浮法锡槽操作手册04

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1、20第三章第三章 浮法玻璃工艺的关键因素浮法玻璃工艺的关键因素在浮法玻璃工艺中有一些关键的因素，要生产高质量的产品必须能够充分控制这 些因素。这些关键因素包括：准备，保护气体，物理环境和温度。准备准备理所当然，首先必须将化学成分纯净的原料按照正确的比例充分混合并且加热到 相应的温度，混合料必须维持足够高的温度直到玻璃液完全混合成均匀的液体，原料 熔化时生成的气体全都被排出。残余在玻璃液中的气体会引起成品玻璃板的光学缺陷。进料进料玻璃液流入锡槽时采用的方式能使流槽结构的耐火材料污染物不会积聚到玻璃板 的有用部位。 玻璃液必须在均匀稳定的温度下均匀地流入锡槽，防止由于冷却速率的不同产生 的变形。

2、回流的玻璃液会造成滞留的玻璃液受到冷却，在通过锡槽的玻璃带下表面形成小 的析晶。 玻璃液正常流入到锡槽上，可能含有污染物或析晶的那部分玻璃液将会流到玻璃 带的边部，在切边时从玻璃带上去掉。闸板控制闸板控制目的目的在浮法玻璃生产过程中，玻璃液拉引量是一个尽量不要变化的可变量。因为控制 拉引量是非常关键的，所以就必须实现闸板位置的控制。闸板控制着流过锡槽的玻璃 液量。如果拉引量低了，操作人员升起闸板让更多的玻璃液流到锡槽中。如果拉引量 高了，操作人员降低闸板减少流入锡槽的玻璃液量。闸板的手动控制和自动（DCS） 控制相结合来保持拉引量不变。描述描述要明白闸板的控制问题就必须在研究闸板的控制原理之前

3、先论述一下闸板的提升 装置。当 DCS 或操作工向闸板提升装置发信号通知闸板以某一速度或增量垂直运动 时，信号发送给一台伺服电机。伺服电机连接着闸板的一根螺杆，一根轴把这根螺杆 同另一侧的螺杆连接起来。为表述的更简洁一些，以下将把螺杆相应称为左螺杆和右 螺杆。伺服电机带有一个齿轮箱。齿轮箱用来控制闸板动作的速率。例如，当电机收 到一个控制信号，伺服电机将转一圈。这一圈通过一个有速比（例如 1:10）的齿轮箱 传递给螺杆，螺杆转 0.1 圈螺纹。现在，螺距就决定着闸板竖向运动的数值。例如螺 纹为 10 个螺纹/25mm 时，按此比例，根据计算式(1/10) (25/10)；伺服电机转动一圈， 闸

4、板将竖向运动 0.25mm。为了达到控制的目的，在闸板提升装置的固定卷筒上安装一个编码器。固定卷筒 位于一根钢齿条上，决定着闸板的位置。钢齿条的长度是闸板行程加上安全系数决定 的。绝对值编码器安装在钢齿条的最顶部。按照以下程序设置编码器的适当位置。 1）将 2#闸板降到最低位置，在 DCS 里设定此位置为“零位” 。212）相应调整编码器的位置。 3）接着，升起闸板到其上限位置，利用卷尺等工具测量行程。测量值等于控制系 统内闸板行程的上限值。在控制系统中该数值也等于编码器的当时读数。 例如，如果行程测量值为 500mm，编码器在到达该点时经过了 10000 个脉冲，编 码器的每个脉冲对应闸板的

5、垂直行程为 0.05mm。所以通过从编码器读取数值并反馈 给控制系统，同以前的编码器数值相比较能够确定闸板的新位置。编码器是控制系统 的位置验证装置。是什么决定闸板的动作和控制其位置呢?如果拉引量增加或减少，操作人员必须通 过某种方式知道。这项工作由安装在锡槽上的摄像头完成。这些摄像头采用水冷却， 镜头采用氮气冷却。摄像头通过锡槽的边封观察槽内情况，安装在能聚焦在玻璃液池 的最边部的地方。摄像头看到的图像送到控制室的监视器供操作工观看。在电视屏幕 中央附近能看到一条竖线。竖线是锡液和玻璃液的交界线。玻璃是亮橙色，锡液是暗 橙色（接近于红色） ，因此就可以区分这两个关键区域。例如，当 500 吨

