专利名称：生产连续玄武岩纤维的自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明特别涉及一种利用信息技术和网络技术对连续玄武岩纤维的生产进行自 动控制的系统。
背景技术：
“窑”工业是高耗能、高排放的工业，关于“窑”的节能减排是一项世界关注的问题。 “一窑多炉，一炉漏板多孔目”是来自古典的陶瓷窑的中央集中燃烧的理念的现代版，有“大 锅饭”的传统观念，目前行业存在的现实是既不能保证玄武岩纤维的质量，更谈不上产量与 节能。申请号为200610012252. 2，于2006年11月29日公开且公开号为CN1868940A，发明 名称为“生产玄武岩纤维长丝的大型池窑”的中国发明专利申请中，采用1个大型池窑，内 置8个钼-铑合金炉(即漏板)，每漏板具有1000目，将大量玄武岩石头熔化于一炉，据说 可节能1/3 1/2，而且可大大提高产量。但是，由于池窑较大，环境温度不易控制，由于玄 武岩所具有的特殊物理性能，难以保证玄武岩石头的熔融程度均一。这将导致玄武岩连续 长纤维品质的下降，能耗也随之增加。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供生产连续玄武岩纤维的自动 控制系统，该自动控制系统能精细控制漏板及整个炉膛空间均勻的温度、进料等参数，从而 在生产工艺流程中精密地监控其拉丝品质，并降低能耗。本发明的目的通过下述技术方案实现生产连续玄武岩纤维的自动控制系统，其 特征在于包括若干个组成阵列的用于熔化玄武岩的窑胞单元，以及分别与若干个窑胞单 元电连接的中央控制器；每个窑胞单元包括对窑胞单元的工作参数、输入和输出参数进行 监控的监控模块，用于实现监控模块与中央控制器通信的总线模块；中央控制器用于将工 作参数、输入和输出参数与预设值进行比较，并根据比较结果对工作参数、输入和输出参数 进行控制。所述窑胞单元设有单个漏板。所述监控模块包括水温监控模块、进料监控模块、温度监控模块、燃气监控模块、 电力监控模块、品质监控模块，其中水温监控模块、进料监控模块分别与窑胞单元电连接， 温度监控模块分别与窑胞单元和漏板电连接，燃气监控模块、电力监控模块、品质监控模块 分别与漏板电连接。所述漏板目数优选为400目；漏板进一步优选钼铑合金比例的漏板。所述中央控制器为嵌入式微处理器。较佳地，所述窑胞单元的数量为10个。本发明的原理1、只有“中央集中熔化大窑池”才能节能的传统理念是一种误解；节能的物理实质 不是“大锅饭”，而是，精密测控耗散(无效)热量与有功(有效)热量之比例一一热效因子，这是本质；本发明采用分布式“窑胞单元”的“大阵列”进行科学的热量定量管理与集中 监控，相对与集中大窑比较，明显要节能；2、分布式“窑胞单元”的集中“大阵列”，其优点在于“窑胞单元”比“大窑池”更
能监控与保障连续玄武岩纤维的品质；其熔融玄武岩成丝通道不同于大窑池，它能实现监 控整个漏板载体及其覆盖空间的准确的均衡的温度环境；保证单个“窑胞”所需求的最佳熔 融温度，就能实现纤维的优异品质，就是要保证成丝前的温度环境与成丝最佳路程的温度 高度一致性；3、对每个“窑胞单元”多点温度环境参数的测量，采用信息技术(IT)方法并安置 相应的检测传感器，监测参量主要有供电流量、燃气量、水流量、进料量、多点温度、纤维参 量、纤维输出量、故障报警、紧急预案以及安全报警等等；对“窑胞单元”阵列的分布式数据， 用网络技术(NT)传输进行集中监控，实现全自动化生产，既能保证纤维品质又能提高纤维 产出；除了在“窑胞单元”小系统中精密测控全流程，提高有功(有效)热量与耗散(无效) 热量之比-热效因子外，对“窑胞单元”阵列大系统中对整体环境作特殊的封闭式设计进行 热保温，以求得全面节能；4、由于熔融的热能是由市电网电力与管道燃气提供，两者是容易进行可测控、可 网络(NT)化的，这一优点可以很方便地用于“窑胞单元-大阵列”技术方案，会同全部测控 数据的IT/NT化，就能实现节能生产高品质连续玄武岩纤维的“较低目数漏板、窑胞单元、 大阵列”方法中的物料流、热能流、信息流、产销流等等的全IT/NT自动化。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果(1)本发明所述的系统实现了连续玄武岩纤维的自动化生产，而且节能、减排，得 到的连续玄武岩纤维品质高、产量高、生产稳定。(2)本发明所述的系统提高连续玄武岩纤维的品质；窑胞单元能确保拉丝前的精 细温度环境与最佳成丝路程的高度一致性；应用本发明所述系统实现了在生产全过程中不 添加任何有害环保的辅料，不仅节能、减排等环保外，更有利于保证纯玄武岩纤维的优异品 质。(3)本发明所述的系统实行全面在线监控，生产工艺稳定，就能稳定提高优质的连 续玄武岩纤维的产量；大熔炉是不能保证质量的，没有质量就没有数量。(4)本发明所述的系统由于提高了热效因子(即有效热量与耗散热量之比)，并采 用整体热保温，全面节约能源，初步测量估计可节约至少三分之一的能源。
图1是10个窑胞单元组成大阵列的框架图。图2是单个窑胞单元的电路控制框图。图3是10个窑胞单元组成大阵列的电连接图。
具体实施例方式下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。实施例
