專利名稱：玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)熔爐溫度控制方法，具體為一種玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法。
(二)技術(shù)背景以重油為燃料生產(chǎn)高級(jí)日用玻璃瓶的玻璃窯爐，熔爐體積大，為了使內(nèi)部溫度均勻，將爐體分為兩部分，輪流切換加熱，一般每30分鐘切換一次，要求交換過(guò)程時(shí)間短。由于熔爐加料在爐體的一側(cè)，故爐體兩部分受干擾影響不同，溫度變化不同。對(duì)于不同的爐體溫度，要求加熱的火勢(shì)不同?；疬^(guò)大時(shí)，容易造成溫度超調(diào)，而火過(guò)小，升溫慢，爐體難以迅速達(dá)到設(shè)定溫度。同時(shí)火焰長(zhǎng)度不能過(guò)長(zhǎng)，以減少對(duì)爐壁的沖擊。
一般的以重油為燃料的熔爐，重油存儲(chǔ)在儲(chǔ)油罐內(nèi)，油罐對(duì)重油加壓；油罐底部供油管經(jīng)供油閥將重油送至噴槍，經(jīng)噴槍使重油霧化，提高重油的燃燒效率。油罐底部的回油管經(jīng)回油閥將重油回收。為了調(diào)節(jié)爐體溫度就要控制燃燒的火勢(shì)，主要是通過(guò)調(diào)整供油油量達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。
目前使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制閥的開度來(lái)調(diào)節(jié)油量。主要是調(diào)節(jié)回油閥，以調(diào)節(jié)油量。當(dāng)減小回油閥開度時(shí)，油壓加大，通過(guò)供油閥的油量有所增加，反之通過(guò)供油閥的油量則減少。但回油閥調(diào)節(jié)油量變化速度慢，控制不及時(shí)，容易超調(diào)，達(dá)不到迅速升溫、合理控溫和節(jié)能的效果。
目前很難直接用供油閥調(diào)節(jié)。因?yàn)楫?dāng)加大供油閥開度時(shí)，油壓會(huì)下降，使通過(guò)供油閥的油量增加的幅度不大，火勢(shì)變化不大，溫度仍難以迅速升高；反之調(diào)小供油閥開度時(shí)，油壓會(huì)升高，重油流量減少的幅度不大，為了降低溫度，大幅度調(diào)小供油閥開度，又會(huì)出現(xiàn)超調(diào)，造成控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。
另外油質(zhì)不同時(shí)，油的粘度不同，也對(duì)油壓產(chǎn)生影響。回油閥、供油閥、油質(zhì)及爐體溫度與需要的油壓之間存在著復(fù)雜的連帶關(guān)系。所以，玻璃窯爐熔爐溫度的控制對(duì)象是多變量強(qiáng)非線性的對(duì)象，現(xiàn)在的控制方法尚無(wú)法針對(duì)各種因素，實(shí)現(xiàn)有效控制，在溫度的穩(wěn)定性和節(jié)能方面也存在欠缺。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法，先根據(jù)切換加熱前爐體的溫度現(xiàn)狀和油的粘度，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能計(jì)算方法確定適當(dāng)?shù)挠蛪涸O(shè)定值；在以供油閥為主的調(diào)節(jié)中，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)計(jì)算回油閥的開度，實(shí)現(xiàn)油壓的智能補(bǔ)償，以保持油壓穩(wěn)定。通過(guò)分層綜合控制，實(shí)現(xiàn)溫度的有效控制。
本發(fā)明的玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為平臺(tái)，結(jié)合A/D，D/A對(duì)回油閥、供油閥的開度位置及油壓進(jìn)行檢測(cè)，在油壓相對(duì)穩(wěn)定的情況下，調(diào)節(jié)供油閥的開度，以達(dá)到穩(wěn)定控制溫度的目的。
本法根據(jù)爐體不同時(shí)間的溫度，根據(jù)油質(zhì)粘度的不同，為達(dá)到溫度設(shè)定值，用計(jì)算機(jī)內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I確定所需要的油壓設(shè)定值Pr。為了減少供油閥的變化對(duì)油壓的影響，用計(jì)算機(jī)內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II確定回油閥開度的補(bǔ)償值。
