W poniższym artykule przedstawione są ogólne zasady sterowania procesem wytopu szkła z wykorzystaniem systemów monitoringu do optymalizacji procesu z klasycznym sprzężeniem zwrotnym i z wyprzedzeniem w topliwnych piecach szklarskich. Wykorzystane do tego mogą być obserwacje i obrazy zarejestrowane kamerami wizyjnymi i termowizyjnymi. Obrazy wizyjne najlepiej przedstawiają sytuację w początkowej, topliwnej strefie pieca do analizy rozmieszczenia zestawu i jego symetrii. Obrazy termalne dają więcej informacji o rozkładzie temperaturowym na lustrze szkła, zwłaszcza w strefie klarowania w końcowej części pieca. Informacje te mogą posłużyć do sterowania systemami opalania w płomieniowych piecach szklarskich, poprzez intensyfikacje topienia na lustrze szkła, co poprawia sprawność energetyczną pieców.

 

 

Wprowadzenie

 

Proces technologiczny prowadzenia wanny szklarskiej jest złożony – aby można go było kontrolować potrzeba co najmniej kilkudziesięciu jednoczesnych pomiarów. Narzędziem znacznie ułatwiającym wykonanie tych czynności jest system centralnej rejestracji parametrów, z wykorzystaniem technik komputerowych. Przy jego zastosowaniu rola operatora ogranicza się zwykle do selektywnego wyboru zapisanych parametrów oraz interpretacji ich wpływu na przebieg procesu. Jeżeli proces jest dostatecznie znany, również i te czynności system jest w stanie zwykle przejąć na siebie, dostarczając operatorowi gotowe wydruki zapisanych parametrów z komentarzem.

 

 

Systemy monitoringu, zbierania informacji i centralnej rejestracji parametrów

 

W związku z dużą bezwładnością wanny istnieje konieczność porównywania zapisanych informacji w czasie, by możliwe było przewidywanie ich przebiegu. Takie wymagania jest w stanie spełnić jedynie komputerowy system rejestracji pomiarów. Trzeba sobie jednak zdawać sprawę z tego, że nawet najlepszy system zbierania informacji nie spełni do końca swojej roli, jeżeli obiekt nie będzie wyposażony w odpowiednie czujniki pomiarowe, określonej jakości, które mogłyby realizować swoje funkcje w trudnych warunkach pracy.

 

W przypadku wanny szklarskiej trzeba wykonywać pomiary pośrednie z powodu trudności w zainstalowaniu czujników w określonych miejscach, bądź braku czujników pomiarowych, które mogłyby pracować z wystarczającą dokładnością i stałością w czasie. Stosowanie technik pomiarowych eliminujących te uciążliwości, np. pomiary termowizyjne czy spektrometryczne w miejsce pomiarów temperatury termoelementami, jest niestety utrudnione ze względu na trudne warunki przemysłowe. W ogólnym zarysie system komputerowy wyposażony jest w środki techniczne i programowe zapewniające możliwość realizacji następujących zadań:

  • zbieranie, przetwarzanie i wizualizacja sygnałów pomiarowych z obiektu,
  • bezpośrednie sterowanie cyfrowe,
  • alarmowanie i sygnalizacje zdarzeń,
  • komunikacje operator-proces i dokumentowanie przebiegu procesu,
  • konfigurowanie systemu dla potrzeb inżyniera systemu i technologa.

 

Dla pieców szklarskich zwykle przewiduje się rejestracje następujących sygnałów pomiarowych:

  • pomiary temperatur (sklepienia basenu topliwnego, sklepienia regeneratorów, sklepienia kanałów wyrobowych, dna basenu topliwnego, dół regeneratorów, w zasilaczach),
  • pomiary ciśnień (gazu do spalania, powietrza do spalania, w kanałach spalinowych, w przestrzeni ogniowej pieca),
  • pomiary poziomu lustra szkła, 
  • pomiary przepływu gazu i powietrza, 
  • rejestracja i sterowanie pracą urządzeń zasypowych i rewersyjnych.

