窑炉烤窑升温自动控制系统及膨胀检测装置、窑炉

专利摘要:
本实用新型涉及一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其中，所述自动控制系统包括膨胀检测装置、控制器和升温装置；所述膨胀检测装置检测烤窑升温过程窑炉的膨胀量，并将膨胀量信息发送给控制器，所述控制器接收来自膨胀检测装置的窑炉膨胀量，当窑炉的膨胀量达到设定的临界点时，所述控制器对升温装置发出调节指令放缓炉窑升温速率；还涉及相关的窑炉烤窑升温膨胀检测装置以及包括它们的窑炉。
公开号:CN214335569U
申请号:CN202120085805.6U
申请日:2021-01-13
公开日:2021-10-01
发明作者:李青；李赫然；苏记华；穆美强；罗玉松；黄志军；代兰天；郭建军
申请人:Dongxu Optoelectronic Technology Co Ltd；Tunghsu Technology Group Co Ltd；Zhengzhou Xufei Optoelectronic Technology Co Ltd；
IPC主号:G05D23-19

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于液晶基板玻璃生产制造领域的技术应用。具体涉及一种用于液晶基板玻璃窑炉烤窑升温的自动控制系统，其解决了新建窑炉在烤窑升温时耐火材料热膨胀量的在线监测与温度自动控制的问题。
[n0002] 液晶基板玻璃制造行业中熔解玻璃液的窑炉是整个制造流程的核心部分，通常随着窑炉本体的耐火材料的老化侵蚀，每4-6年就需要对玻璃窑炉进行冷态下砌筑维修。新玻璃窑炉在启用时要按照一定的温度梯度进行烤窑升温，防止急热造成窑炉本体耐火材料膨胀炸裂，影响到窑炉的结构安全。
[n0003] 现在的窑炉烤窑升温全部依靠人工对窑炉本体各个位置膨胀量进行定时测量，然后通过计算调整烤窑烧枪的燃料量，使耐火材料的膨胀量稳定在安全范围内，该方法测量调整误差较大，特别是当窑炉达到1000℃以上高温区时无法实现精细控制，而且人员操作时安全风险系数高。本实用新型充分考虑到以往的不足，在窑炉四周测量膨胀量的立柱上安装一套行程传感器，当膨胀量即将超出设定的安全范围时，行程传感器反馈信号至PLC控制器， PLC控制器运算后向燃料控制系统发出调节指令，来控制烤窑烧枪的燃烧量，并自动修正升温梯度。从而使窑炉本体的膨胀量得到安全有效的控制。通过该装置运用可使窑炉烤窑升温时本体耐火材料膨胀量得到全面管控，避免因急速升温造成窑炉本体耐火材料膨胀炸裂，影响到窑炉的结构安全，还提高了人员热态操作时安全性，降低人员和设备的发生安全事故的几率。
[n0004] 为了解决上面的问题，本申请提供了下述技术方案：
[n0005] 本申请在第一方面提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统。
[n0006] 在一个具体实施方式中，提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其中所述自动控制系统包括膨胀检测装置、控制器和升温装置；所述膨胀检测装置检测烤窑升温过程窑炉的膨胀量，并将膨胀量信息发送给控制器，所述控制器接收来自膨胀检测装置的窑炉膨胀量，当窑炉的膨胀量达到设定的临界点时，所述控制器对升温装置发出调节指令放缓炉窑升温速率。
[n0007] 在又一具体实施方式中，提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其中，
[n0008] 当窑炉的膨胀量达到设定的临界点时，所述控制器修正升温梯度并对窑炉的升温装置发出调节指令。
[n0009] 在再一具体实施方式中，提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其中，所述膨胀检测装置选自压力传感器或行程传感器。
[n0010] 在一个具体实施方式中，提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其特征在于，所述膨胀检测装置包括：
[n0011] 至少一对卡位柱，所述一对卡位柱平行设置，使用时分别位于所述窑炉两端紧靠所述窑炉竖直设置；
[n0012] 拉杆，所述拉杆垂直于所述卡位柱，并通过卡位柱上的柱孔穿透所述卡位柱，所述拉杆可沿柱孔自由移动；
[n0013] 膨胀弹簧，所述膨胀弹簧套设于拉杆上并位于一对卡位柱外侧；
[n0014] 定位螺母，所述定位螺母位于拉杆上且位于膨胀弹簧外侧，固定膨胀弹簧外侧端；