通過(guò)對(duì)油質(zhì)波動(dòng)和供油閥對(duì)油壓的影響的分別補(bǔ)償，以兩個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)對(duì)溫度控制和油壓進(jìn)行分層控制，實(shí)現(xiàn)熔爐溫度的有效控制。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)為1、改變目前按固定油壓設(shè)定值，控制油量的方法，根據(jù)油質(zhì)和熔爐內(nèi)各部分實(shí)時(shí)溫度的狀態(tài)，確定油壓設(shè)定值，以用最佳油量供油，保證快速升溫，控溫同時(shí)節(jié)約燃油，隨動(dòng)的智能升溫控制，達(dá)到克服油質(zhì)波動(dòng)和切換前窯爐的溫度變化等因素的影響，實(shí)現(xiàn)有效控溫；2、采用以供油閥作為溫度的主要調(diào)節(jié)溫度的手段，和常規(guī)的以回油閥為主要調(diào)節(jié)方法相比較，調(diào)節(jié)及時(shí)，還具有節(jié)能效果；3、在調(diào)節(jié)供油閥時(shí)，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定對(duì)回油閥開度補(bǔ)償?shù)拇笮?，以控制油壓穩(wěn)定在設(shè)定值，保證燃燒的穩(wěn)定；4、將油質(zhì)和供油閥對(duì)油壓的影響分開，分別采用隨機(jī)智能控制和智能補(bǔ)償方法，實(shí)現(xiàn)變量之間的解耦；保證熔爐溫度的有效控制。


圖1為本玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法中設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法系統(tǒng)示意圖；圖3為本玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法實(shí)施例中溫度運(yùn)行效果曲線圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法，用于以重油為燃料的玻璃熔爐，其設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，其設(shè)備包括油罐4、油壓調(diào)節(jié)器10、供油閥6、回油閥1，進(jìn)油管3接入油罐4頂部，與油罐4底部連接的回油管2上的有回油閥1，與油罐4底部連接的供油管5上的有供油閥6，供油管5經(jīng)重油預(yù)熱設(shè)施9與噴槍8連接，有一定油壓的重油經(jīng)噴槍8噴出霧化燃燒，加熱玻璃熔爐7。熔爐7分為左右兩部分，相應(yīng)的噴槍8也分為左右兩組，一定時(shí)間內(nèi)輪流切換燃燒對(duì)兩部分爐體輪流加熱。供油閥6和回油閥1與油壓調(diào)節(jié)器10連接，二閥1、6的開度由該油壓調(diào)節(jié)器10調(diào)節(jié)控制，油壓調(diào)節(jié)器10為含A/D，D/A的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。
本方法的控制系統(tǒng)框圖如圖2所示。油壓調(diào)節(jié)器10分別與計(jì)算機(jī)內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II連接。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I根據(jù)爐體不同時(shí)間的溫度，根據(jù)油質(zhì)粘度的不同，確定為達(dá)到溫度設(shè)定值此時(shí)爐體所需要的油壓設(shè)定值，當(dāng)油壓調(diào)節(jié)器10根據(jù)油壓設(shè)定值調(diào)節(jié)供油閥6時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II確定對(duì)回油閥1開度的補(bǔ)償量，并將此值反饋給油壓調(diào)節(jié)器10對(duì)回油閥1作相應(yīng)調(diào)節(jié)，以消除供油閥6開度的改變對(duì)油壓的影響，使油壓穩(wěn)定在油壓設(shè)定值。
確定油壓設(shè)定值的具體方法如下在玻璃熔爐7爐體頂部安裝溫度傳感器，測(cè)定爐體的溫度T，在油罐4安裝壓力傳感器，測(cè)定油壓，油壓為油質(zhì)粘度η的函數(shù)，為P(η)，上述各傳感器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I連接。
