Скорость охлаждения стекла от температуры закаливания весьма высока. 6 страница
Такой дозатор характеризуется низкой точностью дозирования (погрешность 0,5%). Недостатком также явилась невозможность дистанционного управления взвешиванием материалов. Позднее подобные дозаторы стали оснащаться фотоэлектрическими преобразователями, позволившими дистанционно управлять процессом дозирования. К тому же сигнал, передаваемый в виде цифрового кода, более устойчив к помехам. Однако используемая система рычагов сохранила свою роль (дозаторы системы ДВСТ).
В последнее время системы измерения массы материала претерпели существенные преобразования, причем их совершенствование протекает по двум направлениям:
– изменение способов измерения массы;
– преобразование сигнала о массе дозируемого материала.
Революционные преобразования систем измерения массы произошли при внедрении тензорезисторных датчиков, способных преобразовывать информацию о массе груза в непрерывный электрический сигнал.
Функциональная схема тензометрического дозатора представлена рис. 7.6. Обращает на себя внимание отсутствие рычажной системы. Основным элементом системы является массоприемное устройство 10. Весовой бункер 2 под действием массы загружаемого в него материала несколько опускается, нажимая на гибкий элемент (стальную пластину), к которому крепится тензорезисторный датчик, фиксирующий степень механической деформации пластины. Датчик является звеном электрической цепи (резистор), сопротивление которого меняется при деформации гибкого элемента. В итоге в цепи возникает электрический импульс, величина которого пропорциональна массе загруженного в весовой бункер материала. Его значение нормируется преобразователем 11, после чего сигнал приходит в микропроцессорный контроллер, который управляет пускателями загрузки 12 и разгрузки 13 весового бункера. Величина сигнала непрерывно сравнивается с заданным значением. После набора дозы прекращается загрузка материала в весовой бункер и начинается его разгрузка.
Дозаторы с тензорезисторными датчиками обеспечивают высокую точность дозирования (погрешность менее 0,2%) при высоких производительности и надежности. Они способны обеспечить различные варианты компоновки дозировочно-смесительных линий при возможности разгрузки материалов либо на ленту конвейера, либо непосредственно в смеситель.
| Рис. 7.6. Функциональная схема тензометрического весового дозатора |
За рубежом распространение получают оптические методы измерения массы и силы. Механические напряжения в волоконном световоде влияют на параметры распространяющегося по нему сигнала, например на величину потерь оптической мощности, характера поляризации либо скорости света. Это может быть использовано для оценки возникающих в волокнах напряжений. Оптические методы в наибольшей степени повышают точность, быстродействие и помехозащищенность устройств для измерения массы.
Следует отметить, что значительные достижения в совершенствовании техники дозирования обусловлены также развитием систем управления. Вначале эти системы базировались на логических элементах, что обеспечивало их компактность и надежность. Впоследствии получили применение микросхемы средней степени интеграции, что привело к дальнейшей миниатюризации систем, снижению энергопотребления и повышению надежности. Появление специализированных микропроцессоров и их использование в системах управления процессом шихтоприготовления обусловило прорыв в этой области.
Микропроцессорные системы выполняют контроль режимов дозирования, самодиагностику и автоматическую коррекцию системы, а также сопряжение с ЭВМ, которая осуществляет управление работой дозировочно-смесительной линии. На микропроцессор возлагаются регистрация документов, обработка данных автоматизированного анализа состава материалов, учет динамики дозирования, гибкое изменение массы устанавливаемой дозы, расчет технико-экономических показателей.
Микропроцессорное управление делает еще более надежной и дешевой систему управления дозировочно-смесительной линией, упрощает обслуживание.
Таким образом, внедрение новых систем управления и тензометрических датчиков позволило существенно упростить конструкцию весовых устройств, поскольку она не требует наличия рычажной системы измерительных головок и призм, является фактически бесходовой и, следовательно, пылезащитной. Современные весовые дозировочные комплексы обладают системами самоконтроля, обеспечивают автоматизированный учет массы тары, автоматически контролируют и регулируют точность дозирования, статистически обрабатывают результаты дозирования. Предусмотрен удобный и надежный ввод и вывод данных, возможность визуальной и документальной оценки результатов, сопряжение с внешними управляющими устройствами. Совершенствуется программное обеспечение процесса управления дозированием, повышается надежность и снижается стоимость систем управления.