6、玻璃液流入 锡槽时，将摄像头的位置定好使竖线位于屏幕的中央，操作人员用铅笔画下玻璃锡 液的交界线。竖线就是当前 500 吨拉引量的参考线。如果玻璃锡液的交界线移向 500 吨参考线的任何一侧，操作人员就作出相应的闸板调整。操作人员通过控制盘上 的执行按钮进行上述操作。按下按钮，信号就通知伺服电机转一圈，闸板作相应的运 动，维持要求的拉引量。操作人员注视屏幕观察玻璃锡液分界线是否回到监视器上 铅笔画出的参考线上。 和操作执行按钮一起，在控制台上还另装有 3 个开关。1#是 下降/脱机/上升 开 关，2#是 慢速/脱机/快速 开关。3#是 手动/脱机/自动 开关。每块闸板（一道常用和 一道备用）都

7、有一套按钮。两块闸板利有同样的控制原理，因此以下的所有例子都适 用于这两块闸板。正常情况下只有一块闸板使用。手动控制举例：手动控制举例：如果玻璃锡液的交界线偏离铅笔线（参考线） ，操作人员知道必须修正。不是 事故时，修正将按以下步骤进行。 1) 操作工将 1#开关设置到下降下降或上升上升位置。 2) 将 2#开关设置到慢速慢速位置。 3) 将 3#开关设置到手动手动位置。 4) 操作工按下执行按钮并观察调整后的结果。 5) 如果需要，操作工再次执行上述操作。 操作工也必须知道不管按下按的时间有多长，在将 2#按钮设置为慢速时按下一次 执行按钮闸板仅仅动作一次。 在事故情况事故情况下，操作工按以

8、下步骤进行操作： 1）操作工将 1#开关设置到下降下降或上升上升位置。 2）将 2#开关设置到快速快速位置。 3）将 3#开关设置到手动手动位置。 4）操作工在处理时按住执行按钮。 在这个例子里，将 2#开关设置到快速快速位置，执行按钮按下的时间和闸板动作的幅 度相对应。换句话说，闸板在每次按下执行按钮期间闸板并不是只动作一次。长按住 按钮将让闸板动作多次，进行事故处理。 闸板都有机械上的限位开关，安装在提升装置上限制闸板的行程。例如：如果闸 板轴在紧急上升时，轴如果“碰”到限位开关就会停止垂直运动。这些开关在闸板行22程过大时停止闸板的动作，以避免造成闸板提升装置的机械损坏。DCS 自动控制

9、举例：自动控制举例：闸板控制转为 DCS 自动控制时，3#开关将设置到 自动自动 。在 DCS 控制下，监视 器被分成不同的象限。随着屏幕分成不同象限，DCS 图像识别系统接管闸板的控制。 通过输入一个程序在 DCS 内建立一条参考（设定点）竖线，这条竖线与操作工用铅 笔标出的参考线有很大的不同。参考线通过键盘输入，玻璃锡液分界线随之就建立 起来了。DCS 控制的原理实际上是与前面手动操作的例子一样的。这样，就无需人工 参与就可以由 DCS 自动进行调节。 坐标屏幕发送信息给一个可编程序控制器（PLC） ，PLC 将信息“编码”后发送 给 DCS。DCS 将这个“编码”信息同设定的参考值相比较

10、，计算出闸板位置的偏差 值，指导闸板动作。新的闸板位置将会被记录在编码器内并反馈一个闸板位置的信号 给 DCS。编码器的位置信号在位置控制系统中作为一个参考值被记录下来。保护气体控制保护气体控制目的目的在锡槽内，玻璃带和顶盖砖之间的空间通入氮气和氢气的混合物，称为锡槽保护 气体。保护气体的主要作用是减少氧对锡的污染。因此，理想情况下是没有氧气进入 锡槽。要完全去除槽内气氛中的氧污染就要求完全密封锡槽。当然，要做到完全密封 是不可能的。不可避免的会有一些氧气渗入。氧气通过闸板、拉边器、冷却器、观察 窗、 “0”贝和出口端周围的缝隙渗入槽内。在浮法生产中氧气渗入会产生有害的缺陷。 槽内的氧气与锡、

11、硫和氢气反应是某些缺陷产生的主要原因。这些缺陷受到保护气体 中氧气、氢气、和锡的数量和氧气来源的位置的影响，可能出现在玻璃带的上下表面， 。 氧气渗入锡槽中生成锡的氧化物。锡氧化物积聚在玻璃带的下表面，在玻璃上看 起来像有一层薄膜。这种情况称为“霜花” 。液态锡与硫化氢气体反应，冷凝在冷却 水包和部分高温区顶盖砖上，还原成为锡，掉在玻璃板上，称为上表面的“锡滴”缺 陷。有时必须用高压氮气“吹扫”高温区顶盖砖，清除顶盖砖上的冷凝物。在槽内气 氛中必须保持一种微妙的平衡。足量的氢气必须被提供用来与漏入的氧气反应，以避 免氧气与锡反应生成锡氧化物。保护气体中也不能有太多的氢气，防止生成硫化氢。 硫化

