DE10304973B4 - Devices, control device and control method for the refining of glass - Google Patents

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DE10304973B4 DE2003104973 DE10304973A DE10304973B4 DE 10304973 B4 DE10304973 B4 DE 10304973B4 DE 2003104973 DE2003104973 DE 2003104973 DE 10304973 A DE10304973 A DE 10304973A DE 10304973 B4 DE10304973 B4 DE 10304973B4
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Abstract

Regelvorrichtung (1) für eine Anlage (2) zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas mit Regeleinrichtungen (50, 60), welche zumindest zwei Regelkreisebenen bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelvorrichtung (1) eine Verknüpfungseinrichtung (70) aufweist, welche eine Vielzahl von Sollwerten und/oder Istwerten über mehrere Regelkreisebenen verknüpfen kann,
– wobei die Regelkreisebenen hierarchisch geordnet sind und die zumindest eine Regeleinrichtung (50) der übergeordneten Regelkreisebene eine erste Vorgabeeinrichtung (56) umfaßt, mit welcher der zumindest einen Regeleinrichtung (60) der untergeordneten Regelkreisebene Sollwerte vorgegeben werden können,
wobei die Regeleinrichtung (1) eine erste Erfassungseinrichtung (10) zur Erfassung zumindest einer übergeordneten Regelgröße der folgenden Regelgrößen zur Regelung der Glasqualität aufweist:
– volumetrische Blasenanzahldichte
– Blasengrößenverteilung
– Gehalt der in der Glasschmelze gelösten Gase,
und
– wobei die Regeleinrichtung (1) eine zweite Erfassungseinrichtung (11) zur Erfassung zumindest einer untergeordneten Regelgröße der folgenden Prozeßgrößen aufweist:
– Temperatur
– atmosphärischer Restdruck in...
Regulating device (1) for a plant (2) for melting and / or refining glass with control devices (50, 60), which form at least two control circuit planes,
characterized,
in that the regulating device (1) has a linking device (70) which can link a multiplicity of desired values and / or actual values over a plurality of control circuit levels,
- wherein the control circuit levels are hierarchically arranged and the at least one control device (50) of the higher-level control circuit level comprises a first presetting device (56) with which the at least one control device (60) of the subordinate control circuit level setpoints can be specified
wherein the control device (1) has a first detection device (10) for detecting at least one higher-order controlled variable of the following controlled variables for controlling the glass quality:
- volumetric bubble number density
- Bubble size distribution
Content of the gases dissolved in the molten glass,
and
- wherein the control device (1) comprises a second detection device (11) for detecting at least one subordinate controlled variable of the following process variables:
- temperature
- atmospheric residual pressure in ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung sowie ein Verfahren zum Regeln einer Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 23.The The invention relates to a control device and a method for Rules of a plant for melting and / or refining glass according to the characteristics the claims 1 and 23.

Unter Läutern versteht man das Beseitigen von Blasen und gelösten Gasen aus Glasschmelzen, das kontinuierlich in Vorrichtungen wie der in der Anmeldung DE 199 39 779 A1 des Anmelders beschriebenen Anlage durchgeführt werden kann.Lautering is understood to mean the removal of bubbles and dissolved gases from molten glass, which are continuous in devices such as those in the application DE 199 39 779 A1 can be performed by the applicant described attachment.

Üblicherweise wird die Läuterung von Glasschmelzen durch das Hinzufügen von Stoffen durchgeführt, die bei einer Temperaturerhöhung Gase freisetzen, welche in vorhandene Blasen hinein. diffundieren und diese vergrößern. Dadurch können die Blasen schneller aus der Schmelze aufsteigen und aus dieser entweichen.Usually will the purification made of glass melts by adding substances that at a temperature increase Gases release gases into existing bubbles. diffuse and enlarge them. Thereby can the bubbles rise faster from the melt and out of this escape.

In kontinuierlich betriebenen Anlagen kann das Läutern durch Anlegen von reduziertem Druck erfolgen. Dieses Verfahren und seine Ausführungsformen sind beispielsweise in den nachstehenden Schriften beschrieben:
In EP 0 989 099 A1 , EP 0967 180 B1 , EP 0 231 518 B1 und JP 11255519 A werden Verfahren und Vorrichtungen zum Unterdruckläutern im allgemeinen beschrieben. US 1,598,308 beschreibt ein Läuteraggregat mit Steigrohr, waagrechter Läuterkammer und Fallrohr. In JP 09156932 A , JP 02188430 A und EP 1 044 929 A1 wird das Entgasen durch Lagerung der Glasschmelze unter reduziertem Druck für eine gewisse Zeit beschrieben. Die Dokumente EP 0 253 188 A1 , US 4,919,700 , JP 07291633 A und US 4,704,153 haben insbesondere die Beseitigung von Schaum zum Ziel. Dazu wird der Zusatz von Substanzen wie beispielsweise Wasser, die den Schaum brechen, ein geeignetes Design des vom Glas durchströmten Querschnitts oder das Beheizen des Kopfraumes der Vakuumkammer angewendet.
In continuously operated plants, the refining can be done by applying reduced pressure. This method and its embodiments are described, for example, in the following documents:
In EP 0 989 099 A1 . EP 0967 180 B1 . EP 0 231 518 B1 and JP 11255519 A For example, methods and apparatus for vacuum annealing are described in general. US 1,598,308 describes a refining unit with riser, horizontal refining chamber and downpipe. In JP 09156932 A . JP 02188430 A and EP 1 044 929 A1 Degassing is described by storing the glass melt under reduced pressure for a certain time. The documents EP 0 253 188 A1 . US 4,919,700 . JP 07291633 A and US 4,704,153 In particular, the elimination of foam have the goal. For this purpose, the addition of substances such as water, which break the foam, a suitable design of the glass flow cross-section or the heating of the headspace of the vacuum chamber is applied.

Zum Beseitigen von Schaum kann außerdem Läutergas durch Läutermittel in der Glasschmelze erzeugt werden, beispielsweise gemäß der Anmeldung des Anmelders DE 199 39 771 A1 .In order to remove foam, refining gas can also be produced by refining agents in the molten glass, for example according to Applicant's application DE 199 39 771 A1 ,

Beim Läutern kann des weiteren das vom Anmelder entwickelte Hochfrequenzläuterverfahren ohne den Einsatz von toxischen Läutermitteln wie As2O3 oder Sb2O3 eingesetzt werden. Dieses Verfahren basiert darauf, dass die Schmelze durch ein elektrisches Wechselfeld einer Spule geführt wird, wobei das Feld direkt in das Glas eingekoppelt wird. Die Aggregatwände sind als Skull ausgeführt, wobei die Glasschmelze eine Temperatur von mehr als 1900°C erreicht. Das Hochfrequenzläuterverfahren ist in folgenden Patenten detailliert beschrieben:
DE 199 39 773 A1 und DE 199 39 786 A1 betreffen Vorrichtungen und Verfahren, wobei in Glas, welches sich in gekühlten Läutergefäßen befindet, aus einer Hochfrequenzeinrichtung induktiv Hochfrequenzenergie in die Glasschmelze im des Läutergefäßes eingekoppelt wird.
When refining, furthermore, the high-frequency explanation method developed by the Applicant can be used without the use of toxic refining agents such as As 2 O 3 or Sb 2 O 3 . This method is based on that the melt is passed through an alternating electric field of a coil, wherein the field is coupled directly into the glass. The aggregate walls are designed as skulls, whereby the glass melt reaches a temperature of more than 1900 ° C. The high-frequency explanation method is described in detail in the following patents:
DE 199 39 773 A1 and DE 199 39 786 A1 relate to devices and methods, wherein in glass, which is located in cooled refining vessels, from a high-frequency device inductively radio frequency energy is coupled into the molten glass in the refining vessel.

Beim Läutern kann des Weiteren das vom Anmelder entwickelte Hochtemperaturläuterverfahren eingesetzt werden. In der Anmeldung DE 102 56 657.7 werden eine Heizvorrichtung und ein Schmelzaggregat beschrieben, welche aufgrund einer verbesserten Kühlung eine effiziente Beheizung der Schmelze ermöglichen. In DE 102 56 594.5 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beheizung von Schmelzen beschrieben, so daß die Wände des Schmelzaggregates ausreichend gekühlt werden können und gleichzeitig der Schmelze mehr Energie zugeführt wird, als ihr durch die gekühlten Wände entzogen wird. Further, in refining, the high-temperature clarification method developed by the applicant can be used. In the application DE 102 56 657.7 describes a heating device and a melting unit, which allow efficient heating of the melt due to improved cooling. In DE 102 56 594.5 describe a method and apparatus for heating melts so that the walls of the melter can be cooled sufficiently and at the same time more energy is supplied to the melt than is withdrawn through the cooled walls.

Bedingt durch die beim Einschmelzprozess ablaufenden Reaktionen enthält eine Glasschmelze Gase in chemisch und/oder physikalisch gelöster Form sowie in Form von Blasen. Das Ziel eines jeden Läuterprozesses ist, soweit wie möglich die in der Glasschmelze enthaltenen Blasen sowie wenigstens einen Teil der gelösten Gase zu entfernen. Zu diesen Gasen gehören beispielsweise H2O, CO2, SO2, N2, O2 und Ar.Due to the reactions occurring during the melting process, a glass melt contains gases in chemically and / or physically dissolved form as well as in the form of bubbles. The goal of any refining process is to remove, as far as possible, the bubbles contained in the molten glass and at least part of the dissolved gases. These gases include, for example, H 2 O, CO 2 , SO 2 , N 2 , O 2 and Ar.

