专利名称：液压技术在柴油反射炉炼铝铝液温度控制中的应用的制作方法
经了解，目前全国中、小企业(其中包括部份集体所有制企业)有好几百台柴油反射炉用燃烧柴油来进行炼铝，其规格有每炉可熔炼8.5吨至12吨不等，但采用的熔炼方式都大致相同，即用油泵将过滤后的柴油送入一悬高的储油箱A中，然后将油通过油管自上而下分别送入通向炉D的两个喷嘴C1和C2，在两个喷嘴前分别装一手动开关B1和B2(见
图1)，当开关打开时，油经过喷嘴喷出并由鼓风机产生的风力而雾化，再由人工点火燃烧(送风系统未予表示)，油燃烧后产生的热量使铝锭或废铝料逐渐熔化，熔化后的铝液经搅拌、去渣、除气等工序从炉内放出而轧制成铝板。铝液在整个生产流程各个阶段的温度通过人的眼睛凭经验来观察或者用最古老的办法即插一钢钎于铝液中，观察钢钎烧红的程度。当操作工人认为温度适宜时就先后关闭手动开关和风机停止加温。这种原始办法往往与铝液在各个阶段所要求的正常温度相差甚远。由于铝液的温度愈高流动性愈好，所以工人往往在铝液被轧制成铝板过程中的保温阶段使铝液的温度超过了上限，这样就造成了轧制后的铝板因过度烧伤而成为废品，或者不合要求。这种原始的办法还有一个致使伤是油耗大。
一是浪费能源，二是产品(铝板)质量低劣(据了解，有的厂家铝板合格率不到50%)甚至成为废品的落后生产方法一直延续至今，造成的巨大损失实在令人十分痛心。
本发明所属技术领域为液压技术。
本人认为，该发明具备新颖性，创造性和实用性。
本发明的目的在于与微计算机联合应用，通过热电偶为测温元件对铝液的温度进行自动控制，使铝液在整个生产流程各个阶段的温度符合要求，而在铝液从炉中放出被轧制成铝板全过程中的整个保温阶段始终准确地保持在所要求的700±20℃的范围以内，从而提高产品(铝板)的质量，减少甚至消除废品，并减少油耗，这些都直接和间接地提高了经济效益。这项发明如能在本行业中推广，可为国家创造无可估量的经济价值。
该发明的内容只能借助附图来描述。图2是若干方案中筛选出的一种最佳液压技术方案，这种最佳方案一方面体现了它的简单性，另一方面体现了它的实用性。其工作过程简述如下当开关B1和B2打开以后，经过滤后的柴油分别进入了四只相同的常闭式二位二通阀E、F、G、H的进油口，当通过计算机向阀E和阀G的电磁铁供给24V的直流电源时，该二阀动作，使得油源通过该二阀分别进入喷嘴C1和C2，这时的供油状态与图1相同。
根据工艺要求，整个生产流程分为空炉预热、投料、加热、搅拌、去渣、除气和保温等阶段，而在保温之前的投料、搅拌、去渣、除气等阶段均需由人工操作，这时必须停止加温，而在这些人工操作之前炉内或铝液中均需达到一定的温度才能停火。当通过热电偶测得的温度与所要求的温度一致时，通过计算机自动切断阀E和G的电源而停止喷油，从而达到停火的目的。显然，这时炉内或铝液中的温度是瞬时温度，随着停火时间的增加温度也就逐渐下降。每一个手工工序所需要的时间可以通过试验用统计的办法确定一个“额定工作时间”，当停火的时间与相应的“额定工作时间”一致时，通过计算机使阀E和G的电源自动接通，从而喷油加温。有时某一个手工工序可能提前完成，为了不使炉温继续下降，也为了节省整个工作时间，这时操作工人可以通过装在炉前的按钮开关直接使阀E和G接通电源，从而喷油加温。总之，在保温之前的各个阶段，由于其温度要求没有保温阶段的严格，故可通过起、停阀E和阀G的办法来解决加温与停火这一问题。这时，在阀E和G开启时，尽管油的流量较大，“热惯性”也较大，但是由于在各个手工操作之前的温度只是瞬时温度，故即使由于“热惯性”较大而使温度有少许超差也不会有太大的影响。
根据要求，在铝液从炉中放出被轧制成铝板全过程中的整个保温阶段，铝液的温度要求在700±20℃的范围以内，从所了解到的生产流程可知，除气时的温度比保温时的温度要高，而除气就在保温之前，所以停火除气以后，当温度降至699℃时，通过计算机接通阀F和阀H(这时阀E和G是关闭的)的电源，则油源经过该二阀的出油口并经两个相同的可调式节流阀I1和I2分别进入喷嘴C1和C2。现假定通过阀E和G进入喷嘴C1和C2的油流量分别为1单位，而通过节流阀I1和I2进入喷嘴C1和C2的油流量分别为0.5单位，那么这时由于节流而使炉内的升温速度减慢，“热惯性”也就较小，当铝液的温度上升至701℃时，通过计算机自动切断阀F和阀H的电源而使其关闭，供油中断而熄火。就在测量(显示出的)温度为699℃与701℃时，阀F和H起动和关闭，炉中间断地“小火”加温和停火降温。经过理论估算，把热电偶及其冷端补偿装置，计算机以及转换装置等的误差和由于“热惯性”产生的误差都考虑在内，采用这种技术方案，完全可以使温度误差控制在±15℃的范围之内，即可使铝液在保温阶段的温度达到700±15℃，超过了所要求的技术性能。