 

 

Komputerowe systemy sterowania procesem wytopu szkła

 

Ważnym problem w sterowaniu wanną szklarską jest regulacja temperatury w części topliwnej. Zagadnienie to jest w wielu zakładach różnie rozwiązywane. W większości temperaturę reguluje topiarz poprzez dodawanie i odejmowanie gazu, przez co przeważnie zwiększa wahania temperatury w piecu ze wszystkimi negatywnymi następstwami na jakość masy szklanej. Temperatura mierzona nastawczą termoparą w sklepieniu zależy w sposób uwikłany od temperatury w masie szklanej i reaguje na wiele innych czynników oraz wykazuje znaczne opóźnienie czasowe.

 

Systemy sterowania procesem wytopu szkła z klasycznym temperaturowym sprzężeniem zwrotnym

 

Od pewnego czasu, z większym lub mniejszym powodzeniem stosowana jest automatyczna regulacja temperatury w piecu topliwnym. Klasyczny sposób polega na pomiarze kilku temperatur w piecu (najczęściej temperatur sklepienia wzdłuż podłużnej osi pieca lub większej ilości temperatur sklepienia mierzonych na długości i szerokości pieca) wyznaczeniu z nich wartości średniej ważonej, która jest wielkością wiodącą dla układu sterującego. Tego rodzaju oddziaływanie jest skuteczne w przypadku, gdy pozostają niezmienne zewnętrzne uwarunkowania oddziaływujące na proces topienia. Jest to sytuacja wyidealizowana, niemająca odzwierciedlenia w rzeczywistości. W praktyce występuje szereg zakłóceń powodujących, że wspomniany powyżej algorytm nie zapewnia żądanej dokładności. Do zakłóceń zaliczyć można: zmianę wielkości produkcji, zmianę temperatury otoczenia, wahania kaloryczności gazu, wahania składu surowcowego zestawu, wahania temperatury powietrza spalania.

 

Systemy sterowania procesem wytopu szkła z temperaturowym sprzężeniem z wyprzedzeniem

 

Ponieważ powyższy algorytm regulacji z temperaturowym sprzężeniem zwrotnym nie zapewnia właściwej dokładności i wiarygodności sterowania procesem, rozpoczęto pracę nad opracowaniem nowego algorytmu kontroli temperatury w piecu. Algorytmem korzystniejszym z punktu widzenia regulacji jest algorytm adaptacyjny. Algorytm wyznacza doświadczalnie parametry czasowe obiektu i wprowadza, jako odpowiednie współczynniki, do pętli regulacji z klasycznym temperaturowym sprzężeniem zwrotnym. Generalnie algorytm adaptacyjny opiera się na automatycznym wprowadzeniu nowych nastaw regulatora w momencie, gdy temperatura w piecu przekroczy pewien ustalony przedział. Algorytm adaptacyjny zapewnia poprawę jakości regulacji, jednak – podobnie jak pętla regulacji z klasycznym temperaturowym sprzężeniem zwrotnym – reaguje na zmianę temperatury, a nie na przyczynę ją wywołującą. Wzrost lub spadek temperatury, wywołany zmianami ilości podawanego zestawu do topienia (zakładając niezmienną ilość energii do procesu), w związku z dużą bezwładnością pieca, spowoduje zmianę temperatury dopiero po upływie pewnego czasu od momentu, w którym nastąpiła zmiana ilości podawanego zestawu. Aby skompensować te wahania należy do pętli regulacji temperatury wprowadzać poprawkę uwzględniającą ilość podawanego zestawu. Zapewni to wcześniejszą regulację układu regulacji jeszcze przed zmianą temperatur w piecu – jest to tzw. regulacja z wyprzedzeniem. Metoda ta zakłada mierzenie bieżącej ilości podawanego zestawu i dopasowanie nastawy sygnału zadającego przepływ gazu zanim temperatura zacznie reagować na zmianę wielkości wydobycia. Algorytm ten dodaje lub odejmuje do właściwej pętli regulacji przepływu gazu wielkość proporcjonalną do zmiany podawanego zestawu. W ten sposób ilość paliwa dostarczanego do procesu topienia w piecu zmienia się nadążnie za zmianami podawanego zestawu minimalizując wypadkowa zmianę temperatury w piecu.

 

(...)