溫度設(shè)定值對(duì)于某一熔爐為定值，此值也輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I，針對(duì)爐體的不同溫度狀態(tài)，確定此時(shí)應(yīng)升溫或控溫，合適的油壓可保證升溫和控溫正常工作。過(guò)小的油壓，升溫慢，溫度無(wú)法進(jìn)入設(shè)定值；而油壓過(guò)大時(shí)，供給噴槍的油量加大，溫度很難降低，升溫超調(diào)大。對(duì)不同的狀態(tài)，需要不同的油壓設(shè)定值。在初始升溫過(guò)程中，通過(guò)狀態(tài)分析，獲得適合的油壓值。在每次噴槍8切換時(shí)，針對(duì)熔爐7爐體的不同溫度狀態(tài)，油壓設(shè)定值也要隨而變化。而油質(zhì)不同粘度不同時(shí)，對(duì)油的霧化燃燒也有影響。
設(shè)油壓設(shè)定值為Pr，此值為切換前熔爐7內(nèi)部溫度實(shí)際測(cè)量值T和油壓P(η)的函數(shù)，所以Pr為Pr＝F(T，P(η))在實(shí)際運(yùn)行比較滿意的情況下，從實(shí)際得到經(jīng)驗(yàn)推理如下①如果油質(zhì)間接壓力油壓為P1且溫度為T1則油壓設(shè)定值為Pt1②如果油質(zhì)間接壓力為P2且溫度為T2則油壓設(shè)定值為Pt2③如果油質(zhì)間接壓力為P3且溫度為T3則油壓設(shè)定值為Pt3根據(jù)多條實(shí)際經(jīng)驗(yàn)因果推理，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件，如用MATALB軟件，自動(dòng)建立對(duì)應(yīng)油質(zhì)的間接壓力ρ和溫度T與油壓設(shè)定值Pt對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系。根據(jù)爐體不同時(shí)間的溫度，根據(jù)油質(zhì)粘度的不同，確定保持溫度設(shè)定值此時(shí)所需要的油壓設(shè)定值Pr。
確定回油閥1的補(bǔ)償值的具體方法如下調(diào)節(jié)供油閥6時(shí)，重油的流量變化關(guān)系如下Q=KΔP]]>系數(shù)K和供油閥6的開度成增函數(shù)關(guān)系，ΔP為供油閥6前后的油壓變化量。故供油閥6的開度對(duì)重油流量的影響比油壓大，通過(guò)調(diào)節(jié)供油閥6的開度調(diào)節(jié)重油流量靈敏度更高，控制更及時(shí)。
調(diào)節(jié)供油閥6開度時(shí)，引起油壓的變化，在以供油閥6為主的調(diào)節(jié)中，為保持油壓穩(wěn)定，本發(fā)明的方法中，同時(shí)調(diào)節(jié)回油閥1，以對(duì)油壓智能補(bǔ)償，保證油壓的穩(wěn)定。
設(shè)回油閥1、供油閥6的開度分別為x1、x2。為了保持油壓穩(wěn)定，當(dāng)供油閥6開度變化為Δx1時(shí)，回油閥1開度必須相應(yīng)變化Δx2。兩個(gè)閥1、6型號(hào)相同，特性相同。其開度與通過(guò)的油量所產(chǎn)生的壓力之間的關(guān)系均為f(X)。
供油閥6開度調(diào)節(jié)前，設(shè)油壓為P1P1＝f(x1)+f(x2)供油閥6開度調(diào)節(jié)后，設(shè)油壓為P2
P2＝f(x1+Δx1)+f(x2+Δx2)≈f(x1)+Δx1f′(x1)+f(x2)+Δx2f′(x2)(略去高次項(xiàng))＝f(x1)+f(x2)+Δx1f′(x1)+Δx2f′(x2)油壓保持不變，即P1＝P2則Δx1f′(x1)＝Δx2f′(x2)Δx1=-Δx2f′(x2)f′(x1)]]>f是由回油閥、供油閥的流量特性決定，QQmax=1R+(1-1R)xL,Q=KP-P0]]>則kP-P0Qmax=1R+(1-1R)xL]]>其中R是閥的可調(diào)比，K是與閥結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，Qmax和L分別為最大流量、最大開度。P是油罐4內(nèi)的實(shí)際壓力。P0是閥外的壓力，設(shè)為常數(shù)。X為閥的開度。
在供油管5或回油管2安裝與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II連接的壓力傳感器，測(cè)定油壓P；油壓調(diào)節(jié)器10與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II連接，將供油閥6和回油閥1的開度值x1、x2送入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II。
