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(gè)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(shè)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(duì)稱位置,一邊四個(gè),通過(guò)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(cè)窯爐各個(gè)部分玻璃液的溫度,轉(zhuǎn)化成 4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)傳送給工控機(jī),熔化的玻璃液,通過(guò)流出口流入下一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行進(jìn)一步的澄清, 液晶玻璃對(duì)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(shè)定溫度只要偏差 5~10攝氏度就可能引起熔化和澄清過(guò)程的顯著變化,導(dǎo)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(dá)到1450攝氏度并在此溫度下保持一段時(shí)間進(jìn)行澄清,澄清之后的玻璃液從窯爐進(jìn)入到鉑金通道進(jìn)行再次的澄清,這樣嚴(yán)格把關(guān)每一步的溫度才能最終生產(chǎn)出沒(méi)有條紋和氣泡的平板玻璃,鉑銠熱電偶的測(cè)溫范圍為0~1600攝氏度實(shí)際生產(chǎn)中用鉑銠熱電偶作為窯爐玻璃液的溫度測(cè)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(fēng)出風(fēng)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(xué)能,也使窯爐壽命更長(zhǎng)。

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(guò)控制燃?xì)饬髁客瓿?一是窯爐底部溫度控制系統(tǒng),通過(guò)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(shè)定溫度,玻璃窯爐某一處熱電偶的測(cè)量溫度作為實(shí)測(cè)溫度和反饋溫度,當(dāng)實(shí)測(cè)溫度偏離設(shè)定溫度時(shí),采集的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)智能控制器輸出信號(hào),調(diào)節(jié)燃料、空氣氧氣閥門(mén)的開(kāi)度,達(dá)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(shè)定溫度玻璃窯爐底部某一處熱電偶的測(cè)量溫度作為實(shí)測(cè)溫度和反饋溫度,當(dāng)實(shí)測(cè)溫度偏離設(shè)定溫度時(shí),采集的溫度數(shù)據(jù)通過(guò)PID控制器輸出信號(hào),調(diào)節(jié)電助熔系統(tǒng)的功率,達(dá)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(shuō)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(cè)的玻璃液溫度低于設(shè)定溫度,TC2熱電偶檢測(cè)的溫度等于設(shè)定溫度,那么TC1回路燃?xì)忾y門(mén)需要增加開(kāi)度,TC2回路燃?xì)忾y門(mén)開(kāi)度不變,一段時(shí)間后,TC1檢測(cè)到的溫度到達(dá)設(shè)定溫度.能夠推測(cè)由干受TC1附近溫度升高的影響.TC2 附近溫度也會(huì)升高,這樣T02熱電偶檢測(cè)到的溫度就會(huì)高于設(shè)定溫度,繼而 TC2 回路燃?xì)忾y門(mén)需減小開(kāi)度,使溫度降回至設(shè)定溫度。

窯爐主體溫度控制系統(tǒng)有4個(gè)熱電偶4個(gè)溫摩控制回路,底部有4個(gè)熱電偶,也是4個(gè)溫度控制回路一共8個(gè)溫度控制回路.這8個(gè)控制回路之間都有耦合作用,作用的大小有強(qiáng)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(wèn)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(fù)拍,但是如果對(duì)所有實(shí)際工業(yè)的干擾對(duì)象都作出補(bǔ)償,勢(shì)必要設(shè)計(jì)多個(gè)前饋通道,增加了投資費(fèi)用和維護(hù)工作量.因此,從經(jīng)濟(jì)實(shí)用角度出發(fā),只對(duì)相鄰的主要干擾采取前饋補(bǔ)償,對(duì)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(duì) TC2回路的干擾設(shè)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(duì)這兩個(gè)回路的干擾都設(shè)置前饋控制器。