 

Metoda komputerowej analizy obrazów wizyjnych z wnętrza pieców szklarskich

 

W istniejących piecach szklarskich operator steruje procesem wytopu kierując się przede wszystkim ilością i rozmieszczeniem zestawu (nieroztopionego surowca) na powierzchni lustra szkła. Głównym źródłem informacji dla operatora jest obraz wnętrza wanny, dostarczony przez kamerę zamontowaną w górnej części komory pieca. Pomimo wprowadzenia w przemyśle szklarskim licznych systemów wizyjnych służących do inspekcji optycznej wytworzonego szkła, na etapie procesu wytopu wizualna ocena stanu lustra szkła w większości instalacji dokonywana jest przez człowieka.

 

Wadą ręcznego sterowania procesem wytopu jest, obok konieczności stałego zaangażowania pracownika o odpowiednim doświadczeniu, brak możliwości efektywnej optymalizacji procesu sterowania. Sterowanie nawet przez doświadczonego operatora jest dalekie od optymalnego, zwłaszcza że efekty sterowania są obserwowalne dopiero po paru godzinach. Ustawienie zbyt niskiej temperatury może skutkować zepsuciem wsadu, co oznacza duże straty. Z kolei utrzymywanie niepotrzebnie wysokiej temperatury zwiększa zużycie energii, mającej bardzo znaczny udział w kosztach produkcji, oraz emisję zanieczyszczeń (głównie tlenków azotu). Automatyczny pomiar parametrów procesu oraz obliczanie wartości zmiennych procesowych może zapewnić powtarzalność, która może być wykorzystana w długoterminowym procesie samouczącym do znalezienia optymalnej zależności wartości sterowania od stanu procesu.

 

W nowoczesnych metodach wykonywany jest pomiar parametrów procesu topienia szkła na podstawie analizy obrazu dostarczanego przez kamerę skierowaną na powierzchnię lustra. Algorytm obejmuje automatyczne wykrywanie granic zestawu, obliczanie procentu pokrycia zestawem dla kilku stref pieca definiowanych przez użytkownika, obliczanie wskaźnika asymetrii pokrycia zestawem, z uwzględnieniem ewentualnej asymetrii położenia kamery.

 

Wykrywanie granic zestawu 

 

Operator sterujący temperaturą pieca szklarskiego bierze pod uwagę przede wszystkim rozmieszczenie elementów zestawu. Dopuszczenie do pojawienia się nieroztopionego surowca w końcowej części wanny może spowodować pogorszenie jakości produkcji, nawet do poziomu, który nie pozwala na jej dalsze wykorzystanie. Stąd też, poprawne wykrycie granic zestawu jest bardzo istotnym elementem zaproponowanej metody analizy obrazu. Obraz otrzymany z kamery w pierwszej kolejności poddawany jest filtracji, mającej na celu poprawę jego jakości, co jest szczególnie istotne w przypadku wykorzystania starszych kamer analogowych zainstalowanych wewnątrz pieca.

 

W omawianym systemie zastosowano filtr medianowy poprzedzony filtrem dolnoprzepustowym dla obrazów o wysokim poziomie szumów. Parametry filtracji mogą być ustawiane w zależności od jakości obrazu; w przypadku stosowania nowych kamer, dających obraz dobrej jakości, nadmierne przekształcanie obrazu niepotrzebnie pogarsza jego jakość.

 

Segmentacja powierzchni lustra szkła odbywa się na podstawie jasności obrazu w danym obszarze. Kalibracja polega na wskazaniu przez użytkownika przykładowych punktów należących do obszarów: zestawu oraz klarownego szkła w różnych częściach obrazu. Kalibracja wykonywana jest jednorazowo dla danego pieca i położenia kamery.

 

Istnieje wiele metod automatycznego doboru progu. Uwzględniając specyfikę zagadnienia (dwie klasy, z których każdej odpowiada wyraźne lokalne maksimum histogramu), odpowiednią metodą jest dobór progu w miejscu odpowiadającym minimum histogramu (rys. 1). Użytkownik ma możliwość ręcznej korekty progu w trybie interakcyjnym, obserwując wartość progu na histogramie obrazu oraz odpowiadające jej kontury zestawu.