油壓調(diào)節(jié)器10特性函數(shù)f的確定在測(cè)量范圍內(nèi)關(guān)閉回油閥1的情況下調(diào)節(jié)供油閥6，在其不同的開度值x2下，測(cè)得對(duì)應(yīng)的P；x2和P序列值送給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II，通過(guò)最速下降法的學(xué)習(xí)，得到油壓調(diào)節(jié)器10特性函數(shù)f映射關(guān)系，回油閥1與供油閥6為相同型號(hào)相同規(guī)格的閥，工藝性能相同，其開度與通過(guò)油量產(chǎn)生的壓力的特性關(guān)系也相同，故得到其映射關(guān)系P＝f(x1)+f(x2)回油閥1開度的補(bǔ)償關(guān)系的確定在保持油壓穩(wěn)定的情況下，調(diào)節(jié)供油閥6，同時(shí)相應(yīng)調(diào)節(jié)回油閥1，將系列值送給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II，通過(guò)最速下降法的學(xué)習(xí)，得到保持油壓穩(wěn)定時(shí)供油閥6，回油閥1調(diào)節(jié)值之間的映射關(guān)系
Δx1=-Δx2f′(x2)f′(x1)]]>油壓調(diào)節(jié)器10根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I得到的油壓設(shè)定值Pr調(diào)節(jié)供油閥6，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II求得為了保持油壓穩(wěn)定此時(shí)回油閥1相應(yīng)的開度補(bǔ)償值，此值送入油壓調(diào)節(jié)器10，油壓調(diào)節(jié)器10對(duì)回油閥1開度做相應(yīng)的調(diào)整，從而保持油壓穩(wěn)定為設(shè)定值Pr。這是開環(huán)智能前饋控制。
本法應(yīng)用于玻璃窯爐熔爐溫度控制，效果明顯，如圖3所示，在半年的運(yùn)行中，除噴槍8切換時(shí)熔爐7的溫度在調(diào)節(jié)期間有±5度的波動(dòng)，溫度的上下浮動(dòng)在±2度內(nèi)，保證了玻璃產(chǎn)品的高質(zhì)量，同時(shí)還有節(jié)能效果。
權(quán)利要求
1 一種玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法，用于以重油為燃料的玻璃窯爐熔爐，其設(shè)備包括油罐4、油壓調(diào)節(jié)器10、供油閥6、回油閥1，進(jìn)油管3接入油罐4頂部，與油罐4底部連接的回油管2上的有回油閥1，與油罐4底部連接的供油管5上的有供油閥6，供油管5經(jīng)重油預(yù)熱設(shè)施9與噴槍8連接，有一定油壓的重油經(jīng)噴槍8噴出霧化燃燒，加熱玻璃熔爐7；熔爐7分為左右兩部分，相應(yīng)的噴槍8也分為左右兩組，一定時(shí)間內(nèi)輪流切換燃燒對(duì)兩部分爐體輪流加熱；供油閥6和回油閥1與油壓調(diào)節(jié)器10連接，二閥6、1的開度由該油壓調(diào)節(jié)器10調(diào)節(jié)控制，油壓調(diào)節(jié)器10為含A/D，D/A的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；其特征為油壓調(diào)節(jié)器10分別與計(jì)算機(jī)內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II連接；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I根據(jù)爐體不同時(shí)間的溫度，根據(jù)油質(zhì)粘度的不同，確定為達(dá)到溫度設(shè)定值、此時(shí)爐體所需要的油壓設(shè)定值，當(dāng)油壓調(diào)節(jié)器10根據(jù)油壓設(shè)定值調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)供油閥6時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II確定回油閥1開度補(bǔ)償值的大小，并將此值反饋給油壓調(diào)節(jié)器10對(duì)回油閥1作相應(yīng)調(diào)節(jié)，消除供油閥6開度的改變對(duì)油壓的影響，油壓穩(wěn)定在油壓設(shè)定值。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法，其特征為所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I確定油壓設(shè)定值的方法如下在玻璃熔爐7爐體頂部安裝溫度傳感器，測(cè)定爐體的溫度T，在油罐4安裝測(cè)定油質(zhì)粘度的壓力傳感器，測(cè)定油壓，油壓為油質(zhì)粘度η的函數(shù)，為P(η)，上述各傳感器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I連接；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I為模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件，根據(jù)多條實(shí)際經(jīng)驗(yàn)因果推理，自動(dòng)建立對(duì)應(yīng)油壓P(η)和溫度T與油壓設(shè)定值Pt對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系。