Um den Läuterprozess geregelt durchführen zu können, ist es erforderlich, die physikalisch-chemischen Zusammenhänge zu kennen. Um eine Regelung aufbauen zu können, ist es nötig, diese Zusammenhänge modellmäßig zu beschreiben, die dazu notwendigen Stoff- und Prozeßparameter zu messen sowie Strategien und Algorithmen für die Regelung des Läuterprozesses zu entwickeln.Around the refining process perform regulated to be able to it is necessary to know the physico-chemical relationships. In order to build a regulation, it is necessary, these relationships to describe in a model to measure the necessary material and process parameters as well as strategies and algorithms for the regulation of the refining process to develop.

Um eine Lösung für diese Aufgabe zu erarbeiten, werden zunächst die in die Schmelze eingetragenen Blasen betrachtet. Unmittelbar nach dem Einschmelzprozess liegen die Blasen in der Schmelze in einer bestimmten ortsabhängigen Volumendichte, Größenverteilung und Zusammensetzung vor. Näherungsweise kann zu diesem Zeitpunkt davon ausgegangen werden, dass die Zusammensetzung der Blasen im wesentlichen mit derjenigen in der umgebenden Glasschmelze übereinstimmt und noch wenig von ihrer Umgebung abweicht. Durch die im Schmelzaggregat vorhandene Konvektion werden die Blasen an andere Stellen mit anderen Temperaturen transportiert. Dabei haben die Blasen aufgrund ihres Auftriebs das Bestreben, entgegen der Gravitationsbeschleunigung oder anderer zusätzlich aufgeprägter Beschleunigungen aufzusteigen.To work out a solution for this task, the bubbles introduced into the melt are considered first. Immediately after the melting process, the bubbles in the melt are in a certain location-dependent volume density, size distribution and composition. Approximately At this time, it can be assumed that the composition of the bubbles substantially coincides with that in the surrounding glass melt and still deviates little from its surroundings. The convection present in the smelting unit transports the bubbles to other locations at different temperatures. Due to their buoyancy, the bubbles have the tendency to ascend contrary to the gravitational acceleration or other additionally impressed accelerations.

Generell kommen zur Senkung der Blasenanzahl in der Schmelze folgende Maßnahmen in Frage: das Verringern der Anzahl der Startblasen unmittelbar beim Einschmelzen, das Verkürzen der Blasenaufstiegswege durch Heranführen der Blasen dicht an die Glasbadoberfläche, das Erhöhen der Blasenaufstiegsgeschwindigkeit in der Glasschmelze, die Resorption der verbliebenen Blasen aus der Schmelze sowie das Absenken des Gasgehaltes der Schmelze.As a general rule the following measures are taken to reduce the number of bubbles in the melt in question: reducing the number of starting bubbles immediately when melting, shortening the bubble ascent paths by bringing the bubbles close to the glass bath, increasing the bubble ascent rate in the molten glass, the absorption the remaining bubbles from the melt and the lowering of the Gas content of the melt.

Wenn die Rohstoffe, deren Zusammensetzung und die Möglichkeiten zu ihrer Aufbereitung sowie das Läutermittel nicht verändert werden können, kann durch die Temperaturführung des Prozesses auf die Startblasen eingewirkt werden und so die Anzahl der Startblasen unmittelbar beim Einschmelzen verringert werden.If the raw materials, their composition and the possibilities for their preparation as well as the refining agent not changed can be can through the temperature control of the process to be acted on the starting bubbles and so the number the starting bubbles are reduced immediately during melting.

Zum Verkürzen der Blasenaufstiegswege durch Heranführen der Blasen dicht an die Glasbadoberfläche eignet sich beispielsweise ein Gebiet in einem Schmelzaggregat, in dem die Glasbadtiefe stark herabgesetzt ist. Auch durch eine geschickte Einstellung der Konvektion lassen sich blasenhaltige Gebiete sehr nah und sehr häufig an die Glasbadoberfläche befördern.To the Shorten the bubble ascent paths by bringing the bubbles close to the glass bath for example, an area in a smelting unit is suitable, in which the glass bath depth is greatly reduced. Also by a deft adjustment of convection can be blistered Areas very close and very frequent to the glass surface transport.

Im Hinblick auf das Erhöhen der Blasenaufstiegsgeschwindigkeit in der Glasschmelze wird die Blasenaufstiegsgeschwindigkeit betrachtet:
die Blasenaufstiegsgeschwindigkeit v ist entsprechend dem Stokesschen Gesetz gegeben durch:

Figure 00050001
With regard to increasing the bubble ascent rate in the molten glass, the bubble ascent rate is considered:
the bubble ascent rate v is given according to Stokes law by:
Figure 00050001

Dabei bezeichnen ρ die Dichte und η die Viskosität der Glasschmelze, g die Erdbeschleunigung sowie r den Blasenradius.there denote ρ the Density and η the viscosity the molten glass, g the gravitational acceleration and r the bubble radius.

Man erkennt, dass eine Erhöhung der Beschleunigung g, zum Beispiel durch Zentrifugieren, sowie durch eine Erniedrigung der Viskosität η, zum Beispiel durch eine Temperaturerhöhung, sowie besonders stark durch eine Vergrößerung des Blasenradius r die Blasenaufstiegsgeschwindigkeit v erhöht werden kann. Wegen der quadratischen Abhängigkeit der Blasenaufstiegsgeschwindigkeit vom Blasenradius wird bevorzugt Letzteres angestrebt. Eine nennenswerte Blasenvergrößerung kann bevorzugt durch Diffusion von Gasen aus der Schmelze in die Blasen bewirkt werden.you recognizes that an increase the acceleration g, for example by centrifuging, as well as by a decrease in the viscosity η, for example by a temperature increase, and especially strong by increasing the bubble radius r the Bubble ascent rate v can be increased. Because of the square dependence the bubble ascent rate from the bubble radius is preferably the latter sought. An appreciable enlargement of the bladder may be preferred by Diffusion of gases from the melt can be effected in the bubbles.

Die zeitliche Änderung des Blasenradius ṙ ist im Fall eines zeitlich stationären Temperaturfeldes

Figure 00050002
gegeben durch
Figure 00050003
mit folgenden Zusatzgleichungen
Figure 00060001
The temporal change of the bubble radius ṙ is in the case of a temporally stationary temperature field
Figure 00050002
given by
Figure 00050003
with the following additional equations
Figure 00060001

Dabei bezeichnen:

R:
Gaskonstante
T:
Temperatur
Di:
Diffusionskonstante
Li
Löslichkeit
Sh:
Sherwood-Zahl
pi,G:
Druck der i-ten Gasspezies in der Glasschmelze
pi,B:
Druck der i-ten Gasspezies in der Blase
pA:
Atmosphärendruck
ρ:
Dichte der Glasschmelze
g:
Erdbeschleunigung
z:
Tiefe der Blase
σ:
Oberflächenspannung
ν:
die im ortsfesten Bezugssystem gegebene Geschwindigkeit der Blase
Where:
R:
gas constant
T:
temperature
D i :
diffusion constant
L i
solubility
sh:
Sherwood number
p i, G :
Pressure of the i-th gas species in the glass melt
p i, B :
Pressure of the i th gas species in the bubble
p A :
atmospheric pressure
ρ:
Density of the glass melt
G:
acceleration of gravity
z:
Depth of the bladder
σ:
surface tension
ν :
the velocity of the bubble given in the fixed frame of reference

Die zeitliche Änderung des Blasenradius ṙ setzt sich zusammen aus den folgenden Termen, die die jeweilige Triebkraft kennzeichnen:

  • 1. der in die Blase eindiffundierten Stoffmenge
    Figure 00060002
    aufgrund der Partialdruckdifferenz pi,G – Pi,B ,
  • 2. der Änderung des Atmosphärendrucks – r / 3ṗA
  • 3. der Änderung des hydrostatischen Drucks rρg / 3ż, und
  • 4. der Bewegung der Blase in einem räumlich inhomogenen Temperaturfeld
    Figure 00070001
The temporal change of the bubble radius ṙ is made up of the following terms which characterize the respective driving force:
  • 1. the amount of material diffused into the bubble
    Figure 00060002
    due to the partial pressure difference p i, G - P i, B ,
  • 2. the change of the atmospheric pressure - r / 3ṗ A
  • 3. the change of the hydrostatic pressure rρg / 3ż, and
  • 4. The movement of the bubble in a spatially inhomogeneous temperature field
    Figure 00070001

Die Blasenvergrößerung bei konventionellen Läuterprozessen erfolgt in der Regel dadurch, dass ein der Schmelze in angepasster Konzentration zugefügter Stoff (zum Beispiel As2O5, SnO4, HCl) ab einer bestimmten Temperatur ein Gas freisetzt. Dieses Gas diffundiert in, bereits vorhandene Blasen ein oder führt zur Blasenneubildung, falls der Gasdruck so hoch ist, dass er sich nicht durch Diffusion hinreichend schnell abbauen kann. Durch Variation der chemischen Zusammensetzung des zugegebenen Stoffs, seiner Konzentration, der Glaszusammensetzung und des Temperatur- und Strömungsfeldes in dem Produktionsaggregat kann der Grad der Blasenvergrößerung und der damit verknüpften Blasenentfernung eingestellt werden. Dazu ist die Kenntnis der Konzentration der anfänglich vorhandenen Blasen, ihrer Zusammensetzung, ihrer Volumendichte, Größenverteilung und Startorte erforderlich. Außerdem muss die Konzentration bzw. der Partialdruck der in der Schmelze gelösten Gase bekannt sein.The enlargement of bubbles in conventional refining processes is generally carried out by the fact that a substance added to the melt in an adjusted concentration (for example As 2 O 5 , SnO 4 , HCl) liberates a gas above a certain temperature. This gas diffuses into, already existing bubbles or leads to the formation of new bubbles, if the gas pressure is so high that it can not dissipate by diffusion sufficiently fast. By varying the chemical composition of the added substance, its concentration, the glass composition, and the temperature and flow field in the production aggregate, the degree of bubble enlargement and the associated bubble removal can be adjusted. This requires knowledge of the concentration of the initial bubbles, their composition, volume density, size distribution and starting locations. In addition, the concentration or the partial pressure of the dissolved gases in the melt must be known.