 

 

2016 1 31 1

2016 1 31 2

Rys. 1. Granice zestawu wyznaczone metodą doboru progu w oparciu o histogram. Zdjęcie pochodzi z wnętrza pieca U-płomiennego w jednej z hut szkła. Na histogramie jasne linie reprezentują piksele obrazu zaznaczone przez użytkownika jako przykładowe punkty zestawu, ciemne linie – przykładowe punkty roztopionego szkła. Linia przerywana wskazuje próg segmentacji.

 

 

Kamera umieszczana jest w komorze pieca pod pewnym kątem, zatem widziany przez nią obraz jest dwuwymiarowym przekształceniem homograficznym płaszczyzny lustra szkła. Identyfikując parametry tego przekształcenia można dokonać transformaty odwrotnej, otrzymując rozmieszczenie zestawu na widoku z góry. Dzięki uwzględnieniu przekształcenia perspektywicznego, wartości wskaźników charakteryzujące proces (np. rozmieszczenie zestawu) odnoszą się do rzeczywistych wymiarów lustra i są niezależne od ustawienia kamery. W procesie kalibracji użytkownik wskazuje na ekranie punkty definiujące położenie krawędzi lustra szkła oraz linii bubblingu (rys. 2).

 

 

2016 1 32 1

Rys. 2. Sześć punktów zaznaczonych przez użytkownika definiuje część lustra ograniczoną linią bubblingu. Przy znajomości rzeczywistych wymiarów wanny dane te wystarczają do wyznaczenia parametrów przekształcenia perspektywicznego

 

 

Obraz podlegający dalszemu przetwarzaniu jest ograniczany do powierzchni lustra szkła (a dokładniej: jej części znajdującej się w polu widzenia kamery). Na podstawie znajomości wymiarów lustra i położenia linii bubblingu wyznaczane są parametry przekształcenia perspektywicznego, dzięki czemu analizę można odnieść do rzeczywistych powierzchni i odległości, a nie do obrazu w ujęciu perspektywicznym.

 

Na rys. 3 przedstawiono segmentację zestawu z rys. 1 w skrócie perspektywicznym oraz po przekształceniu na widok z góry.

 

 

2016 1 32 2

Rys. 3. Segmentacja zestawu z rys. 1 w skrócie perspektywicznym (a) oraz po przekształceniu na widok z góry (b). Kolor czarny oznacza zestaw, ciemnoszary – klarowne szkło, jasnoszary – obszar leżący poza lustrem (a) lub poza polem widzenia kamery (b)

 

 

Wskaźnik procentowego pokrycia zestawem

 

Sterowanie procesem wytopu odbywa się przede wszystkim na podstawie informacji, jaką część lustra szkła pokrywa zestaw w różnych obszarach wanny. Istotna jest także ewentualna asymetria rozmieszczenia zestawu, która świadczy o nieprawidłowej proporcji ogrzewania prawej i lewej strony pieca lub o niewłaściwej pracy zasypników. Zaproponowane poniżej wskaźniki w sposób syntetyczny charakteryzują stan procesu, pozwalając na automatyczny dobór odpowiedniego sterowania.

 

Większość zdefiniowanych przez nas wskaźników może zostać przedstawiona w funkcji odległości od początku wanny. Przykładowo, procentowe pokrycie zestawem może być obliczane osobno dla każdego odcinka łączącego boki wanny, prostopadłego do osi pieca. Np. wartość 85% dla odległości 300 oznacza, że 85% odcinka prostopadłego do osi pieca leżącego w odległości 300 cm od początku wanny jest pokryte zestawem. W przykładzie z rys. 3b dla wartości powyżej 440 kamera nie widzi całego przekroju lustra szkła, wtedy wartości procentowe odnoszą się tylko do widocznej części lustra. Na rys. 4 przedstawiono procentowe pokrycie zestawem dla sytuacji z rys. 3. Np. wartość 7% dla linii bubblingu (zaznaczonej linią na rys. 3b, odległość 700 cm od początku wanny) oznacza, że zestaw pokrywa 7% tej części linii bubblingu, która znajduje się w polu widzenia kamery.

