191976. lajstromszámú szabadalom • Berendezés alagútkemence tanácsadói vezérlésére
3 191976 4 A találmány tárgya berendezés alagútkemence tanácsadói vezérlésére, amely professzionális célszámitógépból, ennek adatbeviteli és adatkijelzó perifériáiból, valamint adatbeviteli és adatmegjelenitó szubrutinjaiból áll. Az alagútkemence megfelelő működését több száz üzemeltetési paraméter együttes helyes beállításával lehet elérni, amelyek lehetnek pl. az égőnként bevezetett fűtőgáz és levegő paraméterei, a további levegő be- és elvezetések paraméterei, stb. Az irányítástechnika jelenlegi állása mellett a jól beszabályozott és állandó körülmények között működő alagútkemence automatikus működtetése nem okoz nehézséget (Péter Gy.: Kerámiaipari kemencék, Műszaki Kiadó, Bp., 1982). A termékszerkezet vagy egyéb üzemi paraméterek, pl. a tüzelőanyag megváltozása esetén azonban az új, optimális üzemeltetési mód megtalálása bonyolultabb feladat, amelylyel az irányítástechnika önmagában már nem tud megbirkózni. Ismert eljárás és berendezés (DE 2507840. ljsz. szabadalmi leírás) esetében az égetési folyamatot a folyamatosan mért égetési jellemzők alapján szabályozzák. Ehhez azonban elengedhetetlen az automatikus mérő-, feldolgozó- és beavatkozó- egységek kiépítése. Az új, kedvező üzemeltetési paramétereket számítógépes szimuláció segítségével lehet meghatározni. Adott alagútkemence esetében a számítógépes szimuláció valamennyi szabad paraméter, vagyis az égőnként a kemencébe bemenő fűtőgáz, füstgáz és levegő mennyisége. A szimulációval meghatározható a rakomány és a füstgáz hőmérséklet-eloszlása, a füstgáz összetétel eloszlása és a nyomásviszonyok eloszlása az alagútkemence hossza mentén. Ezek az eloszlások határozzák meg együttesen a termék minőségét és a fajlagos energiafogyasztást egy adott konstrukciójú kemencénél és termékszerkezetnél. A jó termékminőség és a minimális energiafelhasználás szükséges feltétele az eloszlások megfelelő beállítása. A nyomásviszonyok eloszlása azonban széles üzemelési tartományban gyakorlatilag függetlennek tekinthető a füstgázösszetétel és a füstgázhőmérséklet hosszmentí eloszlásától. Az eloszlások beállításénak helyessége attól függ, hogy szimuláció menynyire felel meg a valóságos viszonyoknak. Az ismert módszerek ezeket a követelményeket csak részben elégítik ki. Az ismert számítások általában a kemence globális energiamérlegére vonatkoznak és arra a kérdésre keresnek választ, hogy az összes bevitt energia mire fordítódik. Ismert olyan módszer, amellyel már nem csak az egyes zónákat vizsgálják, hanem az előmelegítő, az égető és a hűtő zónákat egyenként négy-négy részre osztva, iteratív úton számítják a füstgáz és a rakomány hőmérséklet-eloszlását. Ez az eljárás sem képes azonban figyelembe venni sem a sugárzási hőt, sem az egyes égőkön bevitt energiák hatását (Mos: Wärmebilanz eines Tunnelofens, Keram. Z., 33., 4., p. 222-4., 1981; Roth, Weber: Energiebilanz eines Tunnelofens, Keram. Z., 33., 11., p. 639-711., 1981.; Shelley: Mathemat. Modelling by Computers as an Aid to Kiln Design, Interceram 28., 2., p, 124-5., 1979.; Togari et al.: Energy Estimation of Tunnel Kiln by Digital Simulation, CHEMCOMP '82, Proceedings, Antwerp, Belg., 7.65-7.69). Az ismert számítási módszerek lemondanak az alagútkemence együttes hő- és áramlástani leírásáról, mert így csak viszonylag egyszerű algebrai egyenletrendszert kell megoldani. Egydimenziós, az áramlási viszonyokat is figyelembe vevő, - pl. diffúziós - modellek vizsgálata esetén az algebrai egyenletrendszer helyett másodrendű differenciálegyenlet-rendszert kell megoldani. Az alagútkemence égetózónájában a füstgáz és a rakomány ellenáramban mozog, ezért a hőmérséklet-eloszlások csak iterációval számíthatók. Továbbá, ha figyelembe kívánjuk venni az égőnként bevezetett fűtőgáz és levegő hatásét is, akkor a megoldandó differenciálegyenlet-rendszer nagy méretűvé válik, mert az alagutkemencében általában 25-35 égőpár van, és ezekhez még légbevezetések járulnak. A nem lineáris másodrendű differenciálegyenlet-rendszer sokpontos peremérték feladatainak megoldása azonban rendkívül bonyolult, vagy egyáltalán nem lehetséges. A találmány célja olyan berendezés kidolgozása, amely alkalmas a kemencében lejátszódó folyamatok valósághű leírása alapján annak megállapítására, hogy a kemence üzemvitele megközelíti-e, vagy a bemenő paraméterek miképpen változtatandók meg, hogy megközelítse az optimális, stacionárius üzemmenetet. Találmányunk szerint az alagútkemence minden egyes olyan szakaszát, amelyben, vagy amelynek határán a füstgáz hőállapota és/vagy áramlási állapota ugrásszerűen megváltozik egy-egy műveleti egységnek (ME) tekintjük, és ezek mindegyikére felírjuk a benne tartózkodó füstgáz és rakomány hosszmenti hómérsékletváltozásénak másodrendű differenciálegyenletét. Az így nyert differenciálegyenlet-rendszer integrálegyenlet-rendszerré transzformálható és erre felírható a kemence hőmérséklet-eloszlásának algoritmusa, amely önmagában ismert módon számítógépen iterációs módszerrel kiszámítható. A valósághű szimuláció alapján meghatározhatók a kemencére és az égetési módra jellemző paraméterek és ezek alapján, a megfelelő logikai és algebrai összefüggések segítségével íterációmentesen meghatározhatók 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