采用上述技术方案，由于能使整个生产流程的温度特别是关键的保温阶段的温度得到准确的控制，因而会使产品的质量大大提高并且节省了油耗，这些都直接和间接地提高了经济效益。
值得说明的是图2中，保留开关B1和B2并在上班时开启，下班时关闭，主要是考虑安全起见，同时它们还可起到调节流量的作用。另外，喷嘴C1和C2喷油时，只是在上班炉温较低的情况下需人工点火燃烧，在炉温较高的情况下会自动点火加温，无须人工进行。
图2所示的方案对油源流量的大小还能实现四级控制。如前所述，假定通过阀E和G进入喷嘴C1和C2的油流量分别为1单位，而通过两个节流阀I1和I2进入喷嘴C1和C2的油流量分别为0.5单位，那么(一)当阀E和G同时得电而开启时，进入炉中油的总流量为2单位;
(二)当阀E和H或阀F和G同时得电而开启时，总流量为1.5单位;
(三)当阀F和H同时得电而开启时，总流量为1单位;
(四)当阀F或阀H分别得电而开启时，总流量为0.5单位;
(五)当阀E、F、G、H全部断电而关闭时，流量为0。
本发明所称的最佳液压技术方案是指图2中选用由(一)、(三)、(五)组成的功能，这样作，从两个喷嘴同时喷出的油理论上是相同的，因而炉中的温度场分布是均匀的，这对铝的冶炼是有好处的，而且便于风机的调速控制。实际上，这也能满足整个温度控制的需要，因为“热惯性”并非很大，并且节流阀I1和I2能进一步调小。如果再增加功能(二)和(四)，虽然能使流量递减的级数增加两级，控制也不太复杂，但很明然，从喷嘴C1和C2同时喷出的油是不等的，这样作，也许弊多利少。
事实上，还可对图2所示的方案进行简化得到不同的简易系统(1)保留支路1、2、3、8、9、10、11、4和支路1、5、6、18、19、20、21、7可得到简易系统一;
(2)保留支路1、2、3、8、9、10、11、4和支路1、5、6、22、23、24、25、26、27、7可得到简易系统二;
(3)取消支路12、13、14、15、16、17后可得到由其余支路组成的简易系统三。
以上三种简易系统，虽然共同的优点是更简单，但都有不足之处，这里就不作分析。
本发明的技术方案还可将图2中的常闭式二位二通阀换成常通式二位二通阀，其余不变，即成第二种基本类型，如图3所示。这种基本类型也是可以实现自动控制的，其工作情况及优劣简述如下上班时，操作人员将风机打开，给喷嘴送风，再将开关B1和B2打开，油就会通过阀e和g从喷嘴喷出，点火加温，这时的供油状况与图1相同。
当温度达到投料、搅拌、去渣、除气等所需之值时，要通过计算机使阀e、f、g、h全部通电而关闭才能使喷嘴停火。到了保温阶段，当温度降至699℃时，只需使阀f和h断电而开启(此时阀e和g是关闭的)，使油通过该二阀经节流阀I1和I2至喷嘴C1和C2即可，当温度上升至701℃时，该二阀通电关阀，其余情况与图2类似，不再重述。
本方案有一个优点那就是在炼一炉铝的整个工作时间内，四只阀因通电而关闭的工作时间短，这增加了阀的使用寿命，但是这种方案有其不足之处，即如果炉中的铝液全部放完而要结束工作时，必须靠人先去关掉两只手动开关B1和B2才能使计算机停机，否则四只阀e、f、g、h全部断电后油又从喷嘴中喷出，这是很不安全的，而要靠人去及时地关掉开关B1和B2也是很麻烦的。实际上，整个过程并没有实现全自动化。虽然可以用两只常闭式二位二通阀取代两只开关B1和B2来实现全自动化，但很明显，这使结构复杂化，增加了成本，控制也相应复杂了些，可靠性也差了些，所以并不可取。
同样地，也可对图3进行简化得到三种不同的简易系统，这三种简易系统除所用的二位二通阀为常通式外，其余与上述三种简易系统完全相同，不再重述。
通过以上分析可知，本发明可以在图2和图3的基础上进行多种形式的组合和简化，一共至少可得到八种不同的控制回路，但综合起来看，还是在图2中选用由(一)、(三)、(五)组成的功能最好，此即本发明所称的最佳液压技术方案，而上述各种形式的组合和简化便是本发明的全部内容。