Точность дозирования, однако, в значительной степени определяется не только типом весового устройства, но и способом взвешивания компонентов.
Следует различать две концепции взвешивания:
1) дозированное взвешивание;
2) дифференцированное взвешивание – путем контролируемой разгрузки определенной навески (дозы).
Дозированное взвешивание. В этом случае подаваемый в весовой бункер дозатора материал подвергается взвешиванию в ходе засыпки в бункер весов (рис. 7.7, а). Процесс дозированного взвешивания реализуется в ходе следующих этапов:
1) подача материала из расходного бункера 1;
2) заполнение весового бункера 2;
3) фиксация полной дозы с помощью весов 3;
4) отгрузка материала.
| Рис. 7.7. Способы взвешивания (рычажные весовые системы): а – дозированное; б – дифференциальное |
Истинное значение массы отгруженного материала связано в данном случае со следующими ошибками: истинная масса навески = заданная масса навески ± ошибка заполнения ± ошибка остатка.
Даже при двухскоростном режиме работы подающего питателя (режим досыпки) точность дозирования снижает наличие столба материала между питателем и весовым бункером, а также инерционность загрузочного питателя. Для точного дозирования в этом случае необходимо обеспечить стабильность потока материала, подаваемого питателем и учитывать высоту столба материала. Кроме того, следует считаться с возможностью задержки материала после взвешивания в весовом бункере, что искажает результаты взвешивания.
Дифференцированное взвешивание. В этом случае дозируется выгружаемый из весового бункера дозатора материал (рис. 7.7, б). При реализации способа в весовом бункере всегда находится некоторое остаточное количество материала 1 (уставка). Далее загрузочным питателем 2 подается материал до заданного уровня заполнения весового бункера 4. Стрелка 3 в этот момент фиксирует заданное значение массы навески. Затем происходит отгрузка материала (5), пока стрелка не установится в нулевое положение.
При работе линии с несколькими рецептами шихты заданная масса навески материала всякий раз должна меняться. В таких случаях выгоднее использовать так называемое дифференциальное показание массы. При этом стрелка в начальный момент разгрузки материала из весового бункера, масса которого превышает массу максимальной дозы на величину уставки, установлена на нуле. После отгрузки стрелка фиксирует массу материала, отгруженного из бункера.
Точность дозирования при этом возрастает, так как на нее влияет только инерционность разгрузочного питателя. В этом случае несколько усложняется конструкция дозатора (обязательно наличие разгрузочного питателя), растет металлоемкость и стоимость дозатора, уменьшается рабочий диапазон взвешивания.
Следует различать однокомпонентные дозаторы, предназначенные для взвешивания только одного компонента, и многокомпонентные. Действие однокомпонентного дозатора схематично представлено на рис. 7.8, а. Один и тот же материал попеременно загружается в весовой бункер и выгружается из него. Варианты многокомпонентного взвешивания показаны на рис. 7.8, б, в, г. Первый из них состоит в том, что различные виды сырья последовательно, один за другим взвешиваются и выгружаются из весового бункера дозатора. Более интересен следующий вариант (в), когда несколько компонентов шихты взвеши
| Рис. 7.8. Способ дозированного взвешивания: а – однокомпонентный дозатор; б, в, г – типы многокомпонентных дозаторов |
ваются в определенной последовательности в бункере, а затем выгружаются в один присест. Поскольку отпадает необходимость промежуточного опорожнения бункера, то такой дозатор относится к быстродействующим. Недостатком подобных систем является большая масса загружаемого сырья (при большом объеме бункера), что отражается на точности взвешивания. Указанный недостаток исключен в случае последнего типа многокомпонентных дозаторов, где на основном весовом бункере установлен дополнительный малый (4), снабженный шибером. Перекрытие этого шибера обеспечивает точность дозирования компонентов шихты, взвешиваемых в конце цикла.
