專利名稱：微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于工業(yè)自動化模擬實驗裝置，尤其涉及一種微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置。
背景技術(shù)：
已有的各類工業(yè)自動化模擬實驗裝置僅能采用軟件方式對各種工業(yè)對象進行模擬仿真進行控制研究，軟件數(shù)學(xué)模型的精確建立需花費大量的研究精力且他們與實際的工業(yè)對象差別還是較大，自動化控制的仿真效果很難達到或接近實際裝置的控制要求。
仿真隧道窯模擬實驗系統(tǒng)是一種微型化的實際隧道窯實驗裝置，能模擬對隧道窯進行各種控制對象的特性測試、能對流水線運行速度調(diào)節(jié)與控制、能對爐膛溫度調(diào)節(jié)與控制、能對進風(fēng)量與出風(fēng)量進行調(diào)節(jié)與控制、能對冷卻水流量調(diào)節(jié)與控制、能進行最佳能耗的調(diào)節(jié)與控制，仿真隧道窯模擬實驗系統(tǒng)是一種復(fù)雜工業(yè)自動化操作與控制的綜合自動化實驗平臺，其模擬效果與實際裝置極為接近，對在實際裝置運行時不可出現(xiàn)的事故狀態(tài)，在模擬裝置上也能實驗進而獲得最佳的控制策略。
隧道窯流水線加熱系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于金屬材料的熱處理、陶瓷工業(yè)中的窯爐生產(chǎn)線、各類新鮮果品的快速保鮮處理，醫(yī)藥工業(yè)中的各類片劑、粉劑無菌自動干燥處理，中藥材脫水保鮮處理，印染織物的熱定型、拉伸拉幅以及烘干，塑料工業(yè)中各類薄膜、塑膠袋的拉延成形，各類糧食存儲前的烘干處理、茶葉的殺青、農(nóng)作物種籽脫水、鐵氧體材料的熱處理、電子元器件老化以及煙草工業(yè)中對煙葉煙絲水份處理等，如何對上述大型工業(yè)對象進行有效或最佳的控制需在微型模擬設(shè)備上進行各種探索與研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置。
它具有加熱爐膛，在加熱爐膛外設(shè)有保溫層，在加熱爐膛內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌安裝在支撐座上，流水線鏈板在導(dǎo)軌上運行，加熱爐膛分成三個區(qū)，分別為預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C，加熱爐膛的兩端和預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C的加熱爐膛之間設(shè)有活動式分隔簾門，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐壁上分別設(shè)有溫度變送器，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛兩側(cè)壁，流水線鏈板上方分別設(shè)有兩送風(fēng)噴嘴，在兩送風(fēng)噴嘴后部分別設(shè)有PTC加熱器，并分別經(jīng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，風(fēng)速傳感器與送風(fēng)管道、風(fēng)機相接，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐上方分別設(shè)有出風(fēng)管，經(jīng)調(diào)節(jié)閥與抽風(fēng)機、出風(fēng)總管相接，在加熱爐膛前端設(shè)有高度位置檢測傳感器、寬度位置檢測傳感器，在加熱爐膛后端設(shè)有出料檢測傳感器、降溫淋水噴頭、水量調(diào)節(jié)閥、積水槽。
本發(fā)明的優(yōu)點1)采用不銹鋼流水線通過加熱爐膛區(qū)來對所輸送物體進行加熱的結(jié)構(gòu)；2)流水線所穿過的加熱爐膛區(qū)分成三段，分別為預(yù)熱段、高溫段、降溫段，他們之間采用不銹鋼活動簾門的方式隔離分區(qū)，并進行分段加熱與控制；簾門也可采用耐高溫玻璃布等柔性材料。