本发明与现有技术相比所具有的优点和积极效果1.它与原方案相比原方案见图1，它只是在两个喷嘴前分别装有一只手动开关，其供油方式十分简单，所有工作程序都是靠人来进行，不仅操作不便，而更主要的是，由于温度仅凭操作人员的经验来观察，很不准确，所以往往使产品的质量低劣，甚至造成废品，并且浪费能源，给国家带来的经济损失是十分惊人的。而采用本发明中的技术方案，如前所述，不仅节省能源，更主要的是能使铝液的温度得到准确的控制，从而提高产品的质量，减少甚至消除废品。本发明如能推广，可为国家创造巨大的经济效益。
2.它与电液伺服控制系统相比，具有系统简单、可靠，造价低廉，便于推广等优点。
对反射炉中铝液的温度进行控制，本质上是对从喷嘴中喷出的油的流量进行控制。对油的流量进行控制方案是很多的，如果不考虑系统的成本等因素，采用电液伺服控制系统是最佳的，它可进行连续控制，而液压动力元件的响应速度快，所以其控制精度是很高的，但其控制比较复杂，可靠性相对而言也差，更主要的是由于伺服阀昂贵，对其控制又较复杂，所以总的成本要高得多。据初步估算，用本发明，整个控制系统(包括微计算机、电源，转换装置、热电偶等)只需费用壹万元左右，而本发明本身(二位二通阀、节流阀及其接头、油管等)仅需费用约壹千元，采用电液伺服控制系统等则要多花费约贰万元，而且研制的周期较长。虽然它的控制精度高，但对反射炉铝液温度的控制实无必要。因而可以得出结论本发明能使整个控制系统简单、可靠，投入的成本少，而获得的经济效益很高，便于推广应用。
本人认为，实现本发明并不太难。事实上，要完成反射炉中铝液温度的自动控制，还需要微计算机和热电偶等主要环节组成一个完整的体系。如前所述，用热电偶作为测温元件，通过转换装置将温度转换成电信号，再将这电信号经过放大后通过微机对本发明中的电磁阀进行“开”和“关”的控制。现在微机的应用已经普及，单纯控制电磁阀的“开”和“关”是很简单的。值得说明的是普通热电偶需要作一些特殊处理，否则容易损坏，庆幸的是，在这方面已经有了好的前景。另一方面，在工厂反射炉附近使用微机，一般环境比较差，需要采用一这抗干扰措施，否则可靠性就差，就这一点而言，现有的技术也是有足够的把掌完成得很好的，涉及到本发明以外的技术，有赖于其他的专家协同努力，但本人认为，只要各方密切合作，是能够比较顺利地完成这一任务的。我们将在这方面作出积极的探索，一有成果，将及时地向专利局汇报。
权利要求
独立权利要求1、目前国内有几百台柴油反射炉用燃烧柴油来进行炼铝，其供油方式十分简单，而铝液温度的测量与控制都是凭操作人员的观察来进行，没有科学性，这不仅使产品(铝板)的质量低劣，甚至成为废品，而且耗油量也很大。本发明所属的技术领域为液压技术。其特征是在现有柴油反射炉供油系统的两个手动开关前或后与两个喷嘴之间分别接有一组或一个液压元件，即在图1、2、3中的3(或2)与4点，6(或5)与7点之间接有一组或一个液压元件，这些液压元件除了可调式(或固定式)节流阀而外，再就是二位二通阀以及可以替代二位二通阀的其它阀，例如三位三通阀等，这些阀既可以是直流的，也可以是交流的。本发明亦可适用于传递介质为其它石油产品及其混合物(但须是液体)的场合。这些场合既可以是用于炼铝，也可以是用于其它的目的。以上便是要求保护的技术特征，亦即独立权利要求。
从属权利要求2、为了实现对反射炉中铝液温度的控制，可以用控制供给燃烧的油的流量来解决。本发明不考虑比较复杂的电液伺服控制系统，即该控制系统不要求保护。在此基础上，控制铝液温度的液压技术方案可以分为两种基本类型，而在每一种类型中还可得到三种不同的简易系统，它们是一.图2所示的最佳液压技术方案。其三种简易系统是(1)由支路1，2，3，8，9，10，11，4和支路1，5，6，18，19，20，21，7组在的简易系统一。(2)由支路1，2，3，8，9，10，11，4和支路1，5，6，22，23 ，24，25，26，27，7组成的简易系统二。(3)取消支路12，13，14，15，16，17后由其余支路组成的简易系统三。图3所示的将常闭式二位二通阀换成常通式二位二通的方案。其三种简易系统与上述三种简易系统相比除了所用的二位二通阀是常通的而外，其余完全相同。以上便是附加的技术特征，亦即从属权利要求。
全文摘要
本发明所属的技术领域为液压技术。它和微计算机、热电偶等主要环节组成一个完整的系统，用来对柴油反射炉中铝液的温度进行自动控制，使铝液在整个生产流程各个阶段的温度符合要求，而在铝液从炉中放出被轧制成铝板全过程中的整个保温阶段始终准确地保持在所要求的700±20℃的范围以内。
文档编号F02B3/06GK1050608SQ8910738
公开日1991年4月10日 申请日期1989年9月13日 优先权日1989年9月13日
发明者罗志强 申请人:罗志强