Die Resorption der verbliebenen Blasen ist entscheidend für das Entfernen der Blasen, die nicht aus der Schmelze entwichen sind und deren Inhalt aus solchen Gasen besteht, die bei Temperaturerniedrigung der Schmelze. einen wesentlich niedrigeren Partialdruck besitzen. Darüber hinaus kann die Resorption von Gasen in einer Blase durch Erhöhung des atmosphärischen Gasdrucks verbessert werden. Unterstützt wird dieser Vorgang durch die Oberflächenspannung σ der Glasschmelze (typischerweise 0,3 N/m), wenn die Blasen hinreichend klein geworden sind. Die Oberflächenspannung führt zu einem Druck pOs, der gegeben ist durch

Figure 00080001
The resorption of the remaining bubbles is crucial for the removal of the bubbles which have not escaped from the melt and the contents of which consists of such gases as the temperature of the melt is lowered. have a much lower partial pressure. In addition, the absorption of gases in a bubble can be improved by increasing the atmospheric gas pressure. This process is supported by the surface tension σ of the glass melt (typically 0.3 N / m) when the bubbles have become sufficiently small. The surface tension leads to a pressure p Os , which is given by
Figure 00080001

Bei sehr kleinen Blasen, das bedeutet r < 20 μm, kann pos sehr groß werden.For very small bubbles, which means r <20 μm, p os can become very large.

Gelöste Gase können beim Überschreiten der Siedelinie, was entweder bei konstantem Druck durch Erhöhen der Temperatur oder bei konstanter Temperatur durch Absenken des Druckes geschehen kann, unkontrolliert in Form von Blasen ausfallen (Reboil). Ferner kann es durch Wechselwirkung mit den Oberflächen des feuerfesten Materials zur Abscheidung von Blasen kommen. Zur Verringerung des Ausmaßes dieser unerwünschten Prozesse wird neben der Entfernung der Blasen auch die Absenkung des Gasgehaltes einer Schmelze angestrebt.Dissolved gases can when crossing the boiling line, either at constant pressure by increasing the Temperature or at constant temperature by lowering the pressure happen uncontrollably in the form of bubbles (reboil). Furthermore, it may interact with the surfaces of the refractory material for the separation of bubbles. To reduce the extent this undesirable Processes, in addition to the removal of the bubbles and the lowering the gas content of a melt sought.

Die Absenkung des Gasgehaltes setzt einen nennenswerten Stofftransport von Gas an die Glasbadoberfläche voraus. Grundsätzlich kann der Gasgehalt einer Schmelze dadurch gesenkt werden, dass einerseits eine möglichst große Partialdruckdifferenz für die zu entfernenden Gase aufgebaut wird, und andererseits der Stoffaustausch durch eine hohe Temperatur und eine möglichst große Stoffaustauschfläche erleichtert wird. Schließlich sollte möglichst viel Gas an die Gasbadoberfläche transportiert werden, wo es leicht entweichen kann. Beim konventionellen Läuterprozess wird hingegen nur eine geringe Menge an in der Schmelze gelöstem Gas entfernt.The Lowering the gas content sets a significant mass transfer from gas to the glass surface ahead. in principle the gas content of a melt can be lowered by the one hand a preferably size Partial pressure difference for the gases to be removed is built up, and on the other hand, the mass transfer facilitated by a high temperature and the largest possible mass transfer area becomes. After all should be possible a lot of gas to the gas bath surface be transported where it can escape easily. In the conventional lautering on the other hand, only a small amount of dissolved gas in the melt away.

Als Maßnahmen zum Erhöhen der Partialdruckdifferenz für die in der Schmelze gelösten Gase eignen sich beispielsweise das Durchleiten eines artfremden Spülgases durch die Glasschmelze oder die Absenkung des Umgebungsdrucks. Vorteilhaft für die Unterdruckläuterung ist, dass alle Gase entfernt werden, ohne dass ein Spülgas in. der Schmelze zurückbleiben kann. Bei Verwendung eines Spülgases sind Prozessprobleme wie zum Beispiel Reboil nicht ganz auszuschließen, da sich ein Teil des Spülgases in der Schmelze lösen kann.When activities to increase the partial pressure difference for the dissolved in the melt Gases are, for example, the passage of a dissimilar purge gas through the molten glass or the lowering of the ambient pressure. Advantageous for the Pressurized refining is that all gases are removed without a purge gas in. remain behind the melt can. When using a purge gas Process problems such as Reboil can not be completely ruled out a part of the purge gas can dissolve in the melt.

Über kleine Abstände hinweg erfolgt der Transport der Gase in der Glasschmelze durch Diffusion, die sehr langsam ist: typische Diffusionskoeffizienten für Gase in Glasschmelzen liegen bei ca. 10–10 m2s–1. Zusätzlich zur Glasbadoberfläche muss daher eine möglichst große innere Gasaustauschfläche geschaffen werden. Dazu eignen sich Blasen in einer hinreichend großen Volumendichte, die an sich bereits eine hohe spezifische Oberfläche besitzen. Diese Blasen werden durch die Schmelze entweder aktiv (z.B. durch Feinbubbling) hindurchgeleitet oder entstehen infolge eines Unterdrucks durch heterogene Keimbildung. Der Gastransport durch Blasen kann zusätzlich zu ihrer Auftriebsgeschwindigkeit auch durch Konvektion dieser Blasen an die Glasbadoberfläche unterstützt werden.Over small distances, the gases are transported in the glass melt by diffusion, which is very slow: typical diffusion coefficients for gases in glass melts are about 10 -10 m 2 s -1 . In addition to the Glasbadoberfläche therefore the largest possible internal gas exchange surface must be created. For this purpose, bubbles are suitable in a sufficiently large volume density, which already have a high specific surface area. These bubbles are either passed through the melt actively (eg by fine bubbling) or arise as a result of a negative pressure due to heterogeneous nucleation. Bubble gas transport, in addition to its buoyancy rate, may also be assisted by convection of these bubbles to the glass bath surface.

Damit die Blasen bei gleichzeitiger Senkung des Restgasgehaltes stabil und störungsfrei entfernt werden können, müssen zwischen Eintritt und Austritt des Glases in einem Läuteraggregat die notwendigen Prozesse in einer bestimmten Weise ablaufen. Um diese Prozesse gezielt kontrollieren zu können, ist daher eine zuverlässige Regelung erforderlich. Eine Möglichkeit für die Regelung von Prozessen zur Herstellung von las ist beispielsweise in den Patenten FR 2 781 786 , DE/EP 097668ST1 "Vorrichtung zum Regeln der Schmelzung und/oder Entgasung von Glasschmelzöfen" beschrieben. So that the bubbles can be removed stably and without interference while simultaneously reducing the residual gas content, the necessary processes must take place in a certain way between the inlet and outlet of the glass in a refining unit. In order to control these processes targeted, therefore, a reliable control is required. One possibility for the regulation of processes for the production of las is, for example, in the patents FR 2 781 786 "Device for controlling the melting and / or degassing of glass melting furnaces" described in DE / EP 097668ST1.

Eine Regelstrecke setzt sich gemäß DIN 19226 (vergleiche besteht eine Regeldifferenz zwischen einer Führungsgröße und einer Regelgröße. Die Regelgröße wird von Störgrößen beeinflusst. Die Reglerausgangsgröße wirkt als Stellgröße auf ein Stellglied ein, wodurch die Regelgröße beeinflusst wird. Oftmals wird in der Literatur die Führungsgröße auch als Sollwert und die Regelgröße als Istwert bezeichnet. Prinzipiell ist bekannt, wie die Läuterung von Glas durchgeführt werden muss. Dazu gehören, wie beschrieben, die Beseitigung von Blasen und eine nennenswerte Reduzierung der in der Schmelze gelösten Gase. Aus der Erfahrung weiß man jedoch, dass dieser Prozess nicht in wünschenswertem Maß stabil durchgeführt werden kann. Zudem kann die Anzahl der Blasen im Produkt nicht ohne weiteres sicher unterhalb eines bestimmten Grenzwertes gehalten werden. Die Komplexität des Verfahrens erfordert daher ein Regelkonzept, das auf der Basis einer Vielzahl von Eingabe- und Ausgabegrößen beruht (Multiple Input Multiple Output-Regelung : MIMO-Regelung).A Controlled system is in accordance with DIN 19226 (Compare there is a control difference between a leader and a Controlled variable. The Controlled variable influenced by disturbances. The controller output is effective as a manipulated variable on Actuator, whereby the controlled variable is influenced. often is also the reference in literature as setpoint and the controlled variable as actual value designated. In principle, it is known how the refining of glass is carried out got to. This includes, as described, the elimination of bubbles and a significant Reduction of dissolved gases in the melt. However, experience tells us that this process is not desirable Measure stable carried out can be. In addition, the number of bubbles in the product can not be without more safely kept below a certain limit become. The complexity The procedure therefore requires a control concept based on a variety of input and output sizes (Multiple Input Multiple output control: MIMO control).

