專(zhuān)利名稱(chēng)：液壓技術(shù)在柴油反射爐煉鋁鋁液溫度控制中的應(yīng)用的制作方法
經(jīng)了解，目前全國(guó)中、小企業(yè)(其中包括部份集體所有制企業(yè))有好幾百臺(tái)柴油反射爐用燃燒柴油來(lái)進(jìn)行煉鋁，其規(guī)格有每爐可熔煉8.5噸至12噸不等，但采用的熔煉方式都大致相同，即用油泵將過(guò)濾后的柴油送入一懸高的儲(chǔ)油箱A中，然后將油通過(guò)油管自上而下分別送入通向爐D的兩個(gè)噴嘴C1和C2，在兩個(gè)噴嘴前分別裝一手動(dòng)開(kāi)關(guān)B1和B2(見(jiàn)

圖1)，當(dāng)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，油經(jīng)過(guò)噴嘴噴出并由鼓風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的風(fēng)力而霧化，再由人工點(diǎn)火燃燒(送風(fēng)系統(tǒng)未予表示)，油燃燒后產(chǎn)生的熱量使鋁錠或廢鋁料逐漸熔化，熔化后的鋁液經(jīng)攪拌、去渣、除氣等工序從爐內(nèi)放出而軋制成鋁板。鋁液在整個(gè)生產(chǎn)流程各個(gè)階段的溫度通過(guò)人的眼睛憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)觀察或者用最古老的辦法即插一鋼釬于鋁液中，觀察鋼釬燒紅的程度。當(dāng)操作工人認(rèn)為溫度適宜時(shí)就先后關(guān)閉手動(dòng)開(kāi)關(guān)和風(fēng)機(jī)停止加溫。這種原始辦法往往與鋁液在各個(gè)階段所要求的正常溫度相差甚遠(yuǎn)。由于鋁液的溫度愈高流動(dòng)性愈好，所以工人往往在鋁液被軋制成鋁板過(guò)程中的保溫階段使鋁液的溫度超過(guò)了上限，這樣就造成了軋制后的鋁板因過(guò)度燒傷而成為廢品，或者不合要求。這種原始的辦法還有一個(gè)致使傷是油耗大。
一是浪費(fèi)能源，二是產(chǎn)品(鋁板)質(zhì)量低劣(據(jù)了解，有的廠家鋁板合格率不到50%)甚至成為廢品的落后生產(chǎn)方法一直延續(xù)至今，造成的巨大損失實(shí)在令人十分痛心。
本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域?yàn)橐簤杭夹g(shù)。
本人認(rèn)為，該發(fā)明具備新穎性，創(chuàng)造性和實(shí)用性。
本發(fā)明的目的在于與微計(jì)算機(jī)聯(lián)合應(yīng)用，通過(guò)熱電偶為測(cè)溫元件對(duì)鋁液的溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，使鋁液在整個(gè)生產(chǎn)流程各個(gè)階段的溫度符合要求，而在鋁液從爐中放出被軋制成鋁板全過(guò)程中的整個(gè)保溫階段始終準(zhǔn)確地保持在所要求的700±20℃的范圍以內(nèi)，從而提高產(chǎn)品(鋁板)的質(zhì)量，減少甚至消除廢品，并減少油耗，這些都直接和間接地提高了經(jīng)濟(jì)效益。這項(xiàng)發(fā)明如能在本行業(yè)中推廣，可為國(guó)家創(chuàng)造無(wú)可估量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
該發(fā)明的內(nèi)容只能借助附圖來(lái)描述。圖2是若干方案中篩選出的一種最佳液壓技術(shù)方案，這種最佳方案一方面體現(xiàn)了它的簡(jiǎn)單性，另一方面體現(xiàn)了它的實(shí)用性。其工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下當(dāng)開(kāi)關(guān)B1和B2打開(kāi)以后，經(jīng)過(guò)濾后的柴油分別進(jìn)入了四只相同的常閉式二位二通閥E、F、G、H的進(jìn)油口，當(dāng)通過(guò)計(jì)算機(jī)向閥E和閥G的電磁鐵供給24V的直流電源時(shí)，該二閥動(dòng)作，使得油源通過(guò)該二閥分別進(jìn)入噴嘴C1和C2，這時(shí)的供油狀態(tài)與圖1相同。