12、氢也会和锡反应。当然有很多方法已经试验并被证明能够防止氧气的渗透。 为了防止氧气渗透产生上述的缺陷，保护气体被通入锡槽中。保护气体将维持槽 内为正压，即槽内压力要高于环境大气压力不允许任何氧气进入。通过良好的密封可 以维持槽内压力为正压，同时保护气体组成之一的氢气将把偶尔漏入的氧气烧掉。 由于氢气有爆炸性，锡槽保护气体系统的控制是必须的。保护气体的控制由流量 控制回路实现。详述详述稳压阀手动设置保护气体进气（从氮站和氢站）参数。这些设定值是：氢气 2.0 巴，氮气 2.5 巴，混合用氮气 2.0 巴，混合保护气体 0.4 巴，吹扫用氮气 2.5 巴（1 巴 近似等于 1 大气压） 。氮气和氢气

13、的最大流量见表 310。 交叉控制系统交叉控制系统 被用在锡槽保护气体控制中。氮气和氢气的流量通过它们的相对 压差的平方根值计算出来。流量要进行密度（温度）修正。在氮气的回路里，修正的23氮气流量输入一个 PID 控制器。然后控制器发送一个信号给一个电气信号（I/P）转换 器,操纵一个控制阀。 在氢气的回路里，修正后的氮气流量作为控制修正后氢气流量的基准。修正后的 氢气流量被设定为修正后的氮气流量的十分之一（1/10） 。因此，修正后的氢气流量比 例被输入到一个 PID 控制器中，然后控制器发送一个信号给一个电气信号（I/P）转换 器,操纵一个控制阀。 N2流量控制示例： 设定： 。混合用氮气

14、差压变送器=BN2DPT 。热电偶=TCN21 。设定值=1000 m3/hr=W 。变化量=X 。修正流量=FN2 。控制阀=BN2CV 。通常状况下 。反位控制阀 氮气流过一个孔板流量计。在 BN2DPT，测量前后压力差。DCS 确定测量出的流 量是 1030 m3/hr。同时，在 TCN21 检测出温度为 40，根据这个温度进行流量修正。 因为温度对流量有影响，所以必须修正。虽然根据压力变送器测量的差压值计算出流 量为 1030 m3/hr（开平方根） ，这并不是输入到 PID 中的流量值。流体的温度影响必 须考虑。例如在 40时，在对流量进行修正后，实际值应该是 1050 m3/hr。

15、FN2发送 到 PID 中，与 W 相比较。如果高了，一个信号将发送到 I/P 转换器，要求控制阀适 当地关一些。这个过程不断重复。 H2流量控制示例： 设定： 。氢气差压变送器=H2DPT 。热电偶=TCH21 。设定值=100 m3/hr=W 。变化量=X 。修正流量=FH2 。控制阀=H2CV 。通常状况下 。反位控制阀 氢气流过一个孔板流量计。在 H2DPT，测量前后压力差。DCS 确定测量出的流 量是 103 m3/hr。同时，在 TCH21 检测出温度为 40，然后根据这个温度进行流量修 正。假设修正后的氮气流量为 1050 m3/hr，根据氢气比例的要求，通过比例控制修正 后的氢

16、气流量。修正后的流量（FH2）与 W 值（100 m3/hr）相比较。数值（XD）是- 5 m3/hr，太低了。这个值被送给 PID 控制器，然后发送给 I/P 转换器，要求控制阀适 当地开一些。这个过程不断重复。 事故情况示例： 设定： 。氢气差压变送器=H2DPT 。混合用氮气差压变送器=BN2DPT 。热电偶=TCN2124。热电偶=TCH21 。氢气流量设定值=100 m3/hr=W1 。氮气流量设定值=1000 m3/hr=W2 。氢气流量变化量=Xh 。氮气流量变化量=Xn 。修正流量=FH2 。修正流量=FN2 。控制阀=H2CV 。控制阀=BN2CV 。通常状况下 。氢气压力低=H2LPS 。氢气压力高=H2HPS 。氮气压力低=N2LPS 。氮气压力高=N2HPS 。氢气流量:氮气流量1:10=R 。使 MAXON 阀处于手动开启状态=H2SVE 。关闭（自动关闭）MAXON 阀=H2SVE” 根据布尔代数，事故状态能够通过下面的公式来解释：1）N2LPs+H2LPs+H2HPS+R=H2SVE 2）(N2LPS * H2