Es wurde herausgefunden, dass sich die Stabilität und Dauerbetriebsfähigkeit der Vorrichtungen und Verfahren zum Läutern durch Einbau einer Regelung wesentlich verbessern lässt. Es hat sich außerdem gezeigt, dass die Regelung in der oben beschriebenen Weise sehr hilfreich ist, um Havarie zu unterbinden und andere gefährliche bzw. für die Produktqualität schädliche Einflussfaktoren (z.B. das Einfrieren des Glases in der Anlage, übermäßige Korrosion, Blasenneubildung im Läuterbereich – also im Bereich des Blasenwachstums, übermäßige Schaumbildung) zu minimieren.It has been found that the stability and durability of refining devices and methods can be significantly improved by incorporating control. It has also been shown that the control in the manner described above is very helpful to prevent damage and other dangerous or harmful to product quality influencing factors (eg freezing of the glass in the plant, excessive corrosion, new blister formation in the refining - in the area of blister wax to minimize excessive foaming).

Aus den oben beschriebenen Umständen ergibt sich daher die Aufgabe der Erfindung, eine Regelvorrichtung für eine Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas zur Verfügung zu stellen, die über eine stabile Prozeßführung hinaus die gezielte Beeinflussung eines Qualitätsparameters, insbesondere der Blasen im Produkt erlaubt.Out the circumstances described above Therefore, the object of the invention, a control device for one Plant for melting and / or refining of glass available to put that over a stable process control addition the targeted influencing of a quality parameter, in particular the bubbles in the product allowed.

Gelöst wird diese Aufgabe bereits auf einfache Weise durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ferner ist in Anspruch 23 ein Verfahren angegeben, mit dem eine Regelung unter Einsatz der Vorrichtung durchgeführt werden kann. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den jeweils zugeordneten Unteransprüchen.Is solved this task in a simple way by a device with the features of claim 1. Further, in claim 23 a Specified method, with a regulation using the device carried out can be. Advantageous developments can be found in the respective associated subclaims.

Die Regelvorrichtung für eine Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas weist zwei Regeleinrichtungen auf, welche zumindest zwei Regelkreisebenen bilden. In diesem Regelsystem wird zumindest eine Stellgröße ermittelt, indem zumindest eine Regelgröße sowie zumindest eine zu dieser Regelgröße korrespondierende Prozessgröße erfasst wird. Das erfindungsgemäße Regelwerk setzt sich also aus einer hierarchisch aufgebauten Reglerstruktur zusammen.The Regulating device for a plant for melting and / or refining glass has two control devices which form at least two control circuit levels. In this control system at least one manipulated variable is determined, by having at least one controlled variable as well at least one corresponding to this controlled variable Process size recorded becomes. The rules of the invention consists of a hierarchically structured controller structure together.

Der Regler der höchsten Stufe ist zuständig für die Gütefunktion der Blasendichte und des Restgasgehaltes. Regler niedriger Stufen dienen dabei der autarken Regelung der einzelnen Prozessparameter: zum Beispiel kann die Schaumhöhe im Läuteraggregat mit Mitteln der Oberhitze und der Eindüsung von Stoffen zur Beschleunigung des Schaumzerfalls geregelt werden. Eine konstante Glasbadtiefe im Läuteraggregat kann beispielsweise durch Einstellen des Restdrucks unter Berücksichtigung von Durchsatz und Temperatur geregelt werden.Of the Regulator of the highest Level is responsible for the quality function the bubble density and the residual gas content. Low level regulator serve the self-sufficient regulation of the individual process parameters: for example, the foam height in the refining unit with means of top heat and injection of substances for acceleration the foam decomposition are regulated. A constant glass bath depth in the refining unit For example, by adjusting the residual pressure under consideration regulated by throughput and temperature.

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung weist des weiteren eine Verknüpfungseinrichtung auf, welche eine Vielzahl von Sollwerten und/oder Istwerten über mehrere Regelkreisebenen miteinander verknüpfen kann. Insbesondere arbeitet die Verknüpfungseinrichtung nach einem sogenannten Multiple Input Multiple Output-System (MIMO-System). Durch die Verknüpfung der Vielzahl von Soll- und/oder Istwerten über mehrere Regelkreisebenen hinweg ermöglicht die Erfindung eine Trennung verschiedener Prozessschritte, wobei dennoch gleichzeitig mit einer einzigen Regelung das übergeordnete Prozessziel gesteuert werden kann: ist zum Beispiel eine stärkere Verringerung des Restgasgehaltes gewünscht, würde man bevorzugt eine Trennung der Prozessschritte "Senkung des Gasgehaltes" und "Blasenentfernung" anstreben. Dieser Prozess der Gasentfernung muss vor der Blasenentfernung ablaufen und, weil er mit der Blasenerzeugung verbunden ist, sorgfältig mit dem Prozess der Blasenentfernung abgestimmt werden. Eine derartige Abstimmung verschiedener Prozessschritte aufeinander wird mit der Erfindung auf vorteilhafte Weise möglich. Die Regelkreisverknüpfung kann neben den modellbasierten Regelungsstrategien der MIMO-Verfahren außerdem mindestens eine der folgenden Strategien umfassen: PID, Fuzzy, neuronale Netze und adaptive Regelungen.The Control device according to the invention also has a linking device on which a plurality of setpoints and / or actual values over several Link control loop levels together. In particular, works the linking device according to a so-called Multiple Input Multiple Output System (MIMO system). By linking the plurality of setpoint and / or actual values over several control loop levels away the invention a separation of different process steps, wherein but at the same time with a single regulation the parent Process goal can be controlled: is, for example, a greater reduction the residual gas content desired, you would preferably strive for a separation of the process steps "reduction of the gas content" and "bubble removal". This The process of gas removal must be completed before the bubble is removed and, because it is associated with bubble production, carefully be matched to the process of bladder removal. Such Voting of different process steps on each other is done with the Invention possible in an advantageous manner. The loop connection can in addition to the model-based control strategies of the MIMO procedures Furthermore at least one of the following strategies include: PID, fuzzy, neural Networks and adaptive regulations.

Je nach Aufgabe der Regler niederer Ebene können aus Eingangsdaten bereits angepasste Sollwerte ermittelt werden. Als Sollwerte können dabei nicht nur Messwerte, sondern auch abgeleitete Größen eingesetzt werden. Diese Vorteile werden dadurch realisiert, dass die Regelkreisebenen hierarchisch geordnet sind, wobei die zumindest eine Regeleinrichtung der jeweils übergeordneten Regelkreisebene eine erste Vorgabeeinrichtung umfasst, mit welcher der zumindest einen Regeleinrichtung der jeweils untergeordneten Regelkreisebene Sollwerte vorgegeben werden können.ever after abandonment of the lower-level controller can already input data adapted setpoints are determined. As setpoints can thereby not only readings, but also derived quantities are used. These Advantages are realized by the fact that the control circuit levels are hierarchical are ordered, wherein the at least one control device of the respective parent Control circuit level comprises a first default device, with which the at least one control device of each subordinate Control circuit level setpoints can be specified.

Die zumindest eine Regeleinrichtung der jeweils übergeordneten Regelkreisebene umfasst außerdem eine zweite Vorgabeeinrichtung, mit der direkt Stellgrößen vorgegeben werden können. Weil auf diese Weise auf hoher Ebene neben Sollwerten direkt Stellgrößen ermittelt werden können, ermöglicht die Erfindung (bei Bedarf), eine Regelstufe einzusparen. Kann also die Stellgröße direkt aus Eingabedaten ermittelt werden, kann somit die Komplexität des Regelwerks erheblich reduziert werden. Der weiteren Rationalisierung der Vorrichtung dient die erfindungsgemäße Möglichkeit, dass eine Vorgabeeinrichtung die erste Vorgabeeinrichtung zum Vorgeben der Sollwerte und die zweite Vorgabeeinrichtung zum Vorgeben der Stellgrößen umfasst.The at least one control device of each higher-level control circuit level also includes a second presetting device, with the direct manipulated variables specified can be. Because in this way high-level next to setpoints directly determines control variables can be allows the invention (if necessary) to save a control stage. So can the manipulated variable directly can be determined from input data, thus the complexity of the rules be significantly reduced. Further rationalization of the device serves the possibility according to the invention in that a default device specifies the first default device the setpoints and the second presetting means for setting the Command values includes.

Weil mit der erfindungsgemäßen Regelung der Zusammenhang der Glasqualität und der Regelgrößen sowie verschiedenster Einflussparameter beherrscht werden kann, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Regelung der komplexen Größe "Qualität". Die Glasqualität wird in Abhängigkeit von der Glasart und/oder von der Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas als Funktion zumindest einer der folgenden Regelgrößen bestimmt: volumetrische Blasenanzahldichte, Blasengrößenverteilung und Gehalt der in der Glasschmelze gelösten Gase. Dazu wird für die Regelvorrichtung zumindest eine erste Erfassungseinrichtung vorgesehen, welche zumindest eine Regelgröße, insbesondere eine der genannten Regelgrößen erfasst. Durch das Erfassen der Regelgrößen werden der Regelvorrichtung die Sollwerte vorgegeben. Zum Einspeisen der Istwerte in die Regelung sieht die Regelvorrichtung eine zweite Erfassungseinrichtung vor, welche zumindest eine Prozessgröße, insbesondere eine der folgenden Prozessgrößen erfassen kann:

  • – Temperatur
  • – atmosphärischer Restdruck in der Läuterkammer
  • – Heizleistung
  • – Heizleistung in vor- und/oder nachgeschalteten Prozessschritten
  • – Gemengefeuchte
  • – Gemengelage
  • – Gemengeform
  • – Volumenstrom durch die Glasdüsen
  • – Glasstand in der Schmelzwanne und/oder in der Läuterwanne und/oder in der Rinne und/oder im Rührtiegel
  • – Viskosität des Glases
  • – Durchsatz des Glases
  • – Sauerstoffpartialdruck des Glases
  • – Wassergehalt des Glases
  • – Sauerstoffpartialdruck des Abgases
  • – Ofendruck in der Schmelzwanne
  • – Schaumhöhe
  • – Form des Schaums
  • – Lage des Schaums
  • – Druck und/oder Volumenstrom des Schutzgases
  • – Blasenbildungsrate in der Schmelzwanne
  • – Rührerdrehzahl
  • – Sauerstoffpartialdruck an Edelmetallbauteilen.
Because the context of the glass quality and the controlled variables as well as various influencing parameters can be controlled with the regulation according to the invention, the method according to the invention makes it possible to control the complex variable "quality". The glass quality will depend on the type of glass and / or the plant for melting and / or refining glass as a function of at least one of the consequences determined by the controlled variables: volumetric number of bubbles, bubble size distribution and content of dissolved gases in the glass melt. For this purpose, at least one first detection device is provided for the control device, which detects at least one controlled variable, in particular one of said control variables. By detecting the control variables, the setpoint values are predetermined for the control device. For feeding the actual values into the control, the control device provides a second detection device which can detect at least one process variable, in particular one of the following process variables:
  • - temperature
  • - atmospheric residual pressure in the refining chamber
  • - Heating capacity
  • - Heating power in upstream and / or downstream process steps
  • - Mixture moisture
  • - Mixed situation
  • - Mixture form
  • - Volume flow through the glass nozzles
  • - Glass level in the melting tank and / or in the refining tank and / or in the gutter and / or in the agitating crucible
  • - Viscosity of the glass
  • - Throughput of the glass
  • - Partial oxygen pressure of the glass
  • - Water content of the glass
  • - Oxygen partial pressure of the exhaust gas
  • - Furnace pressure in the melting tank
  • - foam height
  • - Shape of the foam
  • - Location of the foam
  • - Pressure and / or flow rate of inert gas
  • - Blistering rate in the melting tank
  • - Stirrer speed
  • - Partial oxygen pressure on precious metal components.

Zum Umwandeln der erfassten Größe in ein Signal sieht die Erfindung zumindest eine erste Verarbeitungseinrichtung vor, in welcher zumindest eine der Prozessgrößen verarbeitet werden kann. Ein Vergleich mit korrespondierenden Werten, die zum Beispiel an anderen Orten ermittelt wurden, ermöglicht zudem eine Überwachung des Prozesses.To the Convert the detected size into Signal sees the invention at least a first processing device before, in which at least one of the process variables can be processed. A comparison with corresponding values, for example In addition, it allows monitoring of the process.

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung ist des weiteren durch zumindest eine erste Ausgabeeinrichtung gekennzeichnet, welche zumindest eine der Prozessgrößen ausgeben kann. Auf diese Weise kann das Signal weitergeleitet werden, und es besteht die Möglichkeit zur Abfrage des weitergeleiteten Wertes, so dass durch den Vergleich des weitergeleiteten verarbeiteten mit dem erfassten Wert eine Kontrollmöglichkeit für das Zusammenwirken der Erfassungs-, Verarbeitungs- und der Ausgabeeinrichtung gegeben ist.The Control device according to the invention is further characterized by at least a first output device, which can output at least one of the process variables. To this Way, the signal can be forwarded, and there is the possibility to query the forwarded value, so by comparing the forwarded processed with the detected value a control option for the interaction the detection, processing and output device given is.

Um die interessierenden Größen auf besonders einfache Weise erfassen zu können, sieht die erfindungsgemäße Regelvorrichtung vor, dass die Erfassungseinrichtung zumindest eine Messeinrichtung zum Messen zumindest einer Regel-, Prozess- oder Stellgröße aufweist.Around the sizes of interest to be able to detect a particularly simple manner, sees the control device according to the invention in that the detection device has at least one measuring device for measuring at least one control, process or manipulated variable has.

Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Regelvorrichtung für diverse Anlagen nutzbar, insbesondere bietet die Erfindung die Möglichkeit, die Regelvorrichtung mit einer aus folgenden Komponenten beliebig aufgebauten Regelstrecke zu benutzen: Die Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas kann eine Einlegemaschine, eine Schmelzwanne, einen Ofen, eine Läuterkammer, einen Läutertiegel, ein Steigrohr, eine waagerechte Läuterkammer, ein Fallrohr, einen Konditionierungsteil, eine Einrichtung zum Eindüsen oberflächenaktiver Substanzen, eine Einrichtung zum Einbringen von Schutzgas, ein Homogenisierungssystem, einen Speiser, eine Einrichtung für die Heißformgebung, ein kaltes Ende, eine Blasdüse, eine Pumpe sowie einen Rührer umfassen.advantageously, is the control device according to the invention for various Plants usable, in particular the invention offers the possibility the control device with one of the following components constructed arbitrarily Controlled system to use: The plant for melting and / or refining Glass can be an insertion machine, a melting tank, an oven, a refining, a chaplet, a riser, a horizontal refining chamber, a downpipe, a Conditioning part, a device for injecting surface-active substances, a Device for introducing inert gas, a homogenization system, a feeder, a device for hot forming, a cold end, a blowing nozzle, a pump and a stirrer include.

Die erfindungsgemäße Messeinrichtung kann an zumindest einem der folgenden Orte angeordnet sein: Schmelzwanne, Läuterkammer, Läutertiegel, Steigrohr, waagerechte Läuterkammer, Fallrohr, Konditionierungsteil, Homogenisierungssystem, Speiser, Einrichtung für die Heißformgebung oder kaltes Ende. Die Position der Messeinrichtung ist also vorteilhafterweise variabel, so dass mehrere Messeinrichtungen zur ortsaufgelösten Regelung möglich sind. Solange an einem der genannten Orte ein Mindestmaß an Information ermittelt wird, ist die weitere Messdatenerfassung in keiner Weise beschränkt.The Measuring device according to the invention may be arranged at at least one of the following locations: melting tank, refining, refining crucible, Riser, horizontal refining chamber, Downpipe, conditioning part, homogenization system, feeder, Facility for the hot forming or cold end. The position of the measuring device is thus advantageously variable, allowing multiple measuring devices for spatially resolved control possible are. As long as at one of these places a minimum of information is determined, the further measurement data acquisition in any way limited.

Zum Einstellen zumindest einer Stellgröße sieht die erfindungsgemäße Regelvorrichtung des weiteren eine Einstelleinrichtung vor. Damit wird ermöglicht, bereits mit einer einzigen Einstelleinrichtung ein ggfs. auf komplexe Weise in der Regeleinrichtung ermitteltes Regelziel, nämlich die eine Stellgröße, in den Prozess rückzukoppeln und so die eigentliche Regelung vorzunehmen.To the Adjusting at least one manipulated variable sees the control device according to the invention furthermore, an adjusting device. This will allow already with a single adjustment if necessary. on complex Way in the control device determined control target, namely the a manipulated variable in the Feed back process and so make the actual regulation.

Ebenso wie die Position der Messeinrichtung ist die Position der Einstelleinrichtung variabel, so dass bei räumlich großer Ausdehnung der Regelstrecke ein Einkoppeln der Stellgröße an mehreren Stellen möglich ist. Erfindungsgemäß ist die Einstelleinrichtung an zumindest einem der folgenden Orte vorgesehen: Schmelzwanne, Läuterkammer, Läutertiegel, Steigrohr, waagerechte Läuterkammer, Fallrohr, Konditionierungsteil, Homogenisierungssystem, Speiser oder Einrichtung für die Heißformgebung. Die bisher beschriebene Regelung detektiert die Stellgrößen mittelbar aus Abweichungen der Soll- von den Istwerten. Davon unabhängig sieht die Erfindung eine weitere Kontrollmöglichkeit für die Stellgrößen vor, indem in einer dritten Erfassungseinrichtung zumindest eine der folgenden Stellgrößen direkt erfasst werden kann:

  • – Wasserzugabemenge in das Gemenge
  • – Wassereindüsungsmenge in die Oberofenatmosphäre
  • – Oxidationsmittelzumischungsmenge für fossile Brennstoffe
  • – Volumenstrom durch die Blasdüsen
  • – Verhältnis zwischen Brennstoff und Oxidationsmittel
  • – Position und/oder Taktzahl und/oder Pausenzeiten und/oder Stoffmenge pro Takt der Einlegemaschine
  • – Volumenstrom und/oder Zusammensetzung der Eindüsung oberflächenaktiver Substanzen
  • – Leistungsdichte im Schaum
  • – Durchsatz des Glases
  • – Saugleistung der Pumpen
  • – Leckraten
  • – Höhe der Läuterbank
  • – Heizleistung
  • – Druck und/oder Volumenstrom des Schutzgases
  • – Rührerdrehzahl
  • – Gaszusammensetzung an der glasabgewandten Oberfläche von Edelmetallbauteilen.
As well as the position of the measuring device, the position of the adjusting device is variable, so that in spatially large extent of the controlled system coupling of the manipulated variable in several places is possible. According to the invention, the adjusting device is provided at at least one of the following locations: melting tank, refining chamber, refining crucible, riser pipe, horizontal fining chamber, downpipe, conditioning part, homogenizing system, feeder or device for hot forming. The regulation described so far detects the manipulated variables indirectly from deviations of the setpoint values from the actual values. Irrespective of this, the invention provides a further possibility of checking the manipulated variables, in that at least one of the following manipulated variables can be detected directly in a third detection device:
  • - Addition of water in the mixture
  • - Water injection amount in the upper furnace atmosphere
  • - Oxidant mixing rate for fossil fuels
  • - Volume flow through the blowing nozzles
  • - Ratio between fuel and oxidant
  • - Position and / or number of cycles and / or pauses and / or amount of substance per cycle of the insertion machine
  • - Volume flow and / or composition of the injection of surface-active substances
  • - Power density in the foam
  • - Throughput of the glass
  • - Suction power of the pumps
  • - Leak rates
  • - Height of the refining bank
  • - Heating capacity
  • - Pressure and / or flow rate of inert gas
  • - Stirrer speed
  • - Gas composition on the glass-facing surface of precious metal components.