根據(jù)工藝要求，整個(gè)生產(chǎn)流程分為空爐預(yù)熱、投料、加熱、攪拌、去渣、除氣和保溫等階段，而在保溫之前的投料、攪拌、去渣、除氣等階段均需由人工操作，這時(shí)必須停止加溫，而在這些人工操作之前爐內(nèi)或鋁液中均需達(dá)到一定的溫度才能停火。當(dāng)通過(guò)熱電偶測(cè)得的溫度與所要求的溫度一致時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)切斷閥E和G的電源而停止噴油，從而達(dá)到停火的目的。顯然，這時(shí)爐內(nèi)或鋁液中的溫度是瞬時(shí)溫度，隨著?；饡r(shí)間的增加溫度也就逐漸下降。每一個(gè)手工工序所需要的時(shí)間可以通過(guò)試驗(yàn)用統(tǒng)計(jì)的辦法確定一個(gè)“額定工作時(shí)間”，當(dāng)停火的時(shí)間與相應(yīng)的“額定工作時(shí)間”一致時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)使閥E和G的電源自動(dòng)接通，從而噴油加溫。有時(shí)某一個(gè)手工工序可能提前完成，為了不使?fàn)t溫繼續(xù)下降，也為了節(jié)省整個(gè)工作時(shí)間，這時(shí)操作工人可以通過(guò)裝在爐前的按鈕開(kāi)關(guān)直接使閥E和G接通電源，從而噴油加溫?？傊?，在保溫之前的各個(gè)階段，由于其溫度要求沒(méi)有保溫階段的嚴(yán)格，故可通過(guò)起、停閥E和閥G的辦法來(lái)解決加溫與?；疬@一問(wèn)題。這時(shí)，在閥E和G開(kāi)啟時(shí)，盡管油的流量較大，“熱慣性”也較大，但是由于在各個(gè)手工操作之前的溫度只是瞬時(shí)溫度，故即使由于“熱慣性”較大而使溫度有少許超差也不會(huì)有太大的影響。
根據(jù)要求，在鋁液從爐中放出被軋制成鋁板全過(guò)程中的整個(gè)保溫階段，鋁液的溫度要求在700±20℃的范圍以內(nèi)，從所了解到的生產(chǎn)流程可知，除氣時(shí)的溫度比保溫時(shí)的溫度要高，而除氣就在保溫之前，所以?；鸪龤庖院?，當(dāng)溫度降至699℃時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)接通閥F和閥H(這時(shí)閥E和G是關(guān)閉的)的電源，則油源經(jīng)過(guò)該二閥的出油口并經(jīng)兩個(gè)相同的可調(diào)式節(jié)流閥I1和I2分別進(jìn)入噴嘴C1和C2。現(xiàn)假定通過(guò)閥E和G進(jìn)入噴嘴C1和C2的油流量分別為1單位，而通過(guò)節(jié)流閥I1和I2進(jìn)入噴嘴C1和C2的油流量分別為0.5單位，那么這時(shí)由于節(jié)流而使?fàn)t內(nèi)的升溫速度減慢，“熱慣性”也就較小，當(dāng)鋁液的溫度上升至701℃時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)切斷閥F和閥H的電源而使其關(guān)閉，供油中斷而熄火。就在測(cè)量(顯示出的)溫度為699℃與701℃時(shí)，閥F和H起動(dòng)和關(guān)閉，爐中間斷地“小火”加溫和?；鸾禍?。經(jīng)過(guò)理論估算，把熱電偶及其冷端補(bǔ)償裝置，計(jì)算機(jī)以及轉(zhuǎn)換裝置等的誤差和由于“熱慣性”產(chǎn)生的誤差都考慮在內(nèi)，采用這種技術(shù)方案，完全可以使溫度誤差控制在±15℃的范圍之內(nèi)，即可使鋁液在保溫階段的溫度達(dá)到700±15℃，超過(guò)了所要求的技術(shù)性能。
采用上述技術(shù)方案，由于能使整個(gè)生產(chǎn)流程的溫度特別是關(guān)鍵的保溫階段的溫度得到準(zhǔn)確的控制，因而會(huì)使產(chǎn)品的質(zhì)量大大提高并且節(jié)省了油耗，這些都直接和間接地提高了經(jīng)濟(jì)效益。
值得說(shuō)明的是圖2中，保留開(kāi)關(guān)B1和B2并在上班時(shí)開(kāi)啟，下班時(shí)關(guān)閉，主要是考慮安全起見(jiàn)，同時(shí)它們還可起到調(diào)節(jié)流量的作用。另外，噴嘴C1和C2噴油時(shí)，只是在上班爐溫較低的情況下需人工點(diǎn)火燃燒，在爐溫較高的情況下會(huì)自動(dòng)點(diǎn)火加溫，無(wú)須人工進(jìn)行。