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如图1所示，本实施例采用10个窑胞单元组成一个大阵列，每个窑胞单元设有一 个目数为400目的特殊设计的钼铑合金漏板，每个窑胞单元都通过以太网分别与中央控制 器电连接，中央处理器可以选用嵌入式微处理器。每个窑胞单元包括对窑胞单元的工作参 数、输入和输出参数进行监控的监控模块以及用于实现监控模块与中央控制器通信的总线 模块。其中工作参数包括温度、燃气和电力这三个参数，输入和输出参数包括进料、玄武岩 纤维的品质这两个参数；相应地，如图2所示，监控模块包括水温监控模块、进料监控模块、 温度监控模块、燃气监控模块、电力监控模块、品质监控模块，其中水温监控模块、进料监控 模块分别与窑胞单元电连接，温度监控模块分别与窑胞单元和漏板电连接，燃气监控模块、 电力监控模块、品质监控模块分别与漏板电连接，水温监控模块所监控的温度在100度以 下，而温度监控模块所监控的温度在1200-1600度范围内。如图3所示，总线模块则用于实 现上述监控模块与中央控制器的通信，将监控模块所监控的参数信息传输给中央处理器； 中央处理器将工作参数、输入和输出参数与预设值进行比较，并根据比较结果对工作参数、 输入和输出参数进行控制，如调整参数或校正参数，再通过总线模块将经过调整或校正的 参数传输给相应的监控模块。本发明控制原理为首先，对单个窑胞单元的水温、温度、燃气、电力、进料、玄武岩 纤维的品质等参数进行预先设定，其中所述温度可以为漏板、炉膛空间、供料系统、拉丝路 径、浸润剂、冷却水和熔岩表面等的温度；然后，通过监控模块对上述参数进行实时测量，总 线模块将所得的参数传输给中央控制器，由中央处理器根据相应参数的预设值进行调整或 校正。例如，控制玄武岩纤维的品质具体如下生产出连续玄武岩纤维后，对连续玄武岩纤 维的品质(连续纤维长度和线径分布)进行测量，测量值通过总线模块传输至中央控制器， 中央控制器将测量值与预设玄武岩纤维的品质参数进行比较，若比较结果为两者基本一 致，则不对窑胞单元的工作参数、输入和输出参数进行调整，若比较结果为两者有一定的差 距，则调整窑胞单元的工作参数、输入和输出参数，以便接下来所生成出来的连续玄武岩纤 维的品质符合要求。通过以上所述本发明的控制，窑胞单元所需的燃气、电力以3 7的比例进行使 用，熔融岩石的效果最好。主要原因是电能比气能容易实现精细控制，也就是温度能得到精 细监控(温度误差小于5°C)，较易拉出超细、均勻、连续玄武岩纤维(连续纤维长度不少于 50000米，线径分布的离散度符合泊松分布，且其半宽度是设计丝径的百分之一以下)，而 且工艺容易稳定控制，同时提高了热效因子，节约至少三分之一的能源。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
生产连续玄武岩纤维的自动控制系统，其特征在于包括若干个组成阵列的用于熔化玄武岩的窑胞单元，以及分别与若干个窑胞单元电连接的中央控制器；每个窑胞单元包括对窑胞单元的工作参数、输入和输出参数进行监控的监控模块，用于实现监控模块与中央控制器通信的总线模块；中央控制器用于将工作参数、输入和输出参数与预设值进行比较，并根据比较结果对工作参数、输入和输出参数进行控制。
2.根据权利要求1所述的生产连续玄武岩纤维的自动控制系统，其特征在于所述窑 胞单元设有单个漏板。
3.根据权利要求2所述的生产连续玄武岩纤维的自动控制系统，其特征在于所述监 控模块包括水温监控模块、进料监控模块、温度监控模块、燃气监控模块、电力监控模块、品 质监控模块，其中水温监控模块、进料监控模块分别与窑胞单元电连接，温度监控模块分别 与窑胞单元和漏板电连接，燃气监控模块、电力监控模块、品质监控模块分别与漏板电连 接。
4.根据权利要求2所述的生产连续玄武岩纤维的自动控制系统，其特征在于所述漏 板为钼铑合金漏板。
5.根据权利要求2或3所述的生产连续玄武岩纤维的自动控制系统，其特征在于所 述漏板目数为400目。
6.根据权利要求1所述的生产连续玄武岩纤维的自动控制系统，其特征在于所述中 央控制器为嵌入式微处理器。
7.根据权利要求1所述的生产连续玄武岩纤维的自动控制系统，其特征在于所述窑 胞单元的数量为10个。
全文摘要
本发明公开了生产连续玄武岩纤维的自动控制系统，其特征在于包括若干个组成阵列的用于熔化玄武岩的窑胞单元，以及分别与若干个窑胞单元电连接的中央控制器；每个窑胞单元包括对窑胞单元的工作参数、输入和输出参数进行监控的监控模块，用于实现监控模块与中央控制器通信的总线模块；中央控制器用于将工作参数、输入和输出参数与预设值进行比较，并根据比较结果对工作参数、输入和输出参数进行控制。本发明不仅实现了连续玄武岩纤维的自动化生产和监控，而且节能、减排，得到的连续玄武岩纤维品质高、产量高、生产稳定。
文档编号G05B19/418GK101963796SQ20091004134
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月23日 优先权日2009年7月23日
发明者徐永福, 李竞, 沈经, 赵杰雄 申请人:广州煌盛新纤维制造有限公司