 

 

2016 1 32 3

Rys. 4. Procentowe pokrycie zestawem w funkcji odległości od początku wanny

 

 

Przebiegi, takie jak przedstawiony na rys. 4, zawierają zbyt dużo informacji aby mogły być bezpośrednio wykorzystane w procesie sterowania. Dlatego też zaproponowano ich uśrednianie w przedziałach odpowiadających trzem strefom lustra szkła, zdefiniowanym przez użytkownika (rys. 5). Wskaźniki procentowego pokrycia zestawem obliczane są osobno dla obu stron, dla prawej i dla lewej strony, co przy trzech strefach daje łącznie 6 wskaźników. 

 

 

2016 1 33 1

Rys. 5. Strefy określane przez użytkownika, dla których obliczane są wskaźniki

 

 

Przebieg wskaźnika asymetrii rozmieszczenia zestawu w funkcji odległości od początku wanny dla stanu procesu z rys. 3 przedstawiono na rys. 6. W oparciu o ten przebieg obliczane są trzy wskaźniki, po jednym dla każdej strefy, będące uśrednionymi wartościami w obrębie stref. W metodzie tej należy uwzględnić także wskaźniki pola widzenia i asymetrii ustawienia kamery, zawierające informację o tym, jaka część lustra jest obserwowana i czy kamera jest ustawiona symetrycznie względem osi pieca.

 

 

2016 1 33 2

Rys. 6. Wskaźnik asymetrii w funkcji odległości od początku wanny dla rozmieszczenia zestawu z rys. 3

 

 

Optymalizacja procesu topienia w piecu szklarskim przy wykorzystaniu informacji uzyskanych na obiekcie za pomocą kamery termowizyjnej



Optymalizacja programu cieplnego opalania pieca poprzez regulację parametrów eksploatacyjnych może odbywać się dzięki precyzyjnej informacji uzyskanej o obiekcie. Informacje takie są dostępne dzięki modelom matematycznym konstrukcji pieców szklarskich, symulującym procesy topienia szkła oraz wynikom badań i modelowaniu systemów opalania w przestrzeniach ogniowych topliwnych pieców szklarskich, a które są w posiadaniu firm projektujących i dostarczających piece. Informacje te, choć niezwykle ważne i precyzyjne, mogą różnić się od stanów występujących na modelach fizykalnych oraz przede wszystkim na obiektach rzeczywistych, które mają pewną bezwładność. Optymalizacja obejmuje szereg zagadnień, takich jak: pomiary przebiegu procesu spalania w przestrzeni ogniowej, analizę sposobu podawania zestawu na prowadzenie pieca, analizę temperatur prowadzenia procesu topienia, pomiary tlenków azotu czy ocenę pracy i wyniki produkcyjne pieca. Procesy technologiczne topienia szkła powinny przebiegać w ściśle określonych warunkach temperaturowych, zależnych od parametrów zestawu i szkła. Reżimy technologiczne wymagają utrzymywania parametrów topienia w taki sposób, aby osiągnąć wysoką stabilność topienia.

 

Podczas pracy pieca powinny być mierzone w sposób ciągły następujące parametry temperaturowe: 

  •  temperatury topienia w poszczególnych strefach pieca (najlepiej na powierzchni lustra szkła) w strefie zestawu, piany i ujednorodniania basenu topliwnego,
  •  temperatury masy przy trzonie pieca,
  •  temperatury masy w części wyrobowej,
  •  temperatury masy w poszczególnych strefach zasilaczy,
  •  temperatury spalin i powietrza.

 

Bardzo pomocny w procesie prowadzenia pieca jest obraz optyczny wnętrza pieca rejestrowany za pomocą peryskopu piecowego i pokazywany na monitorze. Pozwala on obserwować układ strug zestawu, granicę linii zestawu i piany oraz geometrię i długość płomienia. Jeszcze więcej informacji niesie w sobie obraz termalny zarejestrowany kamerą termowizyjną, pod warunkiem, że będzie on dotyczył wyznaczonego, konkretnego wycinka powierzchni, np. fragmentu lustra szkła, i zapisany będzie w odpowiednich warunkach (podczas rewersji, gdy nie ma oddziaływania płomienia).

