淺析窯爐能耗管理的分段溫度控制方式

楊紅

摘 要：窯爐燒成能耗在陶瓷企業綜合能耗中占比最大，燒成技術和窯爐結構是影響窯爐能耗的兩個關鍵因素，設備的自動化程度不斷提高，促進了燒成工藝的不斷創新。本文從控制系統構成、動態走磚及程序編寫三個方面，介紹分段溫度控制方式在窯爐燒成工藝上的應用。通過調整燒成制度，節省燃氣消耗，降低企業成本。

關鍵詞：燒成周期;動態走磚;易控天地

1 前 言

溫控表調節燃氣執行器開度，經過PID運算，來完成對儀表設定溫度值和熱電偶實際溫度值的控制。在產品質量達標情況下，窯爐每一段熱電偶的溫度結合在一起，組成窯爐燒成溫度曲線。窯爐在實際生產過程中，窯內會出現沒有進磚的情況，這時可以通過對控制系統進行配置及程序編寫，對溫度進行調節，實現燒成溫度曲線的調整，從而達到節能降耗的目的。下面介紹分段溫度控制系統。

2 窯爐分段溫度控制系統組成

分段溫度控制系統主要包括工控機、易控天地組態軟件、溫控表、執行器。工控機配置型號為TPC6000 - 8172W0的平板電腦，平板電腦安裝易控天地組態軟件，溫控表選擇歐姆龍E5EC-PR2ADM-804產品。

3 窯爐動態走磚

分段溫度控制系統運行前，首先要確定磚塊在窯爐內的具體位置，磚塊位置的確定是通過計算，得出窯爐每一段磚塊流動的線速度，根據線速度，工控機組態軟件對窯內動態走磚進行模擬，從而可以直觀地呈現磚塊在窯內的具體位置。磚塊流動的線速度即輥棒線速度，可以通過以下幾個參數來確定：窯爐每一段的長度、窯爐每一段傳動電機轉速和速比、變頻器頻率、傳動比以及輥棒直徑。計算如下所示：

輥棒轉速（rpm）=一級減速轉速（rpm）/傳動比;

一級減速轉速（rpm）=電機轉速（rpm）/速比;

輥棒線速度（m/min）=輥棒轉速（rpm）×輥棒直徑（mm）×3.14 / 1000;

每一段燒成周期（min）=每一段長度 （m）/輥棒線速度（m/min）;

總的燒成周期（min）=∑每一段燒成周期（min）。

每一段在不同變頻器頻率運行情況下，可以計算出該頻率對應的燒成周期：

相應的每一段燒成周期（min）= 每一段燒成周期（min）×50（HZ）/ 相應的頻率（HZ）;

相應的總燒成周期（min） =∑相應的每一段燒成周期（min）;

相應的輥棒線速度（m/min）=每一段長度（m）/相應的每一段燒成周期（min）。

根據以上表達式，工控機組態軟件和傳動變頻器通訊，采集每一段的變頻器頻率，計算得出每一段的燒成周期，每一段的燒成周期得出每一段的輥棒線速度，根據每一段的輥棒線速度模擬磚塊在輥道窯內的動態走磚情況，易控天地計算程序如下所示（理論計算值與實際值會存在偏差，這里引入修正系數）：

Tag.CDSV.CDSV1=Tag.Inv.Inv1*Tag.變頻器.齒輪比1*Tag.GYCS.速度修正系數1;

Tag.CDSV.CDSV2=Tag.Inv.Inv2*Tag.變頻器.齒輪比2*Tag.GYCS.速度修正系數2;

Tag.CDSV.CDSV3=Tag.Inv.Inv3*Tag.變頻器.齒輪比3*Tag.GYCS.速度修正系數3;

Tag.CDSV.CDSV4=Tag.Inv.Inv4*Tag.變頻器.齒輪比4*Tag.GYCS.速度修正系數4;

Tag.CDSV.CDSV5=Tag.Inv.Inv5*Tag.變頻器.齒輪比5*Tag.GYCS.速度修正系數5;

if（Tag.CDSV.CDSV1！=0）

{Tag.GYCS.燒成周期1=Tag.變頻器.長度1/Tag.CDSV.CDSV1;

Tag.GYCS.平均速度1=Tag.GYCS.速度修正系數1*Tag.YL.窯爐長度1/Tag.GYCS.燒成周期1;}

if（Tag.CDSV.CDSV2！=0）

{Tag.GYCS.燒成周期2=Tag.變頻器.長度2/Tag.CDSV.CDSV2;

Tag.GYCS.平均速度2=Tag.GYCS.速度修正系數2*Tag.YL.窯爐長度2/Tag.GYCS.燒成周期2;}

if（Tag.CDSV.CDSV3！=0）

{Tag.GYCS.燒成周期3=Tag.變頻器.長度3/Tag.CDSV.CDSV3;

Tag.GYCS.平均速度3=Tag.GYCS.速度修正系數3*Tag.YL.窯爐長度3/Tag.GYCS.燒成周期3;}

if（Tag.CDSV.CDSV4！=0）

{Tag.GYCS.燒成周期4=Tag.變頻器.長度4/Tag.CDSV.CDSV4;

