专利名称：玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法
技术领域：
本发明涉及一种工业熔炉温度控制方法，具体为一种玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法。
(二)技术背景以重油为燃料生产高级日用玻璃瓶的玻璃窑炉，熔炉体积大，为了使内部温度均匀，将炉体分为两部分，轮流切换加热，一般每30分钟切换一次，要求交换过程时间短。由于熔炉加料在炉体的一侧，故炉体两部分受干扰影响不同，温度变化不同。对于不同的炉体温度，要求加热的火势不同。火过大时，容易造成温度超调，而火过小，升温慢，炉体难以迅速达到设定温度。同时火焰长度不能过长，以减少对炉壁的冲击。
一般的以重油为燃料的熔炉，重油存储在储油罐内，油罐对重油加压；油罐底部供油管经供油阀将重油送至喷枪，经喷枪使重油雾化，提高重油的燃烧效率。油罐底部的回油管经回油阀将重油回收。为了调节炉体温度就要控制燃烧的火势，主要是通过调整供油油量达到调节的目的。
目前使用工业控制计算机控制阀的开度来调节油量。主要是调节回油阀，以调节油量。当减小回油阀开度时，油压加大，通过供油阀的油量有所增加，反之通过供油阀的油量则减少。但回油阀调节油量变化速度慢，控制不及时，容易超调，达不到迅速升温、合理控温和节能的效果。
目前很难直接用供油阀调节。因为当加大供油阀开度时，油压会下降，使通过供油阀的油量增加的幅度不大，火势变化不大，温度仍难以迅速升高；反之调小供油阀开度时，油压会升高，重油流量减少的幅度不大，为了降低温度，大幅度调小供油阀开度，又会出现超调，造成控制系统不稳定。
另外油质不同时，油的粘度不同，也对油压产生影响。回油阀、供油阀、油质及炉体温度与需要的油压之间存在着复杂的连带关系。所以，玻璃窑炉熔炉温度的控制对象是多变量强非线性的对象，现在的控制方法尚无法针对各种因素，实现有效控制，在温度的稳定性和节能方面也存在欠缺。
发明内容本发明的目的是设计一种玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法，先根据切换加热前炉体的温度现状和油的粘度，用神经网络的智能计算方法确定适当的油压设定值；在以供油阀为主的调节中，用神经网络及时计算回油阀的开度，实现油压的智能补偿，以保持油压稳定。通过分层综合控制，实现温度的有效控制。
本发明的玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法以工业控制计算机为平台，结合A/D，D/A对回油阀、供油阀的开度位置及油压进行检测，在油压相对稳定的情况下，调节供油阀的开度，以达到稳定控制温度的目的。
本法根据炉体不同时间的温度，根据油质粘度的不同，为达到温度设定值，用计算机内的神经网络I确定所需要的油压设定值Pr。为了减少供油阀的变化对油压的影响，用计算机内的神经网络II确定回油阀开度的补偿值。
通过对油质波动和供油阀对油压的影响的分别补偿，以两个独立的闭环对温度控制和油压进行分层控制，实现熔炉温度的有效控制。
本发明优点为1、改变目前按固定油压设定值，控制油量的方法，根据油质和熔炉内各部分实时温度的状态，确定油压设定值，以用最佳油量供油，保证快速升温，控温同时节约燃油，随动的智能升温控制，达到克服油质波动和切换前窑炉的温度变化等因素的影响，实现有效控温；2、采用以供油阀作为温度的主要调节温度的手段，和常规的以回油阀为主要调节方法相比较，调节及时，还具有节能效果；3、在调节供油阀时，用神经网络确定对回油阀开度补偿的大小，以控制油压稳定在设定值，保证燃烧的稳定；4、将油质和供油阀对油压的影响分开，分别采用随机智能控制和智能补偿方法，实现变量之间的解耦；保证熔炉温度的有效控制。
图1为本玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法中设备结构示意图；图2为本玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法系统示意图；图3为本玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法实施例中温度运行效果曲线图。
具体实施方式