圖2所示的方案對(duì)油源流量的大小還能實(shí)現(xiàn)四級(jí)控制。如前所述，假定通過(guò)閥E和G進(jìn)入噴嘴C1和C2的油流量分別為1單位，而通過(guò)兩個(gè)節(jié)流閥I1和I2進(jìn)入噴嘴C1和C2的油流量分別為0.5單位，那么(一)當(dāng)閥E和G同時(shí)得電而開(kāi)啟時(shí)，進(jìn)入爐中油的總流量為2單位;
(二)當(dāng)閥E和H或閥F和G同時(shí)得電而開(kāi)啟時(shí)，總流量為1.5單位;
(三)當(dāng)閥F和H同時(shí)得電而開(kāi)啟時(shí)，總流量為1單位;
(四)當(dāng)閥F或閥H分別得電而開(kāi)啟時(shí)，總流量為0.5單位;
(五)當(dāng)閥E、F、G、H全部斷電而關(guān)閉時(shí)，流量為0。
本發(fā)明所稱(chēng)的最佳液壓技術(shù)方案是指圖2中選用由(一)、(三)、(五)組成的功能，這樣作，從兩個(gè)噴嘴同時(shí)噴出的油理論上是相同的，因而爐中的溫度場(chǎng)分布是均勻的，這對(duì)鋁的冶煉是有好處的，而且便于風(fēng)機(jī)的調(diào)速控制。實(shí)際上，這也能滿足整個(gè)溫度控制的需要，因?yàn)椤盁釕T性”并非很大，并且節(jié)流閥I1和I2能進(jìn)一步調(diào)小。如果再增加功能(二)和(四)，雖然能使流量遞減的級(jí)數(shù)增加兩級(jí)，控制也不太復(fù)雜，但很明然，從噴嘴C1和C2同時(shí)噴出的油是不等的，這樣作，也許弊多利少。
事實(shí)上，還可對(duì)圖2所示的方案進(jìn)行簡(jiǎn)化得到不同的簡(jiǎn)易系統(tǒng)(1)保留支路1、2、3、8、9、10、11、4和支路1、5、6、18、19、20、21、7可得到簡(jiǎn)易系統(tǒng)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可得到簡(jiǎn)易系統(tǒng)二;
(3)取消支路12、13、14、15、16、17后可得到由其余支路組成的簡(jiǎn)易系統(tǒng)三。
以上三種簡(jiǎn)易系統(tǒng)，雖然共同的優(yōu)點(diǎn)是更簡(jiǎn)單，但都有不足之處，這里就不作分析。
本發(fā)明的技術(shù)方案還可將圖2中的常閉式二位二通閥換成常通式二位二通閥，其余不變，即成第二種基本類(lèi)型，如圖3所示。這種基本類(lèi)型也是可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的，其工作情況及優(yōu)劣簡(jiǎn)述如下上班時(shí)，操作人員將風(fēng)機(jī)打開(kāi)，給噴嘴送風(fēng)，再將開(kāi)關(guān)B1和B2打開(kāi)，油就會(huì)通過(guò)閥e和g從噴嘴噴出，點(diǎn)火加溫，這時(shí)的供油狀況與圖1相同。
當(dāng)溫度達(dá)到投料、攪拌、去渣、除氣等所需之值時(shí)，要通過(guò)計(jì)算機(jī)使閥e、f、g、h全部通電而關(guān)閉才能使噴嘴?；稹５搅吮仉A段，當(dāng)溫度降至699℃時(shí)，只需使閥f和h斷電而開(kāi)啟(此時(shí)閥e和g是關(guān)閉的)，使油通過(guò)該二閥經(jīng)節(jié)流閥I1和I2至噴嘴C1和C2即可，當(dāng)溫度上升至701℃時(shí)，該二閥通電關(guān)閥，其余情況與圖2類(lèi)似，不再重述。
本方案有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)那就是在煉一爐鋁的整個(gè)工作時(shí)間內(nèi)，四只閥因通電而關(guān)閉的工作時(shí)間短，這增加了閥的使用壽命，但是這種方案有其不足之處，即如果爐中的鋁液全部放完而要結(jié)束工作時(shí)，必須靠人先去關(guān)掉兩只手動(dòng)開(kāi)關(guān)B1和B2才能使計(jì)算機(jī)停機(jī)，否則四只閥e、f、g、h全部斷電后油又從噴嘴中噴出，這是很不安全的，而要靠人去及時(shí)地關(guān)掉開(kāi)關(guān)B1和B2也是很麻煩的。實(shí)際上，整個(gè)過(guò)程并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。雖然可以用兩只常閉式二位二通閥取代兩只開(kāi)關(guān)B1和B2來(lái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，但很明顯，這使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，增加了成本，控制也相應(yīng)復(fù)雜了些，可靠性也差了些，所以并不可取。