Точность дозирования при дозированном взвешивании (первый вариант) может быть, однако, повышена за счет использования способа частичного дозирования в сочетании с микропроцессорным блоком управления. Способ заключается в разбивании полной дозы компонента, требуемой для одного замеса смесителя, на несколько частных доз. При этом погрешности дозирования значимы только для последней частной дозы, поскольку все промежуточные дозы измеряются в статическом режиме, а их значения суммируются микропроцессором. Значение же последней частичной дозы определяется разностью между заданным значением полной дозы и фактически отдозированным ранее материалом. Таким образом, при частичном дозировании снижается суммарная погрешность дозирования. Малые габариты подобных дозаторов позволяют встраивать их практически в любую действующую линию при ее модернизации, а также реализовать вертикальную компоновку дозировочно-смесительных линий.
54. Питатели стеклоформующих машин. Способы питания. Питатели стекломассой: струйные, капельные, вакуумные.
Стеклотарные изделия в основном формуются на высокопроизводительных автоматах различной конструкции и принципа действия в зависимости от вида продукции.
Для большинства типов стекол и способов выработки температура стекломассы в варочном бассейне печи существенно превышает температуру ее формования (выработки), в связи с чем стекломассу необходимо охлаждать до рабочей температуры (температуры начала формования), соответствующей определенной вязкости (lg раб = 2,5–4,7) в зависимости от способа выработки.
Охлаждение может быть естественным или ускоренным (принудительным). Поскольку производство стеклотарных изделий является поточным и высокоинтенсивным, то использование находит принудительное охлаждение, осуществляемое в питателях – отапливаемых каналах из огнеупоров со встроенными системами охлаждения и обогрева. Задачей питателей, используемых в стеклотарном производстве, является подготовка и выдача порции стекломассы, пригодной для формования, в связи с чем их часто называют капельными питателями (фидеры).
На рис. 2.2 представлена последовательность стадий образования капли в фидере. В центре выработанной части фидера – чаши 4, имеется углубление, в котором, не выходя из него, перемещается конец плунжера 1. Углубление препятствует боковому смещению стекломассы при ходе плунжера вниз. В итоге она выталкивается из очка 3. Для надежного регулирования истекания стекломассы над очком на определенной высоте коаксиально с плунжером установлен вращающийся керамический цилиндр (бушинг) 2. В итоге образуется кольцеобразный канал, по которому стекломасса течет к плунжеру и очку.
| Рис. 2.2. Последовательность формирования капли в питателе: 1 – плунжер, 2 – бушинг, 3 – очко, 4 – чаша, 5 – ножницы. |
| Рис. 2.3. Расположение основных элементов капельного питателя: 1 – канал фидера, 2 – плунжер, 3 – бушинг, 4 – чаша, 5 – ножницы, 6 – лоток |
55. оборудование для загрузки шихты и боя в стекловаренную печь. Загрузчики шихты и стеклянного боя: стольные, плунжерные.
Несмотря на то, что стабильное производство высококачественного стекла требует тщательного контроля на всех стадиях процесса, начиная от сырьевых материалов и заканчивая холодным концом, одному из этапов – загрузке шихты в стекловаренную печь – не всегда уделялось должное внимание. Между тем данная операция оказывает значительное влияние на производительность и срок службы печи, качество стекла, а указанные факторы имеют определяющее значение для экономических аспектов процесса производства листового стекла.
С точки зрения технологов, в данном случае следует учитывать влияние загрузки шихты на следующие факторы:
– характер плавления шихты;
– качество получаемого стекла;
– степень коррозии огнеупоров;
– тип конструкции загрузочного кармана.
Процесс «варки» на самом деле включает в себя сложную комбинацию плавления и химических реакций, в результате которых при высоких температурах происходит растворение тугоплавких ингредиентов шихты в расплаве. Нерасплавленная шихта – хороший теплоизолятор, и поэтому теплота сравнительно слабо проводится в слое куч шихты. Поднять температуру в глубине кучи шихты до необходимых величин для начала процесса плавления достаточно трудно, и непроваренная шихта может передвигаться далеко вглубь печи. Загрузка шихты может повлиять на качество стекла, например, в том случае, когда непроваренная шихта попадает в зону осветления. Она может попасть в выработочный поток и вызвать дефекты стекла, такие как свили и шихтные камни. Риск увеличивается, если в печи образуются спеки непроваренной шихты, которые очень быстро могут продвигаться вдоль печи. Эту проблему можно свести к минимуму, если загрузка шихты будет производиться в разных направлениях относительно оси загрузчика шихты.