[n0015] 安装板，所述安装板固定于拉杆上且位于膨胀弹簧与定位螺母之间；
[n0016] 传感器，所述传感器设置于所述安装板上且平行于所述拉杆。
[n0017] 在又一具体实施方式中，提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其中，
[n0018] 所述膨胀检测装置包括两对或更多对卡位柱。
[n0019] 在再一具体实施方式中，提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其中，所述传感器的测量端顶压窑炉。
[n0020] 在一个具体实施方式中，提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其中，所述传感器将窑炉膨胀量信息发送给控制器。
[n0021] 在又一具体实施方式中，提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其中，所述传感器选自压力传感器或行程传感器。
[n0022] 本申请在第二方面提供了一种窑炉烤窑升温膨胀检测装置。
[n0023] 在一个具体实施方式中，所述膨胀检测装置包括：
[n0024] 至少一对卡位柱，所述一对卡位柱平行设置；
[n0025] 拉杆，所述拉杆垂直于所述卡位柱，并通过卡位柱上的柱孔穿透所述卡位柱，所述拉杆可沿柱孔自由移动；
[n0026] 膨胀弹簧，所述膨胀弹簧套设于拉杆上并位于一对卡位柱外侧；
[n0027] 定位螺母，所述定位螺母位于拉杆上且位于膨胀弹簧外侧，固定膨胀弹簧外侧端；
[n0028] 安装板，所述安装板固5定于拉杆上且位于膨胀弹簧与定位螺母之间；
[n0029] 传感器，所述传感器设置于所述安装板上且平行于所述拉杆。
[n0030] 在又一具体实施方式中，所述膨胀检测装置包括两对或更多对卡位柱。
[n0031] 在再一具体实施方式中，所述传感器的测量端顶压窑炉。
[n0032] 在一个具体实施方式中，所述传感器选自压力传感器或行程传感器。
[n0033] 本申请在第三方面提供了一种窑炉。
[n0034] 在一个具体实施方式中，提供了一种窑炉，其中，所述窑炉包括前述的窑炉烤窑升温自动控制系统。
[n0035] 本申请的技术方案提供了下述有益技术效果：
[n0036] 本实用新型的结构简单实用，使用维护方便，成本低。通过该装置运用可使窑炉烤窑升温时本体耐火材料膨胀量得到全面管控，避免因急速升温造成窑炉本体耐火材料膨胀炸裂，影响到窑炉的结构安全，还提高了人员热态操作时安全性，降低人员和设备的发生安全事故的几率。
[n0037] 图1示出了根据本申请的窑炉烤窑升温膨胀检测装置的立体图；
[n0038] 图2示出了根据本申请的窑炉烤窑升温自动控制系统的原理图。
[n0039] 附图标记说明
[n0040] 1-1 烤窑烧枪 1-2 锁紧螺母
[n0041] 1-3 行程传感器 1-4 安装板
[n0042] 1-5 拉杆 1-6 膨胀弹簧
[n0043] 1-7 调整螺母 1-8 窑炉本体
[n0044] 1-9 钢构立柱 1-10 堵砖
[n0045] 2-1 燃料控制系统 2-2 工控电脑
[n0046] 2-3 PLC控制器 2-4 行程检测装置
[n0047] 2-5 烤窑烧枪
[n0048] 需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
[n0049] 本申请在第一方面提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统。
[n0050] 在一个具体实施方式中，提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其中所述自动控制系统包括膨胀检测装置、控制器和升温装置；所述膨胀检测装置检测烤窑升温过程窑炉的膨胀量，并将膨胀量信息发送给控制器，所述控制器接收来自膨胀检测装置的窑炉膨胀量，当窑炉的膨胀量达到设定的临界点时，所述控制器对升温装置发出调节指令放缓炉窑升温速率。
[n0051] 在本说明书的上下文中，“自动控制系统”符合自动控制技术领域的一般定义，它是指用一些自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰(扰动)的影响而偏离正常状态时,能够被自动地调节而回到工艺所要求的数值范围内。生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。特别是化工生产，大多数是连续性生产，各设备相互关联，当其中某一设备的工艺条件发生变化时,都可能引起其他设备中某些参数或多或少地波动,偏离了正常的工艺条件。当然，自动调节是指不需要人的直接参与。