 

Nowoczesne metody sterowania i kontroli pieców wymagają wielu pewnych informacji o rzeczywistych temperaturach sklepienia, ścian bocznych, trzonu oraz masy szklanej w różnych profilach pieca, również na lustrze szkła. Wymagania procesu topienia idą zarówno w kierunku podnoszenia dokładności i – co jest szczególnie ważne – niezawodności pomiarów przez całą kampanię pracy pieca. Przykładowo, temperatury szkła mogą być mierzone termoparami, jednak pewniejszy jest pomiar bezdotykowy metodami pirometrycznymi. Kamery termowizyjne dodatkowo rejestrują nie punktowy pomiar temperatury, lecz rozkłady temperatur oraz ich zmiany w czasie rzeczywistym. Metody termowizyjne umożliwiają wykrycie kolejno wszystkich temperatur, od najniższych do najwyższych, oraz określić obszary ich występowania. Możliwa jest obserwacja i rejestracja, a następnie analiza występujących pól temperaturowych. Termowizja zatem, jako nowoczesna metoda diagnostyki i kontroli ciągów produkcyjnych, może być wykorzystywana do monitoringu procesu topienia przy produkcji szkła. Ciągi obrazów termalnych mogą być przesyłane do systemu komputerowego, który sprzężony z systemem sterowania dokonuje regulacji odpowiednich parametrów pracy pieca.

 

Nowoczesna linia produkcyjna opakowań szklanych, optymalizująca zastosowanie innowacyjnych rozwiązań technologicznych, zakłada rejestracje obrazów termalnych lustra szkła w wybranym, reprezentatywnym obszarze pieca. Uruchomienie stacjonarnego systemu termowizyjnego do rejestracji rozkładów temperatury w czasie na lustrze szkła, przez otwory wziernikowe od strony przepustu, podczas rewersji układu opalania. Badanie procesu topienia szkła przy użyciu peryskopu piecowego w zakresie widzialnym promieniowania współpracującego z kamerą termalną dającą możliwość uzyskania i obróbki obrazów termalnych odpowiednim oprogramowaniem. Przygotowanie odpowiedniego sposobu wizualizacji obrazu termowizyjnego wnętrza pieca, dającego możliwość diagnozowania aktualnej sytuacji w piecu. Opracowanie wytycznych dla procesu prowadzenia pieca (topienie–opalanie, praca zasypnika, optymalizacja okresu miedzy rewersjami). Stosowanie tej metody sprawdzono dla wanien U-płomiennych, jednak jej stosowanie jest również możliwe dla pieców poprzeczno-płomiennych pod warunkiem, że posiadają otwory wziernikowe, przez które można popatrzyć na lustro szkła.

 

Obserwowane obrazy mogą być rejestrowane, kopiowane i porównywane w pamięci komputera. Możliwe jest pobranie i wyświetlanie na ekranie komputera pojedynczych obrazów lub ich sekwencji z różnych okresów czasu, np. kilku okresów rewersyjnych.

 

Posiadane oprogramowanie daje duże możliwości obróbki obrazów, gwarantujące szczegółową analizę obserwowanych zjawisk. Dodatkowo pokazane są liczbowe wartości temperatury w konkretnych obszarach na mapach temperaturowych (termogramach), w formie prostokątów i okręgów podających maksymalne lub średnie temperatury w obszarze. Wykonując termogramy można eksponować interesujące zjawiska, gdy występują anomalie temperaturowe. Porównać je można z prawidłowymi rozkładami, o właściwej temperaturze, jako odniesienie. Stosować można powiększanie lub zmniejszanie wybranych obrazów, co w efekcie daje duże możliwości edycyjne. Cyfrowa rejestracja obrazów daje możliwości ich łączenia, analizowania i przetwarzania, a termogram jest obrazem w barwach umownych. Obrazy termalne przedstawione mogą być w barwnej skali temperaturowej: żelaza (skwantowanej, czy ciągłej) lub innej, np. „tęczy”, aby były najbardziej czytelne dla operatora oraz dla systemu komputerowego. Przedstawiono to na rys. 7-9.

