池窑拉丝控制方案

浅析池窑拉丝控制方案
摘要：该文简要介绍了池窑拉丝的控制方案，具有推广和借鉴价值。

关键词：空间温度、微正压、玻璃液位
建材行业是高能耗行业之一，玻纤行业亦把节能降耗作为长期努力的重要工作。

纯氧燃烧是工业燃烧领域的一门新兴技术，该技术能迅速提高燃烧温度，使可燃物在短时间内完全燃烧，具有节能、环保、温度高等优点。

从工艺角度看，可分为四个工段：配合料、池窑、通道、漏板，下面分别对各工段自动控制方案进行介绍：
1、配合料的制取
特点：
①物料称重为静态称重，所以精度可达0.1%。

②配料过程有严格的顺序及时序。

③为保证每一种物料加料的准确性，可采用诸多方法，如目标值的提前补偿，实行快，慢加料，去皮等。

2、熔化部分
目的：稳定池窑的热工参数，如池窑温度，压力、燃料及助燃风流量，玻璃液位，它分如下回路：
1）．池窑火焰的空间压力（窑压）：微正压
模型分析：扰动引发的窑压变化很灵敏，现场观察约1秒左右。

进入窑内的助燃风流量变化是窑压对象的最大扰动，空气过剩系数在1.1～1.25范围内变化时，窑压可波动5～8Pa，而燃料流量对窑压的扰动可以不考虑。

对于横向火焰的单元窑，在前墙取压，尽量缩短变送器与取样点间的管道距离，可以达到缩短取样滞后的目的。

对于有金属换热器和余热锅炉的工艺，有两个调节对象：阻压风，余热锅炉引风。

在系统刚投入时，一般用阻尼风调节，余热锅炉投入且系统正常后，可关掉阻尼风机，用余热锅炉引风机调节。

二者的切换是一个循序变化的过渡过程。

就实现而言，这是两个串级的PID回路，助燃风的流量变化做前馈补偿。

2）．池窑火焰的空间温度（窑温）
模型分析：由于测温热偶的安装位置差异及保护套管的存在，窑温可简化为一个二阶惯性环节，有自衡特性。

它的调节对象：风路=变频器+助燃风机；油路=调节阀。

助燃风机的惯性大，约5-10秒，油路的滞后可以不必考虑。

有两种方案可以实现窑温的控制。

A ．窑温调风路，风路调油路 B ．双交叉限幅
从根本上言，二者都是比较控制，但A 种容易造成燃烧不完全等情况，B 种的缺点是跟踪速度慢，在此可引入共同增益的概念。

3)．玻璃液位
玻璃液位的测量点在主通路，取样方式有两种，连续测量（r 射线），间歇测量（移动式铂金针）。

模型分析：这是一个大滞后，大惯性对象，池窑投料区投入物料的变化，反应到测量点，其滞后时间约120秒，另外窑压的波动也会造成液位的虚假变化。

调节对象：投料区的给料设备，使用变频绞刀调速，连续给料 有两种控制方案：
A ．Smith 预估+PI 调节，Smith 预估由一个纯滞后环节+一个一阶惯性组成，这是一种连续的调节方式。

B ．间歇PID （或采样PID ），分调节周期和等待周期，周期可调。

等待周期时PID 不运算。

调节周期时，假如信号的变化趋势有助于缩小偏差，则PID 不运算；反之，则PID 运算；另外，变化趋势不明显，PID 也运算。

较难指出孰优孰劣，B 种不需要对调节对象十分清楚，但调试时间需要很长。

3、通路
通路的作用就是将玻璃液保持在成形所需要的温度上。

模型分析：纯滞后时间10～30秒，惯性大，由于通路中玻璃液的流速变化较大，而这
设定窑温加权后的窑温
风路设定
个扰动是不可测量和计算的，所以较难对它进行补偿。

调节对象：石油液化气LPG的调节阀，反映灵敏。

方案：Smoth预估+串级PID
玻璃液温度作主调，引入Smith，空间温度作付调，不补偿。

4、漏板
从控制角度看，这个模型划非常简明的，基本无滞后，惯性约1～3秒，用一个单纯的PI就可以取得非常好的效果。

工艺上对漏板的设定温度补偿比较复杂，如图所示
时间
5、总结
该套装置经过近年来的运行，窑炉生产稳定，燃烧效率和玻璃的融化质量显著提高，节能效果明显，每公斤玻璃液平均能耗下降了38.8%。

同时，废气排放减少了80%，氮氧化物实现了零排放，大大降低了粉尘的排放量和废气处理设施的运行费用。

纯氧燃烧技术在同行业处于领先地位，具有推广价值。