3)送風(fēng)管路與箱體全部采用不銹鋼材料，保溫層設(shè)置在爐膛外部，因此加熱區(qū)內(nèi)清潔衛(wèi)生，不會對加熱物體造成污染；4)爐膛采用雙側(cè)送風(fēng)，雙側(cè)噴嘴結(jié)構(gòu)形成熱氣流自動混流攪拌加熱方式，升溫速度快并能保證溫度場分布均勻；5)熱力輸送采用通過對空氣加熱的方式進行，因此，爐膛內(nèi)無明火產(chǎn)生，安全可靠；6)采用變頻溫控調(diào)節(jié)方式，可實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)與控制爐膛溫度，并使能耗大大下降；7)送風(fēng)管道采用不銹鋼材料，送風(fēng)口采用斜鍥型送風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)；噴嘴與流水線的夾角為15°-75°，噴嘴與流水線的中心距為50-300mm；，8)在送風(fēng)口前配置PTC加熱器，加熱器PTC采用6片一組，有二組平行安裝的方式構(gòu)成；PTC加熱器外安裝鋁合金波紋翅片；9)裝置上配置多種檢測手段以方便對爐膛及流水線進行各種有效的檢測檢測手段有各區(qū)的爐膛溫度、進風(fēng)口溫度、出風(fēng)口溫度、各爐段的進風(fēng)風(fēng)速以及流水線運行速度；10)裝置上配置多種控制手段以方便對爐膛及流水線進行各種有效的控制；控制方式有各區(qū)的爐膛溫度、進風(fēng)口溫度、出風(fēng)口溫度、各爐段的進風(fēng)風(fēng)速、流水線運行速度、進風(fēng)量、出風(fēng)量的調(diào)節(jié)與控制。
微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置分別如圖1、圖2所示。


圖1是微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是流水線爐膛送風(fēng)加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置它具有加熱爐膛41，在加熱爐膛外設(shè)有保溫層40，在加熱爐膛內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌38，導(dǎo)軌安裝在支撐座39上，流水線鏈板44在導(dǎo)軌上運行，加熱爐膛分成三個區(qū)，分別為預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C，加熱爐膛的兩端和預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C的加熱爐膛之間設(shè)有活動式分隔簾門6、14、21、31，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐壁上分別設(shè)有溫度變送器4、19、27，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛兩側(cè)壁，流水線鏈板上方分別設(shè)有兩送風(fēng)噴嘴42、11、20、28，在兩送風(fēng)噴嘴后部分別設(shè)有PTC加熱器43，并分別經(jīng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥12、22、29，風(fēng)速傳感器13、23、30與送風(fēng)管道8、風(fēng)機7相接，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐上方分別設(shè)有出風(fēng)管9、18、26，經(jīng)調(diào)節(jié)閥5、15、25與抽風(fēng)機17、出風(fēng)總管24相接，在加熱爐膛前端設(shè)有高度位置檢測傳感器2、寬度位置檢測傳感器3，在加熱爐膛后端設(shè)有出料檢測傳感器32、降溫淋水噴頭35、水量調(diào)節(jié)閥36、積水槽33。
所說的PTC加熱器43具加熱器支架，加熱器支架兩側(cè)設(shè)有PPS工程塑料的安裝支架，在加熱器支架內(nèi)設(shè)有PTC陶瓷發(fā)熱元件，PTC陶瓷發(fā)熱元件兩側(cè)緊貼鋁合金波紋翅片，PTC陶瓷發(fā)熱元件與波紋鋁條經(jīng)高溫膠粘結(jié)。
送風(fēng)噴嘴與流水線鏈板的夾角為15°～75°，送風(fēng)噴嘴與流水線鏈板的中心距為50-300mm。
送風(fēng)噴嘴的送風(fēng)風(fēng)速為0.9～4.8米/秒。送風(fēng)噴嘴的送風(fēng)溫度為40～150℃。流水線鏈板的運行速度為0.5～5米/秒。爐膛總長度為1～6米。送風(fēng)噴嘴為每500mm設(shè)一個，送風(fēng)噴嘴寬度為300～380mm。