Наилучший способ решения указанных проблем – ограничить объем куч шихты, максимально увеличить площадь поверхности шихты для передачи тепла, обеспечить покрытие шихтой максимально возможной площади бассейна варочной части. Эти моменты в значительной степени определяются применяемой технологией загрузки шихты. При этом необходимо избегать как загрузки крупных куч шихты, так и загрузки сплошным слоем без просветов.
Необходимо отметить, что системы газового отопления, дополнительного электроподогрева и барботажа напрямую не связанные с функцией загрузки шихты, также могут оказывать заметное влияние на движение шихты в печи.
Шихта имеет более низкую температуру и высокие абразивные свойства, поэтому контакт шихты с огнеупорными материалами приводит к значительному износу огнеупоров.
Загрузчики шихты, для которых загрузочный карман не предусмотрен, такие как шнековые, зачастую подают в печь толстый слой шихты непосредственно в зону перед загрузочным окном, находящуюся в соприкосновении как с верхним строением, так и с огнеупорными блоками бассейна печи. В печах с подковообразным направлении пламени с одним загрузочным карманом попытки избежать образования длинных спеков шихты и их быстрого прохождения через всю длину печи приводят к тому, что шихта подается по направлению к задней стене. В результате этого кучи шихты могут «ударяться» под тупым углом о заднюю стену, а оттуда рикошетом – о боковую стену напротив загрузочного кармана, что приводит к ускоренному износу огнеупоров бассейна печи в обеих точках.
Установка загрузочного кармана на печи имеет некоторые недостатки. В период выводки печи сложно контролировать расширение огнеупоров в зоне загрузочного кармана. Впериод эксплуатации использование загрузочного кармана увеличивает потери энергии, во многих случаях он является причиной бесконтрольного доступа в печь воздуха и поэтому может стать слабым звеном в конструкции печи на конечных этапах ее эксплуатации.
Однако вместе с тем загрузочный карман позволяет использовать системы загрузки шихты, способные оказывать влияние на распределение шихты по поверхности бассейна печи, что, в свою очередь, положительным образом сказывается на производительности печи и качестве стекла. Кроме того, он обеспечивает в верхнем строении печи некую «тихую» зону, ограничивая тем самым вынос и налипание мелких частиц шихты на стенах регенератора и дымовых каналов.
Конструкция загрузочного кармана должна соответствовать характеристикам используемого загрузчика шихты и минимизировать зону контакта холодной шихты с огнеупорами бассейна печи для предотвращения повышенного износа. Потери теплового излучения должны быть сокращены путем ограничения размера кармана, а верхнее строение должно быть максимально герметичным для предотвращения доступа холодного воздуха.
Для соответствия вышеперечисленным требованиям возможно применение различных типов загрузки шихты.
Загрузка шихты с помощью поршневых и шнековых загрузчиков.Поршневой загрузчик во многом схож со шнековым, но в поршневом шнек заменяется на поршень, совершающий возвратно-посту-
пательное движение, в ходе которого шихта проталкивается впечь. Преимущества и недостатки его использования такие же, как и у шнекового загрузчика. Однако поршневой питатель пригоден только для шихты очень мелкой гранулометрии и не может применяться в тех случаях, когда в шихту добавляется стеклобой.
Конструкция печи в случае использования поршневых и шнековых загрузчиков не предполагает загрузочного кармана, и загрузчик устанавливается в обычное отверстие в верхнем строении печи. Это означает, что сделать герметичное уплотнение вокруг загрузчика для предотвращения неконтролируемого доступа холодного воздуха
в печь не представляет сложности.
Однако рассматриваемый способ загрузки шихты в печь не лишен недостатков. Необходимо монтировать водоохлаждаемую защиту конца загрузчика, входящего в печь, чтобы оградить металл от воздействия высоких температур, а это может негативно сказаться на состоянии огнеупоров верхнего строения в зоне загрузки. Далее загрузчик проталкивает шихту в печь, однако не оказывает никакого влияния на форму, размер или траекторию движения порций шихты. Поскольку загрузчик не обеспечивает продвижение шихты от зоны загрузки, большое количество холодной шихты соприкасается с огнеупорами как верхнего, так и нижнего строения, прилегающими к отверстию загрузчика, что может приводить к быстрому износу огнеупоров.