[n0052] 按控制原理的不同，自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。开环控制系统中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。本实用新型的技术方案属于闭环控制系统。
[n0053] 在又一具体实施方式中，提供了一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其中所述传感器选自压力传感器或行程传感器。
[n0054] 本申请在第二方面提供了一种窑炉烤窑升温膨胀检测装置。
[n0055] 在一个具体实施方式中，所述膨胀检测装置包括：
[n0056] 至少一对卡位柱，所述一对卡位柱平行设置；
[n0057] 拉杆，所述拉杆垂直于所5述卡位柱，并通过卡位柱上的柱孔穿透所述卡位柱，所述拉杆可沿柱孔自由移动；
[n0058] 膨胀弹簧，所述膨胀弹簧套设于拉杆上并位于一对卡位柱外侧；
[n0059] 定位螺母，所述定位螺母位于拉杆上且位于膨胀弹簧外侧，固定膨胀弹簧外侧端；
[n0060] 安装板，所述安装板固定于拉杆上且位于膨胀弹簧与定位螺母之间；
[n0061] 传感器，所述传感器设置于所述安装板上且平行于所述拉杆。
[n0062] 在又一具体实施方式中，所述膨胀检测装置包括两对或更多对卡位柱。
[n0063] 在再一具体实施方式中，所述传感器的测量端顶压窑炉。
[n0064] 在一个具体实施方式中，所述传感器选自压力传感器或行程传感器。
[n0065] 本申请在第三方面提供了一种窑炉。
[n0066] 在一个具体实施方式中，提供了一种窑炉，其中，所述窑炉包括前述的窑炉烤窑升温自动控制系统。
[n0067] 在本说明书的上下文中，“窑炉”符合玻璃制造领域的一般定义，其也称火炉，是指用于烧制玻璃材料至熔化状态的火炉。其一般用砖或石砌成，根据需要可以制成大小各种的规格，可采用可燃气体、油或电来运转。电窑比使用可燃气体和油的窑更容易控制温度。窑炉的膛内温度时采用高温计 (PYROMETER)或测温锥(PYROMETRIC CONES)测量，通过窥孔可以看见其内部。由于直接测量窑炉内部的温度成本较高，在本实用新型中，窑炉的受热情况通过测量窑炉的膨胀状态获得。
[n0068] <实施例>
[n0069] 下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[n0070] 实施例1组装出包括本实用新型的自动控制系统的窑炉
[n0071] 如图1、2所示，提供了包括用于液晶基板玻璃窑炉烤窑升温的自动控制系统的窑炉，该窑炉由(图1)：1-1烤窑烧枪、1-2锁紧螺母、1-3行程传感器、1-4安装板、1-5拉杆、1-6膨胀弹簧、1-7调整螺母、1-8窑炉本体、1-9钢构立柱、1-10堵砖等部分构5成；还有控制系统原理图(图2) 中的2-1燃料控制系统、2-2工控电脑、2-3 PLC控制器、2-4行程检测装置、2-5烤窑烧枪构成。在窑炉本体1-8的四周钢构立柱1-9上安装有拉杆 1-5、膨胀弹簧1-6和调节螺母1-7用来固定和调整窑炉的耐火材料，在膨胀弹簧1-6下部装有安装板1-4，行程传感器1-3通过锁紧螺母1-2固定在安装板1-4上检10测膨胀量。烤窑烧枪1-1对窑炉进行烤窑加热。在窑炉四周测量膨胀量的立柱上安装一套行程检测装置2-4，当窑炉本体1-8膨胀量即将超出设定的安全范围时，行程检测装置2-5反馈信号至PLC控制器 2-3，PLC控制器2-3运算后向燃料控制系统2-1发出调节指令，来控制烤窑烧枪组件2-5的燃烧量，放缓烤窑升温速率并自动修正升温梯度，从而使窑炉本体1-8的膨胀量15得到安全有效的控制。
[n0072] 该用于液晶基板玻璃窑炉烤窑升温的自动控制系统上安装有行程检测装置2-4，其原理是在膨胀弹簧1-6下部装有安装板1-4，行程传感器1-3通过锁紧螺母1-2固定在安装板1-4上检测膨胀量，行程传感器要求测量长度范围为350-800mm。
[n0073] 该用于液晶基板玻璃窑炉烤窑升温的自动控制系统在窑炉本体1-8的四周钢构立柱1-9上安装有拉杆1-5、膨胀弹簧1-6和调节螺母1-7用来固定和调整窑炉耐火材料。通过调整调节螺栓1-7的位置调整膨胀弹簧1-6预紧力。