圖1為流水線整體結(jié)構(gòu)圖，將待加熱的物體16通過不銹鋼鏈板輸送線37經(jīng)高度、寬度位置檢測傳感器2、3定位后可先后通過爐膛區(qū)，位置檢測傳感器采用光電發(fā)射與接收對管組成，也可用漫反射光電傳感器。爐膛區(qū)分A、B、C三段，各段之間采有隔簾6、14、21、31進行溫度隔離分區(qū)，隔簾采用0.1mm超薄型不銹鋼材料與活頁相連接，可前后自由擺動，也可采用耐高溫玻璃布等柔性材料來分區(qū)。物體通過爐膛區(qū)加熱結(jié)束后經(jīng)位置檢測傳感器32檢測后啟動冷卻水噴淋降溫系統(tǒng)，降溫冷卻水由水管34噴淋頭35冷卻水流量調(diào)節(jié)閥36組成降溫控制系統(tǒng)，冷卻水通過接液儲水槽33循環(huán)使用或排放。不銹鋼鏈板線由輸送電機1通過變頻調(diào)速器來進行輸送速度的調(diào)節(jié)與控制。
圖2為流水線爐膛送風(fēng)加熱裝置。其目的是提供一種安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、加熱均勻、使用方便的安全型熱風(fēng)加熱送熱裝置。送風(fēng)道采用不銹鋼管路所組成的斜鍥型送風(fēng)嘴結(jié)構(gòu)，并雙側(cè)同時對流水線爐膛送風(fēng)，加快加熱物體的升溫速率，送風(fēng)加熱裝置它由風(fēng)機7、送風(fēng)管道8、調(diào)節(jié)閥12、22、29送風(fēng)嘴42、11、20、28以及風(fēng)速檢測變送器13、23、30等組成。風(fēng)嘴風(fēng)速控制范圍在0.6-4.8米/秒；爐膛溫度調(diào)節(jié)范圍在40-150℃，爐膛溫度檢測由溫度變送器4、19、27通過安裝在爐壁上進行檢測；流水線運行可調(diào)速度在0.5-5米/秒。流水線爐膛長度為3-6米，噴嘴為每500mm設(shè)一個，噴嘴寬度為380mm。送風(fēng)管路與箱體41全部采用不銹鋼材料，保溫層設(shè)置在爐膛外部，流水線的鏈板輸送線44在噴嘴下部通過，噴嘴后部安裝PTC加熱器43，流水線鏈板在導(dǎo)軌38中運行，導(dǎo)軌安裝在支撐座30上。整個送風(fēng)裝置外覆以保溫材料40，保溫材料可以用石棉層、玻璃棉或珍珠巖覆蓋。
出風(fēng)系統(tǒng)由出風(fēng)管路10，爐膛區(qū)域A、B、C三段的出風(fēng)調(diào)節(jié)閥5、15、25抽風(fēng)排放風(fēng)機17、出風(fēng)口溫度檢測變送器9、18、26以及出風(fēng)排放管24所組成。
本發(fā)明利用PTC陶瓷發(fā)熱元件組合成加熱器來作為加熱部件，利用半導(dǎo)體材料的正溫度效應(yīng)，當(dāng)溫度升到一定程度時，PTC材料的電阻值會顯著增大，此類電熱元件有良好的恒溫特性。其工作時不發(fā)光，故不存在光損耗，同時當(dāng)環(huán)境溫度升高，發(fā)熱元件會自動降低其輸入電功率，起到節(jié)能的效果，加熱時該加熱器件不消耗室內(nèi)氧氣，對人體無害。該類型PTC加熱器有熱阻小、換熱效果高及長期使用無功率衰減的優(yōu)點。
爐溫控制可采用如下的控制方法①通過一體化溫度傳感器Pt100檢測爐膛溫度，經(jīng)過溫度變送器輸出4-20mA信號，該信號連接至變頻調(diào)速器，調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速及出風(fēng)量的大小來達到控制爐區(qū)溫度的目的，溫度越高，輸出信號越大，變頻調(diào)速器輸出也越大，風(fēng)機風(fēng)量越大，此時隨著出風(fēng)量的增加，溫度下降。②通過溫度傳感器Pt100檢測爐膛溫度，經(jīng)過溫度變送器輸出4-20mA信號，該信號連接至溫度調(diào)節(jié)器通過溫度調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)可控硅的通斷進行控制PTC的加熱電功率進而對爐膛溫度進行調(diào)節(jié)與控制。輸送物體的溫度控制可采用上述方法調(diào)節(jié)外，還可采用對輸送線電機運行速度進行調(diào)節(jié)達到控制物體溫度的要求。
權(quán)利要求
1一種微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置，其特征在于它具有加熱爐膛(41)，在加熱爐膛外設(shè)有保溫層(40)，在加熱爐膛內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌(38)，導(dǎo)軌安裝在支撐座(39)上，流水線鏈板(44)在導(dǎo)軌上運行，加熱爐膛分成三個區(qū)，分別為預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C，加熱爐膛的兩端和預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C的加熱爐膛之間設(shè)有活動式分隔簾門(6)、(14)、(21)、(31)，