И кроме того, применение стеклобоя ограничено, поскольку он вызывает высокую степень износа элементов загрузчика.
Загрузчик с равномерной подачей шихты (стольного типа). Такой тип загрузчика требует наличия загрузочного кармана, поскольку материал распределяется по поверхности стекломассы.
Основой этого типа загрузчика является наклонный стол, расположенный под выпускным отверстием бункера шихты (рис. 7.17).
Рис. 7.17 Загрузчик стольного типа с равномерной подачей шихты
Стол совершает поступательные движения в плоскости почти параллельной дну лотка. При движении стола вперед шихта тоже движется вперед и таким образом попадает в бассейн стекломассы перед загрузчиком шихты. При возвратном движении стола перемещению шихты назад препятствуют новые порции шихты, поступающие на стол из бункера. Незаполненное пространство в задней части стола, освободившееся при его возвратном движении, под воздействием силы тяжести заполняется шихтой из бункера. После этого стол вновь совершает поступательное движение вперед, и цикл повторяется. Общий принцип работы загрузчика показан на рис. 7.18.
Скорость подачи шихты варьируется при помощи изменения скорости движения стола или включением/выключением движения стола, также можно варьировать амплитуду его движения, что оказывает влияние на параметры подачи шихты, однако амплитуда не регулируется в процессе работы оборудования.
Рис. 7.18. Общий принцип работы загрузчика с равномерной подачей шихты
Такой тип загрузчика шихты оказывает влияние на продвижение шихты в печь из зоны загрузочного кармана, поскольку поступательным движением стол толкает порцию шихты вперед. Так как загрузка и выталкивание шихты производятся одновременно, то в случае перебоя в подаче шихты процесс останавливается. Когда не поступает новых порций шихты из бункера, шихта вглубь печи не продвигается, за исключением очень медленного дрейфа под воздействием конвекционных потоков. Такой тип загрузки не разделяет шихту на отдельные мелкие порции, а, напротив, шихта загружается в бассейн сплошным слоем.
Печи с поперечным направлением пламени, как правило, загружаются с торцевой стены, и загрузочный карман в этом случае может иметь ширину, почти равную ширине самой печи. Таким образом, в ряд может быть установлено несколько стольных загрузчиков с равномерной подачей шихты. Это решение обеспечивает очень хорошее покрытие практически всей площади бассейна, а подача материала без разделения на мелкие порции компенсируется широким охватом площади бассейна шихтой, подаваемой тонким слоем (до 50 мм). Такое решение обычно и используется при производстве флоат-стекла.
Герметизировать загрузочный карман большого размера, необходимый для загрузчиков с равномерной подачей шихты, особенно проблематично.
Загрузчик шихты с подвижным секторным элементом. Данный тип загрузчика требует устройства закрытого загрузочного кармана печи. Этот тип загрузчика шихты включает водоохлаждаемый пустотелый секторный элемент, расположенный под небольшим загрузочным бункером. Данный элемент имеет изогнутую форму и движется по дуге с амплитудой порядка 45°. Когда эжектор отведен в заднее положение, выпускное отверстие загрузочного бункера открывается, и шихта высыпается на поверхность бассейна стекломассы. При движении вперед секторный элемент продвигает шихту вглубь печи, в то время как выпускное отверстие загрузочного бункера перекрывается им. При движении секторного элемента назад выпускное отверстие вновь открывается, новая порция шихты высыпается на освободившееся пространство, и цикл повторяется.
Скорость загрузки шихты зависит or скорости движения секторного элемента, кроме того, его можно включать и выключать. Также возможна ручная регулировка амплитуды хода секторного элемента, а при помощи отсечной заслонки настраивается скорость расхода шихты из бункера.