In zumindest einer zweiten Verarbeitungseinrichtung kann zumindest eine der Stellgrößen verarbeitet werden. Damit wird ein Vergleich mit korrespondierenden Werten, z.B. an anderen Messorten möglich, und die Stellgröße selbst kann somit abgeglichen werden.In at least one second processing device can at least one of the manipulated variables are processed. Thus, a comparison with corresponding values, e.g. at other measuring locations possible, and the manipulated variable itself can thus be adjusted.

In zumindest einer zweiten Ausgabeeinrichtung kann zumindest eine der Stellgrößen ausgegeben werden. Analog zu der ersten Ausgabeeinrichtung zur Ausgabe einer Prozessgröße ist so die Möglichkeit für das Weiterleiten des Signals und für eine Abfrage des weitergeleiteten Signals gegeben, so dass eine Kontrolle der Regelung vorgenommen werden kann.In at least one second output device can be at least one of Manipulated variables are output. Analogous to the first output device for outputting a process variable is so the possibility for the Forward the signal and for given a query of the forwarded signal, so that a Control of the scheme can be made.

Die Regelvorrichtung umfasst des weiteren eine Kompensationseinrichtung, welche den Einfluss von Störgrößen wie insbesondere Tag-/Nachtschwankungen, Luftdruckschwankungen, Luftfeuchteschwankungen auf die Stellgrößen und/oder Regelgrößen kompensieren kann. Damit sieht die Erfindung eine besonders einfache Möglichkeit zum Entlasten der Regelvorrichtung vor, indem Störgrößen aus der Umgebung herausgefiltert werden. Die Regelung muss also nicht auf derartige ungewisse, schwierig zu kalkulierende Schwankungen ausgelegt sein. Daher bietet die Erfindung die Möglichkeit für eine feinere Abstimmung der Regelung, die demzufolge genauer ist.The Control device further comprises a compensation device, which the influence of disturbances like especially day / night fluctuations, barometric pressure fluctuations, humidity fluctuations the manipulated variables and / or Compensate control variables can. Thus, the invention provides a particularly simple way for relieving the control device by filtering out disturbances from the environment become. The scheme does not have to be such uncertain, difficult be designed to be calculated fluctuations. Therefore, the invention offers the possibility for one finer tuning of the scheme, which is therefore more accurate.

Neben dem Erfassen von Sollwerten aus dem Prozess kann der Messaufwand durch Vergabe von festen Sollwerten reduziert werden. Die Regelung kann dabei über verschiedene Parameter an unterschiedliche Strategien angepasst werden, ohne dass die Regelvorrichtung selbst in ihrem Aufbau verändert werden muss. Dafür sieht die Erfindung in besonders einfacher Weise eine Archivierungseinrichtung vor, welche die Sollwerte für Regelgrößen und/oder Parameter der Regeleinrichtung archivieren kann. Diese gespeicherten Sollwerte werden ebenfalls mit Istwerten über die verschiedenen Regelkreisebenen hinweg verknüpft, so dass sie in gleicher Weise wie die erfassten Sollwerte in der Regelvorrichtung verarbeitet werden können.Next the acquisition of setpoints from the process, the measurement effort be reduced by assigning fixed setpoints. The regulation can over it different parameters adapted to different strategies be changed without the control device itself in their construction got to. Therefore sees the invention in a particularly simple way an archiving device before, which the setpoints for Controlled variables and / or Can archive parameters of the control device. These saved Setpoints also become with actual values over the different control loops levels linked, so that they work in the same way as the detected setpoints in the Regulating device can be processed.

Mittels einer Eingabeeinrichtung kann das aktuelle Produktionsziel eingegeben werden. Dieses Erfassen der unmittelbaren Zielgröße ermöglicht zum einen eine Auswertung im Hinblick auf die tatsächliche Realisierung des angedachten Regelziels durch einen Vergleich des eingegebenen aktuellen Produktionsziels mit dem Ergebnis der Produktion und damit ggfs. eine Anpassung der Regelung, falls Abweichungen vorliegen. Zum anderen können verschieden Prozessziele ausgewählt werden, so dass die Regelung variabel auf verschiedene Anforderungen eingestellt werden kann, ohne die Regelvorrichtung oder das zugrundeliegende Verfahren selbst ändern zu müssen.By means of an input device, the current production target can be entered. This detection of the immediate target size on the one hand allows an evaluation with regard to the actual realization of the planned control target by comparing the input current production target with the result of the production and thus, if necessary, an adjustment of the control, if there are deviations. On the other hand, different process objectives can be selected, so that the control variable to ver various requirements can be set without having to change the control device or the underlying method itself.

In dieser Hinsicht bietet die Erfindung den großen Vorteil, zielorientierte Werte fest speichern zu können, indem die Archivierungseinrichtung die Sollwerte für die Regelgrößen und/oder die Parameter der Regeleinrichtungen entsprechend des aktuellen Produktionsziels archivieren kann.In In this respect, the invention offers the great advantage, goal-oriented To be able to save values by the archiving device, the setpoint values for the controlled variables and / or the parameters of the control devices according to the current Can archive production target.

Weil die erfindungsgemäße Regelvorrichtung, wie oben beschrieben, äußerst variabel einsetzbar ist, kann die Regelung in verschiedenen Ausführungen der Anlage eingesetzt werden, zum Beispiel in einer Vorrichtung zum Schmelzen und/oder Läutern, in einem Unterdruckschmelz- und/oder -läuteraggregat in einer hochfrequenzbeheizbaren Schmelz- und/oder Läuteranlage oder in einer direkt elektrisch beheizbaren Schmelz- und/oder Läuteranlage.Because the control device according to the invention, as described above, extremely variable can be used, the scheme in different versions the system are used, for example in a device for melting and / or refining, in a low-pressure melting and / or annealing unit in a high frequency heated Melting and / or Läuteranlage or in a directly electrically heated melting and / or Läuteranlage.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient nicht nur, wie oben beschrieben, der Ausführung des erfindungsgemäßen Regelkonzepts in der Regelvorrichtung, sondern auch der Bewertung der Regelbarkeit und des Regelverhaltens der Produktionsanlage sowie ihrer Stabilität bereits in der Designphase der Anlage. Dies wird dadurch erreicht, dass das Betriebsverhalten der Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas durch Simulationsrechnungen ermittelt und/oder simuliert wird. Durch das Erstellen eines Simulationsmodells der realen Produktionsanlage kann dann durch Analyse der Simulationsrechnungen das Regelverhalten einzelner Komponenten und/oder des gesamten Systems in einfacher Weise abgeleitet werden. Somit bietet die Erfindung die Möglichkeit, die Regelung bereits im voraus auf die Realität des Prozesses abzustimmen.The inventive method not only serves, as described above, the execution of the control concept according to the invention in the control device, but also the evaluation of controllability and the control behavior of the production plant and its stability already in the design phase of the plant. This is achieved by that the operating behavior of the plant for melting and / or refining Glass is determined by simulation calculations and / or simulated. By creating a simulation model of the real production plant can then by analyzing the simulation calculations the control behavior individual components and / or the whole system in a simpler way Be deduced way. Thus, the invention offers the possibility Align the scheme in advance with the reality of the process.

Das Ergebnis der Simulation kann dabei zum Bestimmen des Regelverhaltens zumindest einer Prozessebene herangezogen werden. Gegenüber dem rein empirischen Vorgehen des Abstimmens der Regelung kann auf diese Weise eine zuverlässige Abstimmung mit deutlich weniger Iterationsschritten zum Anpassen der Parameter vorgenommen werden. Abweichungen von vorgegebenen Sollwerten können frühzeitig erkannt und entsprechend des Abweichungsgrades nach glas- und/oder prozessabhängigen Gewichtungsvorschriften gegengesteuert werden (statistische Prozesskontrolle).The Result of the simulation can be used to determine the control behavior at least one process level are used. Compared to the purely empirical approach of tuning the scheme can be based on this Way a reliable Voting with significantly less iteration steps to adjust the Parameters are made. Deviations from predefined setpoints can early recognized and according to the degree of deviation after glass and / or process-dependent Weighting regulations are counteracted (statistical process control).

Eine derartige Abstimmung kann erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise besonders schnell geschehen, indem für zumindest eine Prozessebene aus dem Ergebnis der Simulation zum Bestimmen des Regelverhaltens ein Modell zur Regelung in Echtzeit abgeleitet wird.A Such tuning can according to the invention in an advantageous manner especially done quickly by for at least one process level from the result of the simulation for Determining the control behavior a real-time control model is derived.

