Введение

Промышленность строительной керамики за прошедшее десятилетие развивалась в направлении интенсификации производственных процессов на основе внедрения более совершенной технологии и новых, технически передовых видов оборудования. Прогрессивные изменения в технологии производства керамических плиток привели к созданию автоматизированных конвейерных линий, объединяющих в общий поток процессы приготовления пресс - порошка, прессования, сушки, утельного обжига, глазурован политого обжига.

Переход на конвейерно-поточный способ изготовления керамических плиток позволил значительно сократить длительность процесса производства, ликвидировать большинство тяжелых ручных операций, повысить производительность труда, улучшить качество продукции, поднять культуру производства. Внедрение новых технологических процессов и оборудования потребовало создания аппаратуры для непрерывного автоматического контроля за ходом этих процессов и систем регулирования, обеспечивающих автоматическое управление технологическими режимами.

В новых условиях производства неэффективно управлять технологическими процессами только с помощью человека. Поэтому уровень автоматизации отечественных заводов с каждым годом возрастает.

Основой автоматизации технологических процессов является автоматический контроль, обеспечивающий получение информации, достаточной для ручного или автоматического управления ходом этих процессов.

Современные средства автоматизации выпускаются с учетом требований государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации ГСП ГОСТ 1299 и ряда других ГОСТов, конкретизирующих и развивающих положения ГОСТа 1299. Этими требованиями обеспечивается информационное, энергетическое и конструктивное сопряжение изделий в автоматических системах управления с учетом экономически целесообразной точности, надежности и долговечности этих изделий. Так, ГОСТом 13033 регламентируются требования, предъявляемые к электрическим аналоговым приборам и устройствам ГСП, предназначенным для автоматического контроля, управления и регулирования параметров промышленных технологических процессов: расхода, уровня, температуры и т.д.

Для контроля технологических параметров применяются различные первичные преобразователи, выходные сигналы которых отличаются как по способу представления информации, так и по величине. Для использования вычислительных машин ГСП предусмотрены унифицированные входные и выходные сигналы постоянного и переменного токов, которые относятся к числу основных параметров, характеризующих преобразователь.

Рассматриваемые ниже приборы и средства автоматизации выполнены с учетом требований ГСП, что позволяет использовать первичные измерительные преобразователи-датчики этих приборов совместно с серийными сигнальными, показывающими и регистрирующими приборами и дополнять их при необходимости другими средствами обработки и хранения информации.

1.Автоматическое управление тепловыми процессами в щелевых печах.

В конвейерных роликовых печах происходит завершающий технологический процесс производства керамических плиток. Из конвейерной сушилки плитки попадают в щелевые печи с роликовым транспортером и последовательно проходят в них зоны подогрева, обжига и охлаждения.

Конструкции этих печей, их длина, способы подачи и сжигания топлива и т.д. зависят от назначения плиток. Для производства плиток для полов используются печи с увеличенными по длине зонами подогрева, обжига и охлаждения, для облицовочных плиток - две щелевые печи утельного и политового обжига. Фасадные керамические плитки выпускаются с применением как однократного, так и двукратного обжига.

Скоростной процесс обжига, происходящий в щелевых роликовых печах, затрудняет ручное управление процессом и предъявляет дополнитель-

ные требования к автоматическому контролю и управлению режимом обжига. Система автоматического регулирования должна обеспечить необходимое качество выпускаемой плитки при более высоких по сравнению с ручным управлением технико-экономических показателях работы агрегата: производительности, удельного расхода топлива, себестоимости.

Эти задачи могут быть решены в два этапа: на первом этапе следует стабилизировать заданный температурный режим, т.е. обеспечить заданное распределение температур по длине печи; на втором этапе необходимо стабилизировать качество готовой плитки с использованием в системе показателей качества (деформации, водопоглощения и т.д.).

Институтом ВИАСМ на различных заводах и для различных по назначению и конструкций печей созданы системы автоматического управления процессом обжига керамических плиток, стабилизирующие температурный режим. При всем своем различии созданные на базе экспериментально-исследовательских работ системы регулирования имеют и общие черты.

Так, каждая из систем предусматривает автоматический контроль аэродинамических и температурных параметров процесса и имеет ряд независимых контуров управления этими параметрами.

Ниже описывается система автоматического контроля и регулирования температурного режима в щелевых роликовых печах для производства облицовочных плиток.

В конвейерной линии применен двухкратный обжиг керамических плиток. Высушенные плитки поступают на роликовый транспортер щелевой печи для утельного обжига. Печь состоит из семи секций. Разработанная

ВИАСМом система автоматического контроля и регулирования процесса обжига утельной печи работает устойчиво при любых возмущениях в печи,включая длительные перерывы в подаче плитки.

Контроль аэродинамических параметров необходим для обеспечения нормального отбора дымовых газов и подачи воздуха для охлаждения пли-

ток. Аэродинамический контроль сводится к определению величин разряжения и давления в отсасывающем и нагнетающем трубопроводах печи с помощью щитовых тягонапорометров. Контроль и регулирование аэродинамики внутри печного канала становится ненужным ввиду наличия большого количества отверстий для роликов в кладке печи. Регулировать разрежение с помощью дымососа можно только на первых 3-4 метрах печного канала.

Контроль температурного режима обжига обеспечивается измерением температур в каждой секции печи над и под роликами. Наиболее важные для процесса температуры фиксируются на самопишущих потенциометрах, а остальные отражаются показывающими приборами. Для измерения температур в печи применены термопары градуировок хромель-алюмель (ХА) в зонах подогрева и охлаждения и платино-платинородий (ПП) в зоне обжига. Во избежание деформации и поломки чехлов в зоне высоких температур термопары установлены вертикально.

На процесс обжига в печи оказывает воздействие ряд возмущающих факторов, основными из которых являются: перерывы в подаче плитки в печь, изменение влажности плитки после сушки (перед печью), изменение температуры окружающей среды, изменение давления и теплоты сгорания газа. Возмущения сказываются прежде всего на температурном режиме печи и приводят к выпуску плиток ухудшенного качества или к выходу брака.

В целях обеспечения требуемого качества обжига особое влияние уделено автономности управления основными зонами печи и возможности регулирования температурного режима отдельно над и под роликами. Решение первой задачи позволяет управлять отдельно зонами печи, поддерживая в них необходимую температуру. Решение второй задачи позволят уменьшить деформацию плитки и тем самым предупреждает возможность появления брака и снижения скорости по этому показателю.

Особо ответственной задачей при создании системы регулирования для щелевой печи является правильное секционирование газопровода. Ввиду разной реакции отдельных зон печи на возмущающие воздействия и специфичные динамические свойства этих зон разделению газопровода на секции должно предшествовать экспериментальное изучение печи.

Чтобы обеспечить возможность управления подачей топлива к группе горелок, на каждой секции газопровода устанавливаются свои регулирующие органы, с помощью которых осуществляется автоматическое управление температурными режимами в зонах печи.

Применение для роликовых печей инжекционных горелок с диаметром сопел 1,2-1,5 мм, обеспечивающих оптимальное сжигание газа при давлении 0,003-0,05 МПа, остро поставило вопрос о выборе регулирующего органа

подачи и регулирования газа. Значительное давление газа при небольшом его

расходе сделали невозможным использование обычных заслонок малого сопротивления (ЗМС-30). Апробирование различных типов регулирующих органов для малых расходов газа показало, что наилучшими показателями обладают регулирующие краны типа КР. Предназначенные для использования в системах регулирования жидкого топлива, они с успехом применяются для регулирования расхода газа.