降低了工廠的效益，所以尋找一種好的控制方法勢.在必行。

    沈陽耀華玻璃廠玻璃生產(chǎn)采用的工藝是“浮法玻璃”，浮法生產(chǎn)的成型過程是在通入保護氣體（N2及H2）的錫槽中完成的。玻璃原料經(jīng)投料機粉碎后投放到通道中，通過通道上的傳送帶將玻璃原料投入熔窯,在熔窯中經(jīng)過充分加溫熔化后變成玻璃液, 玻璃液離開熔窯進入流液道，熔融玻璃從池窯中連續(xù)流入并漂浮在相對密度大的錫液表面上，在重力和表面張力的作用下，玻璃液在錫液面上鋪開、攤平、形成上下表面平整玻璃板，經(jīng)硬化、冷卻后被引上過度輥臺。輥臺的輥子轉(zhuǎn)動，把玻璃帶拉出錫槽進入退火窯，經(jīng)退火、切裁，就得到平板玻璃產(chǎn)品。玻璃原料是否能充分熔化是關系到玻璃質(zhì)量的決定因素，玻璃原料能否充分熔化取決于熔窯的溫度、壓力控制的是否合適。

    熔窯的加熱方法如下圖：

       

    熔窯南北各5個小爐，每個小爐有3個噴槍，燃料是重油，霧化后由噴槍噴出配以一定比例的助燃風，使其充分燃燒，來使熔窯溫度達到工藝要求的溫度。南北兩側(cè)交替燃燒，每側(cè)每次燃燒20分鐘，熄滅后先排廢氣，然后另一側(cè)再燃燒，循環(huán)往復。熔窯溫度分布如下圖所示，1#和2#小爐控制TE-1011點的溫度，3#和4#小爐控制TE-1012點的溫度，5#小爐控制TE-1013點的溫度，每次換火溫度都會下降，只有及時調(diào)整每個小爐的噴油量才能把溫度補償上來。

　　沈陽耀華玻璃廠浮法二線300噸玻璃熔窯工藝如下圖：

        

　　玻璃原料在熔窯中充分融化以后，通過流液道進入錫槽，玻璃液在錫槽中平鋪，通過拉邊機的作用進入退火窯。玻璃原料進入退火窯后，依次經(jīng)歷：A區(qū)、B區(qū)，C區(qū)，玻璃在退火窯中，通過排管中循環(huán)風及冷風的調(diào)節(jié)降溫。退火窯對玻璃溫度的調(diào)節(jié)是一個間接過程，它的過程為：通過調(diào)節(jié)循環(huán)風與冷風的配比來改變循環(huán)風的溫度，再通過調(diào)節(jié)混合后循環(huán)風的量，來改變排管的溫度。排管的溫度改變其周圍的空氣溫度，空氣的溫度再改變玻璃表面的溫度，這樣完成一個玻璃表面降溫過程，時滯大約10分鐘左右。該廠過去的生產(chǎn)過程控制雖然應用了DCS，但對熔窯、退火窯（A區(qū)、B區(qū)）的控制手段一直為手動，退火窯C區(qū)雖然投入自動，但控制精度一直達不到精度要求。 

       

    玻璃生產(chǎn)過程的控制難點分析與采用新控制方法必要和可能性

　　在該生產(chǎn)流程中，熔窯的溫度及壓力都是比較難控的環(huán)節(jié)，因為在玻璃生產(chǎn)中，每隔20分鐘就要換火，在換火過程中，窯內(nèi)溫度會發(fā)生很大變化，這需要在換火后及時的補償。

　　窯壓是熔窯部分的重要參數(shù)，工藝要求熔窯壓力應始終保持微正壓4.3Pa左右。影響窯壓的因素較多如助燃風流量、煤氣流量、煙囪抽力等，使得窯壓信號波動較大。使用濾波算法去除瞬時壓力波動，并將電動執(zhí)行機構的死區(qū)范圍設的稍大一些，盡量減少執(zhí)行機構的頻繁動作對控制對象的影響。在換火補償時窯內(nèi)壓力會突然下降，如果壓力降的過低，就會產(chǎn)生負壓，使外部灰塵進入窯內(nèi)，使玻璃液含砂量增大，對玻璃品質(zhì)產(chǎn)生很大影響。在換火補償溫度時，窯壓又可能升高，窯壓過高對窯體產(chǎn)生破壞作用，會直接威脅生產(chǎn)安全。玻璃熔窯是典型的大滯后、非線性的不確定性對象，無法用數(shù)學模型來精確描述，因此用常規(guī)控制方法往往控制不好。

　　退火窯C區(qū)的溫度也比較難控，因為五個風管控制五個溫度點，而五個風管中的風統(tǒng)一由總管送出，它們中間的耦合程度非常高，使溫度難于控制，從而產(chǎn)生溫度的“壓油”現(xiàn)象。

　　從上述分析可以看出,玻璃生產(chǎn)過程控制的難控點是:

　　1) 熔窯的溫度:由于換火,造成窯內(nèi)溫度波動;

　　2) 熔窯的壓力: 也是由于換火,造成窯內(nèi)溫度波動；

　　3) 玻璃熔窯是大時滯、非線性對象；

　　4）退火窯C區(qū)的五個溫度點的溫度存在著嚴重的耦合。

　　總之玻璃窯生產(chǎn)過程所形成的系統(tǒng)是一個具有非線性、大時滯、強干擾、強耦合的復雜系統(tǒng)。因而所用的控制方法必須具備控制上述復雜系統(tǒng)的能力。
控制效果

　　采用無模型控制技術后，在系統(tǒng)運行正常的情況下，A、B區(qū)控制偏差為 ，C區(qū)控制偏差 。碹頂TE-1011，TE-1012停火后，在系統(tǒng)運行正常的情況下，從開始執(zhí)行控制程序起,在保證正常燃燒的情況下(不許冒黑煙)，最遲不超過10分鐘達到給定值，上偏差不超過 ；碹頂TE-1013在系統(tǒng)運行正常的情況下，控制偏差 ；熔窯燃油節(jié)省3%。

                                                               此文章摘自：中國工控網(wǎng)