Um die Möglichkeit zum schnellen Abstimmen mit deutlich weniger Iterationsschritten für das erfindungsgemäße Verfahren umfangreich zu nutzen, sieht die Erfindung weitere Möglichkeiten vor: so kann das Ergebnis der Simulation zum Bestimmen des Regelverhaltens der gesamten Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas herangezogen werden. Gleichzeitig ist jedoch auch die Möglichkeit gegeben, zum Ermitteln der zumindest einen Stellgröße aus zumindest einem Sollwert und zumindest einem Istwert eine empirisch entwickelte Vorschrift anzuwenden. In vorteilhafter Weise wird die Stellgröße in dem erfindungsgemäßen Verfahren aus zumindest einem Sollwert und zumindest einem Istwert unter Heranziehen einer auf einem phänomenologischen Modell basierenden Vorschrift ermittelt. Zum Ermitteln der Stellgröße kann des weiteren eine auf einem chemischen und/oder physikalischen Modell basierende Vorschrift angewendet werden. Zudem ist es möglich, eine Vorschrift anzuwenden, welche aus einer Kombination einer empirisch entwickelten Vorschrift und/oder einer auf einem phänomenologischen Modell basierenden Vorschrift und/oder einer auf einem chemischen und/oder physikalischen Modell basierenden Vorschrift entwickelt wird.Around the possibility for quick tuning with significantly less iteration steps for the inventive method to use extensively, the invention sees further possibilities before: the result of the simulation can be used to determine the control behavior the entire plant used for melting and / or refining of glass become. At the same time, however, the possibility exists to determine the at least one manipulated variable from at least a setpoint and at least one actual value an empirically developed To apply the rule. Advantageously, the manipulated variable in the inventive method from at least one setpoint and at least one actual value using one on a phenomenological Determined model-based regulation. To determine the manipulated variable can another one on a chemical and / or physical model are applied. It is also possible to have one To apply a rule which consists of a combination of an empirical developed prescription and / or one on a phenomenological Model-based prescription and / or one based on a chemical and / or physical model-based prescription becomes.

Indem in jedem Regelkreis die Parameter der Vorschriften zum Bestimmen der zumindest einen Stellgröße anhand eines Vergleichs mit den Prozessdaten an die momentanen Gegebenheiten angepasst werden, wird auf einfache Weise der Vorteil geschaffen, dass die Regelung variabel auf die momentanen Gegebenheiten reagiert.By doing in each control loop, the parameters of the regulations for determining the at least one manipulated variable based a comparison with the process data to the current conditions adjusted, the advantage is easily created, that the regulation reacts variably to the current conditions.

Die für den Vergleich herangezogenen Prozessdaten können aus der laufenden Produktion abgeleitet werden. Damit kann die Regelung mit einem Prozessleitsystem gekoppelt werden; dies ist besonders vorteilhaft, da die erforderlichen Daten in dem Prozessleitsystem bereits zur Verfügung stehen. Die erfindungsgemäße Regelung ist jedoch nicht auf das Vorhandensein eines Prozessleitsystems angewiesen: die für den Vergleich herangezogenen Prozessdaten können auch in Experimenten ermittelt werden.The for the Comparison used process data can from the current production be derived. This allows the control with a process control system be coupled; This is particularly advantageous as the required Data already available in the process control system. The regulation according to the invention However, this is not due to the existence of a process control system instructed: the for The process data used for the comparison can also be determined in experiments become.

In der bisherigen Beschreibung wurde der Fall betrachtet, dass die erfindungsgemäße Regelvorrichtung bzw. das Verfahren für die Regelung der Glasqualität bei einem vorgegebenen Prozessziel eingesetzt wird. Die Erfindung bietet darüber hinaus jedoch die Möglichkeit, neben der Glasqualität den Wechsel der Produktionsparameter zu regeln. Auf diese Weise kann mit der Erfindung auch ein zuverlässiger Produktwechsel automatisiert durchgeführt werden.In the previous description, the case was considered that the control device according to the invention or the method for the regulation of the glass quality is used for a given process goal. However, the invention also offers the possibility, in addition to the glass quality, the change of Pro to regulate production parameters. In this way, with the invention, a reliable product change can be carried out automatically.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben. Dieselben Bauteile werden auf allen Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.The The invention will be described below with reference to the accompanying drawings described in more detail. The same components will be on all drawings marked with the same reference numerals.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematische Darstellung einer Regelung gemäß DIN 19226, 1 schematic representation of a regulation according to DIN 19226,

2 schematische Darstellung einer Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas, 2 schematic representation of a plant for melting and / or refining glass,

3 Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Regelung, 3 Flow chart of the control according to the invention,

4 Prinzipskizze eines Läuteraggregates, 4 Schematic diagram of a refining unit,

5 schematische Darstellung einer Absolutdruckregelung, 5 schematic representation of an absolute pressure control,

6 schematische Darstellung einer Differenzdruckregelung, 6 schematic representation of a differential pressure control,

7 schematische Darstellung einer Glasstandsregelung, 7 schematic representation of a glass level control,

8 Flussdiagramm für die Regelung der Unterdruckäuterung, 8th Flow chart for the control of the vacuum fermentation,

9 Flussdiagramm für die Regelung der Hochfrequenzläuterung. 9 Flowchart for the regulation of high frequency refining.

Aus 2 ist ein allgemeines Schema für eine Anlage 500 zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas zu entnehmen. Die Anlage 500 besteht aus einer Schmelzwanne 510, einer Läuterwanne 520 und einer Rinne 530. Die abgebildete Anlage 500 weist eine separate Schmelzwanne 510 und Läuterwanne 520 auf; prinzipiell können jedoch beide auch zu einer Wanne zusammengefaßt sein oder sich in weitere Abschnitte gliedern. Als Ausgangsmaterial für die herzustellende möglichst blasenfreie Glasschmelze 600 wird das Gemenge 650 wird in die Schmelzwanne 510 aufgegeben. In der Schmelzwanne 510 schmilzt das Gemenge 650 ein; so daß die Glasschmelze 600 gebildet wird. Die Schmelze 600 gelangt im weiteren Verlauf in die Läuterwanne 520, in der das Entfernen der Blasen aus der Glasschmelze 600 durchgeführt wird. Die geläuterte Glasschmelze 600 wird über die Rinne 530 der weiteren Verarbeitung zugeführt.Out 2 is a general scheme for a facility 500 for melting and / or refining of glass. The attachment 500 consists of a melting tank 510 , a lauter tub 520 and a gutter 530 , The pictured plant 500 has a separate melting tank 510 and lauter tub 520 on; in principle, however, both may also be combined to a tub or divide into other sections. As starting material for the produced as possible bubble-free glass melt 600 is the mixture 650 gets into the melting tank 510 given up. In the melting tank 510 melts the mixture 650 one; so that the glass melt 600 is formed. The melt 600 arrives later in the lauter tub 520 in which removing the bubbles from the molten glass 600 is carried out. The purified glass melt 600 gets over the gutter 530 supplied for further processing.

In 3 ist der allgemeine Ablauf einer Regelung gemäß der Erfindung dargestellt. Die oben beschriebene Anlage zum Läutern und/oder Schmelzen von Glas bildet eine Regelstrecke. Die Regelgrößen, Prozessgrößen sowie ggfs. Stellgrößen können an verschiedenen Orten der Regelstrecke erfasst werden. Dazu ist die Regelstrecke mit zumindest einer Messeinrichtung 13 versehen. Der Messeinrichtung 13 kann eine Kompensationseinrichtung 14 zum Eliminieren von äußeren Einflüssen vorgeschaltet sein.In 3 the general sequence of a control according to the invention is shown. The plant described above for refining and / or melting glass forms a controlled system. The controlled variables, process variables and, if applicable, manipulated variables can be recorded at different locations of the controlled system. For this purpose, the controlled system with at least one measuring device 13 Mistake. The measuring device 13 may be a compensation device 14 be preceded to eliminate external influences.

Die von der Messeinrichtung 13 bestimmten Größen werden von Erfassungseinrichtungen 10, 11, 12 aufgenommen. Mit einer Erfassungseinrichtung 10 werden Regelgrößen, also Sollwerte, erfasst. Mit einer weiteren Erfassungseinrichtung 11 werden Prozessgrößen erfasst, die in einer Verarbeitungseinrichtung 21 verarbeitet und dann mittels einer Ausgabeeinrichtung 31 ausgegeben werden können. In einer weiteren Erfassungseinrichtung 12 können direkt Stellgrößen erfasst, in einer Verarbeitungseinrichtung 22 weiterverarbeitet und über eine Ausgabeeinrichtung 32 ausgegeben werden.The of the measuring device 13 Certain sizes are used by detection devices 10 . 11 . 12 added. With a detection device 10 Controlled variables, ie setpoints, are recorded. With another detection device 11 Process variables are recorded in a processing device 21 processed and then by means of an output device 31 can be issued. In another detection device 12 can directly detect manipulated variables in a processing device 22 further processed and via an output device 32 be issued.

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung 1 umfasst eine Regeleinrichtung auf einer hohen Ebene 50, sowie eine Regeleinrichtung auf einer niedrigen Ebene 60. Die erfassten Sollwerte und Istwerte werden in einer Verknüpfungseinrichtung 70 über die Regelkreisebenen hinweg miteinander verknüpft. Der Regeleinrichtung auf hoher Ebene 50 können dabei die Soll- und Istwerte so zugeführt werden, dass in der Regeleinrichtung 50 Stellgrößen ermittelt werden, die über eine Vorgabeeinrichtung 55 ausgegeben werden können. Die Regeleinrichtung auf hoher Ebene 50 umfasst des weiteren eine weitere Vorgabeeinrichtung 56, wobei mittels der Vorgabeeinrichtung 56 aus den an die Regeleinrichtung auf hoher Ebene 50 weitergeleiteten Soll- und Istwerten Sollwerte für eine Regeleinrichtung auf niedriger Ebene 60 weitergegeben werden. Aus Soll- und Istwerten, die die Regeleinrichtung auf niedriger Ebene 60 von der Verknüpfungseinrichtung 70 erhält und/oder aus Sollwerten, die die Regeleinrichtung auf niedriger Ebene 60 von der Regeleinrichtung auf hoher Ebene 50 über die Vorgabeeinrichtung 56 erhält, werden in der Regeleinrichtung auf niedriger Ebene 60 Stellgrößen ermittelt.The control device according to the invention 1 includes a control device at a high level 50 , as well as a low level controller 60 , The acquired setpoints and actual values are in a linking device 70 linked together via the control circuit levels. The high-level control device 50 In this case, the desired and actual values can be supplied in such a way that in the control device 50 Manipulated variables are determined, which via a default device 55 can be issued. The high-level control device 50 further includes another default device 56 , wherein by means of the default device 56 from the to the high level control device 50 forwarded setpoints and actual values Setpoints for a low-level control device 60 be passed on. From setpoints and actual values, which the control device at low level 60 from the linking device 70 receives and / or from setpoints, which the control device at low level 60 from the high-level control device 50 via the default facility 56 receives are in the low-level control device 60 Control values determined.

