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浅谈玻璃纤维材料生产新技术


  玻璃棉卷毡的是现代保温材料使用的一种,它有一个非常大的优点就是能够适应大面积的铺设,早在19世纪玻璃棉材料就已经开始被发现,到现在已经被使用在各种地方,玻璃棉卷毡主要原料就是玻璃纤维,玻璃纤维如何进行制作,下面我们就来说说玻璃纤维制作的技术。

  玻璃纤维池窑拉丝是在坩埚法拉丝的基础上发展起来的,多种原材料按不同比例混合均匀送入池窑熔化成玻璃液,玻璃液经过澄清,降温后流入支路上的铂铑合金漏板。漏板上布满了100至4000个的小孔,玻璃被拉丝机从这些小孔中拉出,即成玻璃纤维。

  玻璃原料的熔化工艺有多种,如坩埚熔化,池窑熔化、波歇炉熔化。国际主流工艺为池窑熔化。

  熔化部分的热源,一般使用重油或天然气,助燃风为空气和纯氧。电助熔作辅助加热手段,可提高池窑产量。

  节能方面:使用纯氧助燃,可减少废气带走的热量达40%,另外它也能大幅度的减少NOx的排放。目前多使用金属换热器和余热锅炉来回收热量。

  池窑拉丝的自动控制,从工艺角度看,分布在4个工段:配合料、池窑、通道、漏板。

  配料

  特点:

  1) 物料称重为静态称重,所以精度可达0.1%。

  2) 配料过程有严格的顺序及时序。

  3) 为保证每一种物料加料的准确性,可采用诸多方法,如目标值的提前补偿,实行快,慢加料,去皮等。

  熔化

  1)池窑火焰的空间压力(窑压):微正压

  控制扰动引发的窑压变化很灵敏,现场观察约1秒左右。进入窑内的助燃风流量变化是窑压对象的最大扰动,空气过剩系数在1.1~1.25范围内变化时,窑压可波动5~8Pa,而燃料流量对窑压的扰动可以不考虑。对于横向火焰的单元窑,在前墙取压,尽量缩短变送器与取样点间的管道距离,可以达到缩短取样滞后的目的。

  对于有金属换热器和余热锅炉的工艺,有两个调节对象:阻压风,余热锅炉引风。在系统刚投入时,一般用阻尼风调节,余热锅炉投入且系统正常后,可关掉阻尼风机,用余热锅炉引风机调节。二者的切换是一个循序变化的过渡过程。

  就实现而言,这是两个串级的PID回路,助燃风的流量变化做前馈补偿。

  2)池窑火焰的空间温度(窑温)

  由于测温热偶的安装位置差异及保护套管的存在,窑温可简化为一个二阶惯性环节,有自衡特性。它的调节对象:风路=变频器+助燃风机;油路=调节阀。助燃风机的惯性大,约5-10秒,油路的滞后可以不必考虑。

  控制方案:

  l 窑温调油路

  l 油路调风路

  首先,根据加权平均求取平均窑温,作为控制的过程值,人工设定窑温期望值,比较后进行PID调节,输出控制油路阀门开度。

  其次,油的实际流量与风油比(助燃风流量/油流量)相乘,作为风的期望值,风流量实际测量值作为过程值,比较后进行PID调节,输出控制风机频率。

  玻璃液位

  玻璃液位的测量点在主通路,取样方式有两种,连续测量(r射线、激光测量),间歇测量(移动式铂金针)。

  玻璃液位控制是一个大滞后,大惯性对象,池窑投料区投入物料的变化,反应到测量点,其滞后时间约120秒,另外窑压的波动也会造成液位的虚假变化。

  调节对象:投料区的给料设备,使用变频绞刀调速,连续给料

  控制方案:

  l Smith预估+PI调节,Smith预估由一个纯滞后环节+一个一阶惯性组成,这是一种连续的调节方式。

  l 间歇PID(或采样PID),分调节周期和等待周期,周期可调。等待周期时PID不运算。调节周期时,假如信号的变化趋势有助于缩小偏差,则PID不运算;反之,则PID运算;另外,变化趋势不明显,PID也运算。

  较难指出孰优孰劣,第2)种不需要对调节对象十分清楚,但调试时间需要很长。

  通路

  通路的作用就是将玻璃液保持在成形所需要的温度上。

  纯滞后时间10~30秒,惯性大,由于通路中玻璃液的流速变化较大,而这个扰动是不可测量和计算的,所以较难对它进行补偿。

  调节对象:石油液化气LPG的调节阀,反映灵敏。

  控制方案:

  Smoth预估+串级PID(玻璃液温度作主调,引入Smith,空间温度作付调,不补偿)。

  漏板

  从控制角度看,这个模型划非常简明的,基本无滞后,惯性约1~3秒,用一个单纯的PI就可以取得非常好的效果。

  工艺上对漏板的设定温度补偿比较复杂,如图:

  其他

  1) 其他控制及要求

  逻辑控制:主要包括设备的启停、报警联锁,各PID的切手动及输出回零,池窑给料机小料仓料位等。

  模拟量控制:燃油加热,助燃风放空流量,燃油的雾化风比值控制。

  统计:各拉丝机的满筒、总筒数、满筒率等,燃料消耗。

  控制指标

  l 单元窑火焰空间温度:±3℃

  l 通路玻璃液温度:±1℃

  l 漏板温度:±0.3℃

  l 玻璃液面:±0.3mm

  l 熔化部压力:±2.0Pa


发布时间 2018-01-12 15:57 本文被阅读
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