Загрузка и проталкивание шихты в печь производятся одновременно, и в случае перебоя в подаче шихты процесс останавливается. В результате разбить шихту на отдельные мелкие порции сложно, особенно когда подача шихты интенсивная. Можно несколько исправить положение, если загрузчик будет поворачиваться вправо и влево на
5–10° для обеспечения загрузки шихты в разных направлениях.
Этот тип загрузчика отличается компактными габаритами и крепится наверху небольшого загрузочного кармана. Вокруг загрузчика монтируются водоохлаждаемые конструкции, находящиеся в контакте с огнеупорами и потребляющие большой объем воды для охлаждения.
На рис. 7.19представлен полностью герметизированный загрузочный карман печи с установленным на нем загрузчиком с секторного элементом.
Рис. 7.19 Загрузчик шихты с секторным элементом
Толкательный загрузчик шихты.У представленного типа загрузчика операции подачи шихты и ее транспортировки вглубь печи разделены. Шихта попадает на поверхность стекломассы через загрузочный карман по вибролотку, расположенному под загрузочным бункером. Затем шихта проталкивается вперед при помощи водоохлаждаемоготолкателя, движущегося по эллиптической траектории перед краем вибролотка (рис. 7.20)
|
Рис. 7.20. Толкательный загрузчик шихты типа СРО
Скорость загрузки определяется частотой вибрации лотка, которая зависит от движения толкателя. При остановке подачи шихты можно не прекращать работу толкателя, таким образом, появляется возможность разделения шихты на мелкие порции.
Амплитуда, скорость и глубина погружения толкателя варьируются, что создает условия для регулирования и распределения шихты в печи.
Загрузчики такого типа обычно снабжаются поворотными устройствами, так что шихта подается в двух или трех разных направлениях. Этот прием помогает распределять шихту по большей поверхности бассейна печи, что особенно важно для печей высокой производительности с подковообразным направлением пламени.
При выборе типа загрузчика шихты для конкретного проекта необходимо принимать во внимание целый ряд факторов. Выбор осложняется тем, что некоторые требования находятся в противоречии друг с другом.
Герметизация загрузочного кармана является очень важным моментом, особенно для печей, работающих с использованием кислородного дутья. Такие печи применяются для производства специальных стекол, когда удельный съем стекломассы низкий и, следовательно, режим загрузки имеет меньшее значение по сравнению с производствами других типов продукции. Кроме того, процентное содержание стеклобоя в шихте обычно низкое. Поэтому наилучшим решением в этом случае будет винтовой загрузчик шихты.
Таким образом, печи с поперечным направлением пламени имеют преимущество в том, что загрузочный карман может устанавливаться на задней стене печи, и при необходимости его ширина может быть равной ширине самой печи, что позволяет производить загрузку шихты по всей ширине поверхности бассейна печи. Для такого типа установок рекомендуется применять загрузчик с равномерной подачей шихты.
Печи высокой производительности с подковообразным направлением пламени требуют пристального внимания к технологии загрузки шихты. В таких случаях наилучшим решением является гибкий подход к загрузке шихты, который может быть обеспечен применением толкательного загрузчика.
56. Оборудование для непрерывного проката листового стекла прокатные машины ПЛ-1-160, ЛУА-1601.
Центральным звеном технологической линии по производству прокатного стекла является прокатная машина, устройство которой представляет рис. 4.5. Валки установлены в опорах, закрепленных на станине машины, причем подшипники верхнего валка подвижны, благодаря чему возможна регулировка зазора между ним и нижним валком. Станина смонтирована на раме низкой тележки, которая перемещается по рельсам. В результате прокатный механизм может отсоединяться от сливного бруса стекловаренной печи и откатываться для ремонта либо после окончания работы из промежутка между стекловаренной печью и лером. В этот момент шибер перекрывает доступ стекломассы к машине. Сливная линейка (шамотная плита) имеет винтовой механизм для подгонки ее по высоте к сливному порогу печи.
| Рис. 4.5. Машина для проката стекла ПЛ1-160: 1 – наклонная торцевая стена бассейна; 2 – горелки; 3 – сливной брус; 4 – сливная линейка; 5 – приемный лоток; 6 – станина; 7 – прокатные валики; 8 – приемная чугунная плита; 9 – асбестовый валик; 10 – приемные валики; 11 – тележка |