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐壁上分別設(shè)有溫度變送器(4)、(19)、(27)，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛兩側(cè)壁，流水線鏈板上方分別設(shè)有兩送風(fēng)噴嘴(42)、(11)、(20)、(28)，在兩送風(fēng)噴嘴后部分別設(shè)有PTC加熱器(43)，并分別經(jīng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥(12)、(22)、(29)，風(fēng)速傳感器(13)、(23)、(30)與送風(fēng)管道(8)、風(fēng)機(7)相接，在預(yù)熱區(qū)A、高溫區(qū)B、降溫區(qū)C加熱爐膛爐上方分別設(shè)有出風(fēng)管(9)、(18)、(26)，經(jīng)調(diào)節(jié)閥(5)、(15)、(25)與抽風(fēng)機(17)、出風(fēng)總管(24)相接，在加熱爐膛前端設(shè)有高度位置檢測傳感器(2)、寬度位置檢測傳感器(3)，在加熱爐膛后端設(shè)有出料檢測傳感器(32)、降溫淋水噴頭(35)、水量調(diào)節(jié)閥(36)、積水槽(33)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置，其特征在于所說的PTC加熱器(43)具加熱器支架，加熱器支架兩側(cè)設(shè)有PPS工程塑料的安裝支架，在加熱器支架內(nèi)設(shè)有PTC陶瓷發(fā)熱元件，PTC陶瓷發(fā)熱元件兩側(cè)緊貼鋁合金波紋翅片，PTC陶瓷發(fā)熱元件與波紋鋁條經(jīng)高溫膠粘結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置，其特征在于所說的送風(fēng)噴嘴與流水線鏈板的夾角為15°～75°，送風(fēng)噴嘴與流水線鏈板的中心距為50～300mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置，其特征在于所說的送風(fēng)噴嘴的送風(fēng)風(fēng)速為0.9～4.8米/秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置，其特征在于所說送風(fēng)噴嘴的送風(fēng)溫度為40～150℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，其特征在于所說流水線鏈板的運行速度為0.5～5米/秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置，其特征在于所說爐膛總長度為1～6米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置，其特征在于所說送風(fēng)噴嘴為每500mm設(shè)一個，送風(fēng)噴嘴寬度為300～380mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型仿真隧道窯自動化控制實驗裝置。它具有加熱爐膛，外設(shè)有保溫層，在爐膛內(nèi)設(shè)有導(dǎo)軌，流水線鏈板在導(dǎo)軌上運行，爐膛分成預(yù)熱、高溫、降溫區(qū)三個區(qū)，在三區(qū)間加熱爐膛爐壁上設(shè)有溫度變送器，在各區(qū)爐膛兩側(cè)壁設(shè)有兩送風(fēng)噴嘴，在兩送風(fēng)噴嘴后部分別設(shè)有PTC加熱器，并經(jīng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，風(fēng)速傳感器與送風(fēng)管道、風(fēng)機相接，在各區(qū)加熱爐膛爐上方設(shè)有出風(fēng)管，經(jīng)調(diào)節(jié)閥與抽風(fēng)機、出風(fēng)總管相接，在加熱爐膛前端有高度、寬度位置檢測傳感器，在加熱爐膛后端設(shè)有出料檢測傳感器、降溫淋水噴頭、水量調(diào)節(jié)閥、積水槽。本發(fā)明采用不銹鋼流水線通過加熱爐膛區(qū)來對所輸送物體進行加熱的結(jié)構(gòu)；爐膛內(nèi)無明火產(chǎn)生，安全可靠；采用變頻溫控調(diào)節(jié)方式，能耗大大下降。
文檔編號G05B13/00GK1570783SQ200410018338
公開日2005年1月26日 申請日期2004年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者胡赤鷹, 馮毅萍, 李天真 申請人:浙江大學(xué)