同樣地，也可對(duì)圖3進(jìn)行簡(jiǎn)化得到三種不同的簡(jiǎn)易系統(tǒng)，這三種簡(jiǎn)易系統(tǒng)除所用的二位二通閥為常通式外，其余與上述三種簡(jiǎn)易系統(tǒng)完全相同，不再重述。
通過(guò)以上分析可知，本發(fā)明可以在圖2和圖3的基礎(chǔ)上進(jìn)行多種形式的組合和簡(jiǎn)化，一共至少可得到八種不同的控制回路，但綜合起來(lái)看，還是在圖2中選用由(一)、(三)、(五)組成的功能最好，此即本發(fā)明所稱(chēng)的最佳液壓技術(shù)方案，而上述各種形式的組合和簡(jiǎn)化便是本發(fā)明的全部?jī)?nèi)容。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1.它與原方案相比原方案見(jiàn)圖1，它只是在兩個(gè)噴嘴前分別裝有一只手動(dòng)開(kāi)關(guān)，其供油方式十分簡(jiǎn)單，所有工作程序都是靠人來(lái)進(jìn)行，不僅操作不便，而更主要的是，由于溫度僅憑操作人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)觀察，很不準(zhǔn)確，所以往往使產(chǎn)品的質(zhì)量低劣，甚至造成廢品，并且浪費(fèi)能源，給國(guó)家?guī)?lái)的經(jīng)濟(jì)損失是十分驚人的。而采用本發(fā)明中的技術(shù)方案，如前所述，不僅節(jié)省能源，更主要的是能使鋁液的溫度得到準(zhǔn)確的控制，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量，減少甚至消除廢品。本發(fā)明如能推廣，可為國(guó)家創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
2.它與電液伺服控制系統(tǒng)相比，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠，造價(jià)低廉，便于推廣等優(yōu)點(diǎn)。
對(duì)反射爐中鋁液的溫度進(jìn)行控制，本質(zhì)上是對(duì)從噴嘴中噴出的油的流量進(jìn)行控制。對(duì)油的流量進(jìn)行控制方案是很多的，如果不考慮系統(tǒng)的成本等因素，采用電液伺服控制系統(tǒng)是最佳的，它可進(jìn)行連續(xù)控制，而液壓動(dòng)力元件的響應(yīng)速度快，所以其控制精度是很高的，但其控制比較復(fù)雜，可靠性相對(duì)而言也差，更主要的是由于伺服閥昂貴，對(duì)其控制又較復(fù)雜，所以總的成本要高得多。據(jù)初步估算，用本發(fā)明，整個(gè)控制系統(tǒng)(包括微計(jì)算機(jī)、電源，轉(zhuǎn)換裝置、熱電偶等)只需費(fèi)用壹萬(wàn)元左右，而本發(fā)明本身(二位二通閥、節(jié)流閥及其接頭、油管等)僅需費(fèi)用約壹千元，采用電液伺服控制系統(tǒng)等則要多花費(fèi)約貳萬(wàn)元，而且研制的周期較長(zhǎng)。雖然它的控制精度高，但對(duì)反射爐鋁液溫度的控制實(shí)無(wú)必要。因而可以得出結(jié)論本發(fā)明能使整個(gè)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠，投入的成本少，而獲得的經(jīng)濟(jì)效益很高，便于推廣應(yīng)用。
本人認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明并不太難。事實(shí)上，要完成反射爐中鋁液溫度的自動(dòng)控制，還需要微計(jì)算機(jī)和熱電偶等主要環(huán)節(jié)組成一個(gè)完整的體系。如前所述，用熱電偶作為測(cè)溫元件，通過(guò)轉(zhuǎn)換裝置將溫度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再將這電信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后通過(guò)微機(jī)對(duì)本發(fā)明中的電磁閥進(jìn)行“開(kāi)”和“關(guān)”的控制?