本发明的玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法，用于以重油为燃料的玻璃熔炉，其设备结构示意图如图1所示，其设备包括油罐4、油压调节器10、供油阀6、回油阀1，进油管3接入油罐4顶部，与油罐4底部连接的回油管2上的有回油阀1，与油罐4底部连接的供油管5上的有供油阀6，供油管5经重油预热设施9与喷枪8连接，有一定油压的重油经喷枪8喷出雾化燃烧，加热玻璃熔炉7。熔炉7分为左右两部分，相应的喷枪8也分为左右两组，一定时间内轮流切换燃烧对两部分炉体轮流加热。供油阀6和回油阀1与油压调节器10连接，二阀1、6的开度由该油压调节器10调节控制，油压调节器10为含A/D，D/A的工业控制计算机。
本方法的控制系统框图如图2所示。油压调节器10分别与计算机内的神经网络I、神经网络II连接。神经网络I根据炉体不同时间的温度，根据油质粘度的不同，确定为达到温度设定值此时炉体所需要的油压设定值，当油压调节器10根据油压设定值调节供油阀6时，神经网络II确定对回油阀1开度的补偿量，并将此值反馈给油压调节器10对回油阀1作相应调节，以消除供油阀6开度的改变对油压的影响，使油压稳定在油压设定值。
确定油压设定值的具体方法如下在玻璃熔炉7炉体顶部安装温度传感器，测定炉体的温度T，在油罐4安装压力传感器，测定油压，油压为油质粘度η的函数，为P(η)，上述各传感器与神经网络I连接。
温度设定值对于某一熔炉为定值，此值也输入神经网络I，针对炉体的不同温度状态，确定此时应升温或控温，合适的油压可保证升温和控温正常工作。过小的油压，升温慢，温度无法进入设定值；而油压过大时，供给喷枪的油量加大，温度很难降低，升温超调大。对不同的状态，需要不同的油压设定值。在初始升温过程中，通过状态分析，获得适合的油压值。在每次喷枪8切换时，针对熔炉7炉体的不同温度状态，油压设定值也要随而变化。而油质不同粘度不同时，对油的雾化燃烧也有影响。
设油压设定值为Pr，此值为切换前熔炉7内部温度实际测量值T和油压P(η)的函数，所以Pr为Pr＝F(T，P(η))在实际运行比较满意的情况下，从实际得到经验推理如下①如果油质间接压力油压为P1且温度为T1则油压设定值为Pt1②如果油质间接压力为P2且温度为T2则油压设定值为Pt2③如果油质间接压力为P3且温度为T3则油压设定值为Pt3根据多条实际经验因果推理，神经网络I为模糊神经网络软件，如用MATALB软件，自动建立对应油质的间接压力ρ和温度T与油压设定值Pt对应的映射关系。根据炉体不同时间的温度，根据油质粘度的不同，确定保持温度设定值此时所需要的油压设定值Pr。
确定回油阀1的补偿值的具体方法如下调节供油阀6时，重油的流量变化关系如下Q=KΔP]]>系数K和供油阀6的开度成增函数关系，ΔP为供油阀6前后的油压变化量。故供油阀6的开度对重油流量的影响比油压大，通过调节供油阀6的开度调节重油流量灵敏度更高，控制更及时。
调节供油阀6开度时，引起油压的变化，在以供油阀6为主的调节中，为保持油压稳定，本发明的方法中，同时调节回油阀1，以对油压智能补偿，保证油压的稳定。
设回油阀1、供油阀6的开度分别为x1、x2。为了保持油压稳定，当供油阀6开度变化为Δx1时，回油阀1开度必须相应变化Δx2。两个阀1、6型号相同，特性相同。其开度与通过的油量所产生的压力之间的关系均为f(X)。
供油阀6开度调节前，设油压为P1P1＝f(x1)+f(x2)供油阀6开度调节后，设油压为P2
P2＝f(x1+Δx1)+f(x2+Δx2)≈f(x1)+Δx1f′(x1)+f(x2)+Δx2f′(x2)(略去高次项)＝f(x1)+f(x2)+Δx1f′(x1)+Δx2f′(x2)油压保持不变，即P1＝P2则Δx1f′(x1)＝Δx2f′(x2)Δx1=-Δx2f′(x2)f′(x1)]]>f是由回油阀、供油阀的流量特性决定，QQmax=1R+(1-1R)xL,Q=KP-P0]]>则kP-P0Qmax=1R+(1-1R)xL]]>其中R是阀的可调比，K是与阀结构有关的常数，Qmax和L分别为最大流量、最大开度。P是油罐4内的实际压力。P0是阀外的压力，设为常数。X为阀的开度。
在供油管5或回油管2安装与神经网络II连接的压力传感器，测定油压P；油压调节器10与神经网络II连接，将供油阀6和回油阀1的开度值x1、x2送入神经网络II。
油压调节器10特性函数f的确定在测量范围内关闭回油阀1的情况下调节供油阀6，在其不同的开度值x2下，测得对应的P；x2和P序列值送给神经网络II，通过最速下降法的学习，得到油压调节器10特性函数f映射关系，回油阀1与供油阀6为相同型号相同规格的阀，工艺性能相同，其开度与通过油量产生的压力的特性关系也相同，故得到其映射关系P＝f(x1)+f(x2)回油阀1开度的补偿关系的确定在保持油压稳定的情况下，调节供油阀6，同时相应调节回油阀1，将系列值送给神经网络II，通过最速下降法的学习，得到保持油压稳定时供油阀6，回油阀1调节值之间的映射关系