[n0074] 该用于液晶基板玻璃窑炉烤窑升温的自动控制系统在窑炉四周测量膨胀量的立柱上安装一套行程检测装置2-4，当窑炉本体1-8膨胀量即将超出设定的安全范围时，行程检测装置2-5反馈信号至PLC控制器2-3，PLC控制器2-3运算后向燃料控制系统2-1发出调节指令，来控制烤窑烧枪组件 2-5的燃烧量，放缓烤窑升温速率并自动修正升温梯度。
[n0075] 该用于液晶基板玻璃窑炉烤窑升温的自动控制系统上燃料控制系统2-1 为控制天然气和纯氧气燃烧的装置，可进行天然气和氧气的精密配比。烤窑烧枪1-1材质为耐热特种不锈钢，耐温1200℃。
[n0076] 实施例2试运行包括本实用新型的自动控制系统的窑炉
[n0077] 首先把喷枪的燃料流量开到最大档加热窑炉，在其四周测量膨胀量的立柱上设有行程检测装置2-5，当窑炉本体1-8膨胀量即将超出设定的安全范围时，行程检测装置2-5反馈信号至PLC控制器2-3，PLC控制器2-3运算后向燃料控制系统2-1发出调节5指令，来控制烤窑烧枪组件2-5的燃烧量，放缓烤窑升温速率。
[n0078] 随后把喷枪的燃料流量开到最小档加热窑炉，在其四周测量膨胀量的立柱上设有行程检测装置2-5，当窑炉本体1-8收缩至即将超出设定的安全范围时，行程检测装置2-5反馈信号至PLC控制器2-3，PLC控制器2-3运算后向燃料控制系统2-1发出调节指令，来控制烤窑烧枪组件2-5的燃烧量，加速烤窑升温速率。
[n0079] 尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

权利要求:
Claims (13)
[0001] 1.一种窑炉烤窑升温自动控制系统，其特征在于，所述自动控制系统包括膨胀检测装置、控制器和升温装置；
所述膨胀检测装置检测烤窑升温过程窑炉的膨胀量，并将膨胀量信息发送给控制器，所述控制器接收来自膨胀检测装置的窑炉膨胀量，当窑炉的膨胀量达到设定的临界点时，所述控制器对升温装置发出调节指令放缓炉窑升温速率。
[0002] 2.根据权利要求1所述的窑炉烤窑升温自动控制系统，其特征在于，当窑炉的膨胀量达到设定的临界点时，所述控制器修正升温梯度并对窑炉的升温装置发出调节指令。
[0003] 3.根据权利要求1或2所述的窑炉烤窑升温自动控制系统，其特征在于，所述膨胀检测装置选自压力传感器或行程传感器。
[0004] 4.根据权利要求1或2所述的窑炉烤窑升温自动控制系统，其特征在于，所述膨胀检测装置包括：
至少一对卡位柱，所述一对卡位柱平行设置；
拉杆，所述拉杆垂直于所述卡位柱，并通过卡位柱上的柱孔穿透所述卡位柱，所述拉杆可沿柱孔自由移动；
膨胀弹簧，所述膨胀弹簧套设于拉杆上并位于一对卡位柱外侧；
定位螺母，所述定位螺母位于拉杆上且位于膨胀弹簧外侧，固定膨胀弹簧外侧端；
安装板，所述安装板固定于拉杆上且位于膨胀弹簧与定位螺母之间；
传感器，所述传感器设置于所述安装板上且平行于所述拉杆。
[0005] 5.根据权利要求4所述的窑炉烤窑升温自动控制系统，其特征在于，所述膨胀检测装置包括两对或更多对卡位柱。
[0006] 6.根据权利要求4所述的窑炉烤窑升温自动控制系统，其特征在于，所述传感器的测量端顶压窑炉。
[0007] 7.根据权利要求4所述的窑炉烤窑升温自动控制系统，其特征在于，所述传感器将窑炉膨胀量信息发送给控制器。
[0008] 8.根据权利要求4所述的窑炉烤窑升温自动控制系统，其特征在于，所述传感器选自压力传感器或行程传感器。
[0009] 9.一种窑炉烤窑升温膨胀检测装置，其特征在于，该膨胀检测装置包括：
至少一对卡位柱，所述一对卡位柱平行设置；
拉杆，所述拉杆垂直于所述卡位柱，并通过卡位柱上的柱孔穿透所述卡位柱，所述拉杆可沿柱孔自由移动；
膨胀弹簧，所述膨5胀弹簧套设于拉杆上并位于一对卡位柱外侧；
定位螺母，所述定位螺母位于拉杆上且位于膨胀弹簧外侧，固定膨胀弹簧外侧端；
安装板，所述安装板固定于拉杆上且位于膨胀弹簧与定位螺母之间；
传感器，所述传感器设置于所述安装板上且平行于所述拉杆。
[0010] 10.根据权利要求9所述的窑炉烤窑升温膨胀检测装置，其特征在于，所述膨胀检测装置包括两对或更多对卡位柱。
[0011] 11.根据权利要求9所述的窑炉烤窑升温膨胀检测装置，其特征在于，所述传感器的测量端顶压窑炉。
[0012] 12.根据权利要求9所述的窑炉烤窑升温膨胀检测装置，其特征在于，所述传感器选自压力传感器或行程传感器。
[0013] 13.一种窑炉，其特征在于，所述窑炉包括根据权利要求1至8任一项所述的窑炉烤窑升温自动控制系统。

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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