 

 

2016 1 33 3

Rys. 7. Rozkłady temperatury na powierzchni lustra szkła pieca U-płomiennego, przez otwór wziernikowy od strony przepustu, podczas rewersji układu opalania – skala temperatury: skwantowana paleta barw tzw. żelaza

– temperatura oznaczona na niebiesko to średnia z oznaczonego obszaru kołowego,

– temperatura oznaczona na brązowo i różowo to maksymalna z oznaczonego obszaru kwadratowego,

– temperatura oznaczona na czerwono to maksymalna temperatura wzdłuż oznaczonej linii prostej

 

 

2016 1 34 1

2016 1 34 2

Rys. 8. Rozkłady temperatury na powierzchni lustra szkła pieca U-płomiennego, przez otwór wziernikowy od strony przepustu, podczas rewersji układu opalania – skala temperatury: ciągła paleta barw tzw. żelaza

– temperatura oznaczona na niebiesko to średnia z oznaczonego obszaru kołowego,

– temperatura oznaczona na brązowo i różowo to maksymalna z oznaczonego obszaru kwadratowego,

– temperatura oznaczona na czerwono to maksymalna temperatura wzdłuż oznaczonej linii prostej

 

 

 

2016 1 34 3

Rys. 9. Rozkłady temperatury na powierzchni lustra szkła pieca U-płomiennego, przez otwór wziernikowy od strony przepustu, podczas rewersji układu opalania – skala temperatury: ciągła paleta barw tzw. tęczy

– temperatura oznaczona na niebiesko to średnia z oznaczonego obszaru kołowego,

– temperatura oznaczona na brązowo i różowo to maksymalna z oznaczonego obszaru kwadratowego,

– temperatura oznaczona na czerwono to maksymalna temperatura wzdłuż oznaczonej linii prostej

 

 

Podsumowanie i wnioski końcowe

 

Artykuł niniejszy ma na celu przybliżenie zagadnienia sterowania procesem wytopu szkła przy użyciu komputerowych i mikroprocesorowych systemów regulacji stosowanych w nowoczesnych agregatach. Koniecznym do tego jest ciągła rejestracja wszystkich sygnałów pomiarowych dla pieców szklarskich. Proces ten może być wspomagany przez obrazy wizyjne i termowizyjne rejestrujące wnętrze pieca. Obrazy wizyjne najlepiej przedstawiają sytuację w początkowej, topliwnej strefie pieca do analizy rozmieszczenia zestawu i jego symetrii, a sterowanie płomieniem w piecach szklarskich może odbywać się przede wszystkim na podstawie obrazu lustra szkła dostarczonego przez kamerę zamontowaną w górnej części komory pieca. Obrazy termalne dają więcej informacji o rozkładzie temperaturowym na lustrze szkła, zwłaszcza w strefie klarowania w końcowej części pieca co może być wykorzystane w kontroli procesy technologicznego i poprawy jakości produkcji. W przedstawionej metodzie dokonuje się pomiaru zdefiniowanych parametrów procesu topienia szkła na podstawie automatycznej analizy obrazu. Eksperymenty przeprowadzone na obrazach z kilku hut szkła wskazują jednoznacznie, że proponowana metoda może być z powodzeniem stosowana do automatyzacji procesu wytopu szkła przyczyniając się do poprawy pracy cieplnej pieców i zmniejszenia energochłonności. Obok tych efektów wpływa to korzystnie także na możliwość wydłużenia kampanii eksploatowanych pieców.

 

 

Józef Osiadły

DIAGNOTERM

Kraków

 

Literatura:
1. Dyląg A.: Komputerowy system monitoringu i sterowania procesem wytopu szkła, Sympozjum Szklarskie, ISIC o/Kraków i SPsz Kraków, 1999.
2. Rotter P., Skowiniak A.: Metoda komputerowej analizy obrazu w pieca szklarskich, Wydawnictwo PAK, vol. 59, nr 7/2013

 

 

Masz pytanie do autora lub chciałbyś skomentować artykuł?
Zapraszamy do wysyłania komentarzy na adres Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.

 

 

Całość artykułu w wydaniu drukowanym i elektronicznym 
Inne artykuły o podobnej tematyce patrz Serwisy Tematyczne 
Więcej informacji: Świat Szkła 01/2016
 

  • Logo - alu
  • Logo aw
  • Logo - fenzi
  • Logo - glass serwis
  • Logo - lisec
  • Logo - mc diam
  • Logo - polflam
  • Logo - saint gobain
  • Logo termo
  • Logo - swiss
  • Logo - guardian
  • Logo - forel
  • vitrintec wall solutions logo

Copyright © Świat Szkła - Wszelkie prawa zastrzeżone.