Δx1=-Δx2f′(x2)f′(x1)]]>油压调节器10根据神经网络I得到的油压设定值Pr调节供油阀6，神经网络II求得为了保持油压稳定此时回油阀1相应的开度补偿值，此值送入油压调节器10，油压调节器10对回油阀1开度做相应的调整，从而保持油压稳定为设定值Pr。这是开环智能前馈控制。
本法应用于玻璃窑炉熔炉温度控制，效果明显，如图3所示，在半年的运行中，除喷枪8切换时熔炉7的温度在调节期间有±5度的波动，温度的上下浮动在±2度内，保证了玻璃产品的高质量，同时还有节能效果。
权利要求
1 一种玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法，用于以重油为燃料的玻璃窑炉熔炉，其设备包括油罐4、油压调节器10、供油阀6、回油阀1，进油管3接入油罐4顶部，与油罐4底部连接的回油管2上的有回油阀1，与油罐4底部连接的供油管5上的有供油阀6，供油管5经重油预热设施9与喷枪8连接，有一定油压的重油经喷枪8喷出雾化燃烧，加热玻璃熔炉7；熔炉7分为左右两部分，相应的喷枪8也分为左右两组，一定时间内轮流切换燃烧对两部分炉体轮流加热；供油阀6和回油阀1与油压调节器10连接，二阀6、1的开度由该油压调节器10调节控制，油压调节器10为含A/D，D/A的工业控制计算机；其特征为油压调节器10分别与计算机内的神经网络I、神经网络II连接；神经网络I根据炉体不同时间的温度，根据油质粘度的不同，确定为达到温度设定值、此时炉体所需要的油压设定值，当油压调节器10根据油压设定值调节调节供油阀6时，神经网络II确定回油阀1开度补偿值的大小，并将此值反馈给油压调节器10对回油阀1作相应调节，消除供油阀6开度的改变对油压的影响，油压稳定在油压设定值。
2 根据权利要求1所述的玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法，其特征为所述神经网络I确定油压设定值的方法如下在玻璃熔炉7炉体顶部安装温度传感器，测定炉体的温度T，在油罐4安装测定油质粘度的压力传感器，测定油压，油压为油质粘度η的函数，为P(η)，上述各传感器与神经网络I连接；神经网络I为模糊神经网络软件，根据多条实际经验因果推理，自动建立对应油压P(η)和温度T与油压设定值Pt对应的映射关系。
3 根据权利要求1或2所述的玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法，其特征为所述神经网络II确定回油阀1的补偿值的方法如下在供油管5或回油管2安装与神经网络II连接的压力传感器，测定油压P；油压调节器10与神经网络II连接，将供油阀6和回油阀1的开度值油压P；油压调节器(10)与神经网络II连接，将供油阀(6)和回油阀(1)的开度值x1、x2送入神经网络II；在测量范围内关闭回油阀(1)的情况下调节供油阀(6)，在其不同的开度值x2下，测得对应的P；将该x2和P序列值送给神经网络II，通过最速下降法的学习，得到阀的开度与油压调节器(10)映射关系的特性函数f；在保持油压稳定的情况下，调节供油阀(6)，同时相应调节回油阀(1)，将系列值送给神经网络II，通过最速下降法的学习，得到保持油压稳定时供油阀(6)、回油阀(1)调节值之间的映射关系；油压调节器(10)根据神经网络I得到的油压设定值Pr调节供油阀(6)时，神经网络II求得为了保持油压稳定回油阀(1)相应的开度补偿值，此值送入油压调节器(10)对回油阀(1)开度做相应的调整。
全文摘要
本发明为玻璃窑炉综合智能熔炉温度控制方法，以工控机对回油阀、供油阀开度及油压进行检测、调节。本法根据炉体实际温度和油质粘度，用神经网络I确定达到温度设定值所需的油压设定值。为减少供油阀的变化对油压的影响，用神经网络II确定回油阀开度的补偿值。通过对油质波动和供油阀对油压的影响的分别补偿，以两个独立的闭环对温度控制和油压进行双层控制，实现熔炉温度的有效控制。本法根据油质和熔炉内实时温度确定油压设定值，保证快速升温稳定控温，以供油阀为主的调节，调节及时、节能；将油质和供油阀对油压的影响分开，分别采用随机智能控制和智能补偿方法，实现变量之间的解耦；保证熔炉温度的有效控制。
文档编号C03B5/00GK1654379SQ20051002014
公开日2005年8月17日 申请日期2005年1月6日 优先权日2005年1月6日
发明者谭永红, 党选举, 陈辉 申请人:桂林电子工业学院