Tag.GYCS.平均速度4=Tag.GYCS.速度修正系數4*Tag.YL.窯爐長度4/Tag.GYCS.燒成周期4;}

if（Tag.CDSV.CDSV5！=0）

{Tag.GYCS.燒成周期5=Tag.變頻器.長度5/Tag.CDSV.CDSV5;

Tag.GYCS.平均速度5=Tag.GYCS.速度修正系數5*Tag.YL.窯爐長度5/Tag.GYCS.燒成周期5;}

Tag.GYCS.燒成周期=Tag.GYCS.燒成周期1+Tag.GYCS.燒成周期2+Tag.GYCS.燒成周期3+Tag.GYCS.燒成周期4+Tag.GYCS.燒成周期5;

易控天地軟件和PLC建立通訊關系，PLC通過窯爐入口光電檢測元件采集磚塊進入輥道窯的信號，窯爐傳動在實際控制當中，會出現晃動的狀況，工控機經易控天地和PLC進行數據交互，根據采集的正轉、反轉、停止及入口進磚信號，實時調整在輥道窯內每一段磚塊的動態走磚情況。

4 溫度調節功能及程序編寫

磚塊在窯爐內的具體位置確定好以后，接下來考慮對溫度的自動控制調節;首先確定熱電偶在窯爐的具體位置，當窯爐執行空窯分段溫度自動控制時，把當前燒成工藝即溫控表設定值存儲到中間變量，然后按照以下步驟進行參數預設：

（1）預設開始空窯距離值ff（單位：m），當沒有磚塊的距離大于ff值，空窯開始;

（2）預設結束空窯距離值gg（單位：m），當進入的連續磚塊大于gg值，空窯結束，連續磚塊即磚塊與磚塊之間的距離小于磚塊長度乘以系數;

（3）預設熱電偶降溫調節距離值hh（單位：m）和熱電偶升溫調節距離值kk（單位：m），預設降溫調節值tt（單位：℃）;當空窯開始條件滿足時，熱電偶和空窯部分磚尾的距離大于hh值時，熱電偶進行降溫調節，降低值參照tt值;當空窯結束條件滿足時，熱電偶和新磚塊磚頭的距離小于kk值時，熱電偶進行升溫調節，調節值參照預先存儲的中間變量值。在進行升降溫調節時，預設調節梯度值，按照調節梯度，調整溫度到設定的溫度值。

（4）在溫度調節時，為確保易控組態正確的把調節值寫入到本地溫控表，可以通過以下程序實現：

bool ?booRev=false; int ?index=Tag.全局.TEMP;

switch（index）

{ ? case 1：int a=0;

do ?{booRev=IO.S1.WriteTag（IO.S1.IO變量2.Name，Tag.CDSFW.CDSFW1.Value*100）; a++;}

while（booRev==false&&a<5）;

if（booRev== false） ? ? ? ?MessageBox.Show（“寫溫控表1失敗！”）; ?break;

case 2：int b=0;

do ?{booRev=IO.S2.WriteTag（IO.S2.IO變量2.Name，Tag.CDSFW.CDSFW2.Value*100）; b++;}

while（booRev==false&&b<5）;

if（booRev== false） ? ? ? ?MessageBox.Show（“寫溫控表2失敗！”）; ?break;

case 3：int c=0;

do {booRev=IO.S3.WriteTag（IO.S3.IO變量2.Name，Tag.CDSFW.CDSFW3.Value*100）; ?c++; }

while（booRev==false&&c<5）;

if（booRev== false） ? ? ? ?MessageBox.Show（“寫溫控表3失敗！”）; ?break;

case 4：int d=0;

do{ booRev=IO.S4.WriteTag（IO.S4.IO變量2.Name，Tag.CDSFW.CDSFW4.Value*100）; ?d++;}

while（booRev==false&&d<5）;

if（booRev== false） ? ? ? ?MessageBox.Show（“寫溫控表4失敗！”）; ?break;

case 5：int n=0;

do{booRev=IO.S5.WriteTag（IO.S5.IO變量2.Name，Tag.CDSFW.CDSFW5.Value*100）; ? ?n++; }

while（booRev==false&&n<5）;

if（booRev== false） ? ? ? ?MessageBox.Show（“寫溫控表5失敗！”）; ? ?break;

default： ? break; } Tag.ALarm.Alarm1=booRev;

根據以上程序，當對溫控表進行寫入值操作時，如果寫入不成功，會嘗試5次寫入操作，如果5次寫入失敗，會彈出“寫溫控表*失敗！”對話框，同時寫入函數的返回值booRev賦值給中間變量Tag.ALarm.Alarm1，觸發PLC程序進行報警提示;以此確保溫度自動調節功能更加完善。

5 結 語

綜上所述，在實際生產過程中，可以實時模擬窯內磚塊動態走磚情況，針對窯內沒有磚塊的位置，通過調節溫控表的溫度，能夠達到降低能耗的目的。為了保證產品質量，需要在上一段磚尾離開一定距離后降低溫控表的溫度，并且在下一段首磚到達前升高溫控表的溫度。在日常工作和生活當中，節約資源、合理利用是我們的社會責任，盡職盡責做好本職工作，為企業開源節流，降本增效增添一份動力。