，F(xiàn)在微機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)普及，單純控制電磁閥的“開(kāi)”和“關(guān)”是很簡(jiǎn)單的。值得說(shuō)明的是普通熱電偶需要作一些特殊處理，否則容易損壞，慶幸的是，在這方面已經(jīng)有了好的前景。另一方面，在工廠反射爐附近使用微機(jī)，一般環(huán)境比較差，需要采用一這抗干擾措施，否則可靠性就差，就這一點(diǎn)而言，現(xiàn)有的技術(shù)也是有足夠的把掌完成得很好的，涉及到本發(fā)明以外的技術(shù)，有賴(lài)于其他的專(zhuān)家協(xié)同努力，但本人認(rèn)為，只要各方密切合作，是能夠比較順利地完成這一任務(wù)的。我們將在這方面作出積極的探索，一有成果，將及時(shí)地向?qū)＠謪R報(bào)。
權(quán)利要求
獨(dú)立權(quán)利要求1、目前國(guó)內(nèi)有幾百臺(tái)柴油反射爐用燃燒柴油來(lái)進(jìn)行煉鋁，其供油方式十分簡(jiǎn)單，而鋁液溫度的測(cè)量與控制都是憑操作人員的觀察來(lái)進(jìn)行，沒(méi)有科學(xué)性，這不僅使產(chǎn)品(鋁板)的質(zhì)量低劣，甚至成為廢品，而且耗油量也很大。本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域?yàn)橐簤杭夹g(shù)。其特征是在現(xiàn)有柴油反射爐供油系統(tǒng)的兩個(gè)手動(dòng)開(kāi)關(guān)前或后與兩個(gè)噴嘴之間分別接有一組或一個(gè)液壓元件，即在圖1、2、3中的3(或2)與4點(diǎn)，6(或5)與7點(diǎn)之間接有一組或一個(gè)液壓元件，這些液壓元件除了可調(diào)式(或固定式)節(jié)流閥而外，再就是二位二通閥以及可以替代二位二通閥的其它閥，例如三位三通閥等，這些閥既可以是直流的，也可以是交流的。本發(fā)明亦可適用于傳遞介質(zhì)為其它石油產(chǎn)品及其混合物(但須是液體)的場(chǎng)合。這些場(chǎng)合既可以是用于煉鋁，也可以是用于其它的目的。以上便是要求保護(hù)的技術(shù)特征，亦即獨(dú)立權(quán)利要求。
從屬權(quán)利要求2、為了實(shí)現(xiàn)對(duì)反射爐中鋁液溫度的控制，可以用控制供給燃燒的油的流量來(lái)解決。本發(fā)明不考慮比較復(fù)雜的電液伺服控制系統(tǒng)，即該控制系統(tǒng)不要求保護(hù)。在此基礎(chǔ)上，控制鋁液溫度的液壓技術(shù)方案可以分為兩種基本類(lèi)型，而在每一種類(lèi)型中還可得到三種不同的簡(jiǎn)易系統(tǒng)，它們是一.圖2所示的最佳液壓技術(shù)方案。其三種簡(jiǎn)易系統(tǒng)是(1)由支路1，2，3，8，9，10，11，4和支路1，5，6，18，19，20，21，7組在的簡(jiǎn)易系統(tǒng)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組成的簡(jiǎn)易系統(tǒng)二。(3)取消支路12，13，14，15，16，17后由其余支路組成的簡(jiǎn)易系統(tǒng)三。圖3所示的將常閉式二位二通閥換成常通式二位二通的方案。其三種簡(jiǎn)易系統(tǒng)與上述三種簡(jiǎn)易系統(tǒng)相比除了所用的二位二通閥是常通的而外，其余完全相同。以上便是附加的技術(shù)特征，亦即從屬權(quán)利要求。
全文摘要
本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域?yàn)橐簤杭夹g(shù)。它和微計(jì)算機(jī)、熱電偶等主要環(huán)節(jié)組成一個(gè)完整的系統(tǒng)，用來(lái)對(duì)柴油反射爐中鋁液的溫度進(jìn)行自動(dòng)控制，使鋁液在整個(gè)生產(chǎn)流程各個(gè)階段的溫度符合要求，而在鋁液從爐中放出被軋制成鋁板全過(guò)程中的整個(gè)保溫階段始終準(zhǔn)確地保持在所要求的700±20℃的范圍以內(nèi)。
文檔編號(hào)F02B3/06GK1050608SQ8910738
公開(kāi)日1991年4月10日 申請(qǐng)日期1989年9月13日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月13日
發(fā)明者羅志強(qiáng) 申請(qǐng)人:羅志強(qiáng)