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，要求交換過程時間短。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。對于不同的爐體溫度，要求加熱的火勢不同?；疬^大時，容易造成溫度超調(diào)，而火過小，升溫慢，爐體難以迅速達(dá)到設(shè)定溫度。同時火焰長度不能過長，以減少對爐壁的沖擊。
一般的以重油為燃料的熔爐，重油存儲在儲油罐內(nèi)，油罐對重油加壓；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，主要是通過調(diào)整供油油量達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。
目前使用工業(yè)控制計算機(jī)控制閥的開度來調(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，油壓加大，通過供油閥的油量有所增加，反之通過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，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)。因為當(dāng)加大供油閥開度時，油壓會下降，使通過供油閥的油量增加的幅度不大，火勢變化不大，溫度仍難以迅速升高；反之調(diào)小供油閥開度時，油壓會升高，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，油的粘度不同，也對油壓產(chǎn)生影響?；赜烷y、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象是多變量強(qiáng)非線性的對象，現(xiàn)在的控制方法尚無法針對各種因素，實現(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)及時計算回油閥的開度，實現(xiàn)油壓的智能補(bǔ)償，以保持油壓穩(wěn)定。通過分層綜合控制，實現(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)控制計算機(jī)為平臺，結(jié)合A/D，D/A對回油閥、供油閥的開度位置及油壓進(jìn)行檢測，在油壓相對穩(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油壓的影響，用計算機(jī)內(nèi)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II確定回油閥開度的補(bǔ)償值。
通過對油質(zhì)波動和供油閥對油壓的影響的分別補(bǔ)償，以兩個獨立的閉環(huán)對溫度控制和油壓進(jìn)行分層控制，實現(xiàn)熔爐溫度的有效控制。
本發(fā)明優(yōu)點為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)各部分實時溫度的狀態(tài)，確定油壓設(shè)定值，以用最佳油量供油，保證快速升溫，控溫同時節(jié)約燃油，隨動的智能升溫控制，達(dá)到克服油質(zhì)波動和切換前窯爐的溫度變化等因素的影響，實現(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，還具有節(jié)能效果；3、在調(diào)節(jié)供油閥時，用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定對回油閥開度補(bǔ)償?shù)拇笮。钥刂朴蛪悍€(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施例中溫度運行效果曲線圖。
具體實施方式
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，一定時間內(nèi)輪流切換燃燒對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，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II確定對回油閥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，測定爐體的溫度T，在油罐4安裝壓力傳感器，測定油壓，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)定值對于某一熔爐為定值，此值也輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)I，針對爐體的不同溫度狀態(tài)，確定此時應(yīng)升溫或控溫，合適的油壓可保證升溫和控溫正常工作。過小的油壓，升溫慢，溫度無法進(jìn)入設(shè)定值；而油壓過大時，供給噴槍的油量加大，溫度很難降低，升溫超調(diào)大。對不同的狀態(tài)，需要不同的油壓設(shè)定值。在初始升溫過程中，通過狀態(tài)分析，獲得適合的油壓值。在每次噴槍8切換時，針對熔爐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，對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)部溫度實際測量值T和油壓P(η)的函數(shù)，所以Pr為Pr＝F(T，P(η))在實際運行比較滿意的情況下，從實際得到經(jīng)驗推理如下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)多條實際經(jīng)驗因果推理，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，自動建立對應(yīng)油質(zhì)的間接壓力ρ和溫度T與油壓設(shè)定值Pt對應(yīng)的映射關(guān)系。根據(jù)爐體不同時間的溫度，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，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的開度對重油流量的影響比油壓大，通過調(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。
調(diào)節(jié)供油閥6開度時，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，同時調(diào)節(jié)回油閥1，以對油壓智能補(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，回油閥1開度必須相應(yīng)變化Δx2。兩個閥1、6型號相同，特性相同。其開度與通過的油量所產(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)＝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，測得對應(yīng)的P；x2和P序列值送給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II，通過最速下降法的學(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為相同型號相同規(guī)格的閥，工藝性能相同，其開度與通過油量產(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，通過最速下降法的學(xué)習(xí)，得到保持油壓穩(wěn)定時供油閥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，在半年的運行中，除噴槍8切換時熔爐7的溫度在調(diào)節(jié)期間有±5度的波動，溫度的上下浮動在±2度內(nèi)，保證了玻璃產(chǎn)品的高質(zhì)量，同時還有節(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，一定時間內(nèi)輪流切換燃燒對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)控制計算機(jī)；其特征為油壓調(diào)節(jié)器10分別與計算機(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，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對回油閥1作相應(yīng)調(diào)節(jié)，消除供油閥6開度的改變對油壓的影響，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，測定爐體的溫度T，在油罐4安裝測定油質(zhì)粘度的壓力傳感器，測定油壓，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)多條實際經(jīng)驗因果推理，自動建立對應(yīng)油壓P(η)和溫度T與油壓設(shè)定值Pt對應(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，測得對應(yīng)的P；將該x2和P序列值送給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)II，通過最速下降法的學(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，通過最速下降法的學(xué)習(xí)，得到保持油壓穩(wěn)定時供油閥(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，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)對回油閥、供油閥開度及油壓進(jìn)行檢測、調(diào)節(jié)。本法根據(jù)爐體實際溫度和油質(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。通過對油質(zhì)波動和供油閥對油壓的影響的分別補(bǔ)償，以兩個獨立的閉環(huán)對溫度控制和油壓進(jìn)行雙層控制，實現(xiàn)熔爐溫度的有效控制。本法根據(jù)油質(zhì)和熔爐內(nèi)實時溫度確定油壓設(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、節(jié)能；將油質(zhì)和供油閥對油壓的影響分開，分別采用隨機(jī)智能控制和智能補(bǔ)償方法，實現(xiàn)變量之間的解耦；保證熔爐溫度的有效控制。
文檔編號C03B5/00GK1654379SQ20051002014
公開日2005年8月17日 申請日期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 申請人:桂林電子工業(yè)學(xué)院