3 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法，其特征為所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II確定回油閥1的補(bǔ)償值的方法如下在供油管5或回油管2安裝與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II連接的壓力傳感器，測(cè)定油壓P；油壓調(diào)節(jié)器10與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II連接，將供油閥6和回油閥1的開度值油壓P；油壓調(diào)節(jié)器(10)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II連接，將供油閥(6)和回油閥(1)的開度值x1、x2送入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II；在測(cè)量范圍內(nèi)關(guān)閉回油閥(1)的情況下調(diào)節(jié)供油閥(6)，在其不同的開度值x2下，測(cè)得對(duì)應(yīng)的P；將該x2和P序列值送給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II，通過(guò)最速下降法的學(xué)習(xí)，得到閥的開度與油壓調(diào)節(jié)器(10)映射關(guān)系的特性函數(shù)f；在保持油壓穩(wěn)定的情況下，調(diào)節(jié)供油閥(6)，同時(shí)相應(yīng)調(diào)節(jié)回油閥(1)，將系列值送給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II，通過(guò)最速下降法的學(xué)習(xí)，得到保持油壓穩(wěn)定時(shí)供油閥(6)、回油閥(1)調(diào)節(jié)值之間的映射關(guān)系；油壓調(diào)節(jié)器(10)根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I得到的油壓設(shè)定值Pr調(diào)節(jié)供油閥(6)時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II求得為了保持油壓穩(wěn)定回油閥(1)相應(yīng)的開度補(bǔ)償值，此值送入油壓調(diào)節(jié)器(10)對(duì)回油閥(1)開度做相應(yīng)的調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明為玻璃窯爐綜合智能熔爐溫度控制方法，以工控機(jī)對(duì)回油閥、供油閥開度及油壓進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)。本法根據(jù)爐體實(shí)際溫度和油質(zhì)粘度，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I確定達(dá)到溫度設(shè)定值所需的油壓設(shè)定值。為減少供油閥的變化對(duì)油壓的影響，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II確定回油閥開度的補(bǔ)償值。通過(guò)對(duì)油質(zhì)波動(dòng)和供油閥對(duì)油壓的影響的分別補(bǔ)償，以兩個(gè)獨(dú)立的閉環(huán)對(duì)溫度控制和油壓進(jìn)行雙層控制，實(shí)現(xiàn)熔爐溫度的有效控制。本法根據(jù)油質(zhì)和熔爐內(nèi)實(shí)時(shí)溫度確定油壓設(shè)定值，保證快速升溫穩(wěn)定控溫，以供油閥為主的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)及時(shí)、節(jié)能；將油質(zhì)和供油閥對(duì)油壓的影響分開，分別采用隨機(jī)智能控制和智能補(bǔ)償方法，實(shí)現(xiàn)變量之間的解耦；保證熔爐溫度的有效控制。
文檔編號(hào)C03B5/00GK1654379SQ20051002014
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2005年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者譚永紅, 黨選舉, 陳輝 申請(qǐng)人:桂林電子工業(yè)學(xué)院