Die Regelvorrichtung 1 umfasst des weiteren eine Eingabevorrichtung 95. Über die Eingabevorrichtung 95 können Prozessziele eingegeben werden, die in der Archivierungseinrichtung 90 gespeichert werden. In Abhängigkeit von den Prozesszielen können von der Archivierungseinrichtung zudem Sollwerte und Parameter für die Regeleinrichtungen zur Verfügung gestellt werden. Neben den, wie oben geschildert, erfassten Sollwerten werden in der Verknüpfungseinrichtung 70 auch archivierte Sollwerte aus der Archivierungseinrichtung 90 verarbeitet. Die Parameter, die in den Regeleinrichtungen 50 und 60 der Regelvorrichtung 1 herangezogen werden, werden diesen Regeleinrichtungen 50 und 60 von der Archivierungseinrichtung 90 in Abhängigkeit von dem in die Eingabeeinrichtung 95 eingegebenen Prozessziel zur Verfügung gestellt.The control device 1 further comprises an input device 95 , About the input device 95 Process objectives can be entered in the archiving facility 90 get saved. Depending on the process objectives, setpoints and parameters for the control devices can also be made available by the archiving device. In addition to the, as described above, detected setpoints are in the linking device 70 also archived setpoints from the archiving facility 90 processed. The parameters used in the control devices 50 and 60 the control device 1 be used, these control devices 50 and 60 from the archiving device 90 depending on the input device 95 provided process target.

In der Regelvorrichtung werden also auf unterschiedliche Weise, je nach den jeweiligen Anforderungen, Stellgrößen aus erfassten und/oder archivierten Sollwerten bzw. Istwerten ermittelt. Die Stellgrößen werden mit Hilfe einer Einstelleinrichtung 80 in die Komponenten der Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas 2 zurückgekoppelt.In the control device, manipulated variables from detected and / or archived setpoint values or actual values are thus determined in different ways, depending on the respective requirements. The manipulated variables are determined by means of an adjustment device 80 in the components of the plant for melting and / or refining glass 2 fed back.

Die erfindungsgemäße Regelung kann in unterschiedlichen Prozessen eingesetzt werden. Im Folgenden werden wichtige Gesichtspunkte einer erfindungsgemäßen Prozessführung dargestellt, bevor im Einzelnen auf verschiedene Ausführungsbeispiele eingegangen wird.The control according to the invention can be used in different processes. Hereinafter important aspects of a process according to the invention are presented, before going into detail on various embodiments becomes.

Bereits bei der Konzipierung einer Unterdruckläuteranlage muss bewertet werden, in welchem Umfang eine deutliche Absenkung des Restgasgehaltes zusätzlich zur Beseitigung der Blasen erreicht werden soll. Ist eine stärkere Verringerung des Restgasgehaltes gewünscht, wird man bevorzugt eine Trennung der Prozessschritte anstreben. Als generelle Leitlinie dient die Vorstellung, dass die Glasschmelze möglichst nicht in Schaum oder Vorstufen davon umgewandelt werden darf. Ansonsten ist die Rückführung von Schaum in eine homogene Schmelze sehr zeitaufwendig. Auch die Glasbadoberfläche sollte möglichst wenig von Schaum bedeckt sein, um den Gasaustausch an der Glasbadoberfläche zu erleichtern. Des weiteren ist zu beachten, dass der niedrigste einzustellende Atmosphärendruck durch den Dampfdruck der flüchtigsten Glaskomponente bestimmt wird. Im allgemeinen wird man daher den Druck bei ca. 1500°C beispielsweise nicht wesentlich unter 100 mbar absenken.Already in the design of a vacuum clarifier plant must be assessed to what extent a significant reduction of the residual gas content in addition to Elimination of the bubbles should be achieved. Is a greater reduction the residual gas content desired, it will be preferable to seek a separation of the process steps. As a general guideline serves the idea that the molten glass preferably should not be converted into foam or precursors thereof. Otherwise is the repatriation of Foam in a homogeneous melt very time consuming. Also, the glass surface should be preferably be little covered with foam to facilitate gas exchange at the glass surface. It should also be noted that the lowest atmospheric pressure by the vapor pressure the most fleeting Glass component is determined. In general, therefore, one becomes the Pressure at approx. 1500 ° C For example, do not lower significantly below 100 mbar.

Einer der wichtigsten Auslegungsparameter ist die Druck-Zeitkurve p(t), die von einem Volumenelement der Glasschmelze durchlaufen wird. Die Zeit t zum Erreichen des Restdruckes pR auf einer Druckabsenkstrecke 1 ist bei einem Durchsatz ṁ einer Querschnittsfläche A und der Dichte ρ der Schmelze gegeben durch

Figure 00250001
One of the most important design parameters is the pressure-time curve p (t), which is traversed by a volume element of the molten glass. The time t to reach the residual pressure p R on a Druckabsenkstrecke 1 is given by a throughput ṁ a cross-sectional area A and the density ρ of the melt
Figure 00250001

In dieser Zeit wird der Luftdruck vom Atmosphärendruck pA auf den Restdruck pR abgesenkt.During this time, the air pressure is lowered from the atmospheric pressure p A to the residual pressure p R.

Die Druck-Zeitkurve ist so einzustellen, dass auf dem Weg zum Restdruck kein Schaum im Volumen des Zuleitungsrohres entsteht. Dazu müssen bei vorgegebenen Massendurchsatz ṁ die Länge der Druckabsenkstrecke 1 und/oder die Querschnittsfläche A vergrößert werden. Darüber hinaus muss in dem Aggregatteil, der zur Blasenbeseitigung dient, dafür Sorge getragen werden, dass keine neuen Blasen erzeugt werden, sondern nur noch die vorhandenen Blasen vergrößert werden und diese leicht aus der Schmelze entweichen können.The pressure-time curve should be adjusted so that no foam is formed in the volume of the supply pipe on the way to the residual pressure. For this purpose, at given mass flow rate ṁ the length of the pressure drop section 1 and / or the cross-sectional area A are increased. In addition, care must be taken in the unit part, which serves to eliminate bubbles, that no new bubbles are generated, but only the existing bubbles are enlarged and these can easily escape from the melt.

Am Eintritt des Glases in ein Läuteraggregat, insbesondere in ein Unterdruckläuteraggregat sollten folgende Zustandsgrößen gemessen werden oder bekannt sein:

  • – Volumendichte der Blasen
  • – Größenverteilung der Blasen
  • – Zusammensetzung der Blasen
  • – Konzentration bzw. Partialdrücke der in der Schmelze gelösten Gase
  • – Konzentration des Läutermittels
  • – Temperatur des Glases
  • – Viskosität des Glases
  • – Durchsatz
  • – zeitlicher Verlauf des Druckabfalls.
The following state variables should be measured or known at the inlet of the glass into a refining aggregate, in particular into a vacuum-pressure aggregate:
  • - Volume density of the bubbles
  • - Size distribution of the bubbles
  • - Composition of the bubbles
  • - Concentration or partial pressures of dissolved gases in the melt
  • - Concentration of the refining agent
  • - temperature of the glass
  • - Viscosity of the glass
  • - Throughput
  • - time course of the pressure drop.

Beim Eintritt in eine Unterdruckläuteranlage muss die Blasendichte innerhalb bestimmter Bereiche liegen: ist die Blasendichte zu hoch, besteht die Gefahr der Schaumbildung im Steigrohr. Andererseits darf die Blasendichte nicht zu gering sein, da sonst keine nennenswerte Entgasung erreicht werden kann.At the Entry into a vacuum pressure system the bubble density must be within certain ranges: is the bubble density too high, there is a risk of foaming in the Riser. On the other hand, the bubble density must not be too low, otherwise no appreciable degassing can be achieved.

Beim Durchlaufen des Glases durch ein Unterdruckläuteraggregat verringert sich im Laufe der Zeit der Umgebungsdruck auf den eingestellten Restdruck (Vakuum), wobei die in der Schmelze vorhandenen Blasen stark aufgebläht werden können. Die Blasenvergrößerung f als Verhältnis des Anfangsradius rA zum Endradius rR beim Restdruck pR ist gegeben durch

Figure 00260001
When passing through the glass by a Unterdruckerzeugaggregat reduced over time, the ambient pressure to the set residual pressure (vacuum), wherein the existing bubbles in the melt can be greatly inflated. The bubble enlargement f as the ratio of the initial radius r A to the final radius r R at the residual pressure p R is given by
Figure 00260001

Dabei bezeichnen:

rA:
Anfangsradius
rR:
Endradius
f:
Blasenvergrößerung
die durch die isotherme Vergrößerung
Figure 00270001
Where:
r A :
initial radius
r R :
end radius
f:
bladder augmentation
by the isothermal enlargement
Figure 00270001

Dabei bezeichnen:

fBM:
isotherme Vergrößerung
pA:
Atmosphärendruck
pR:
Restdruck
und durch die im allgemeinen wesentlich wichtigere Vergrößerung fDiff » fBM durch Diffusion von Gasen aus der Schmelze. Je nach Betrag der oben eingeführten Variablen, insbesondere aber bei zu hoher Blasendichte und Temperatur bzw. bei niedriger Viskosität, kann die Blasenvergrößerung so stark sein, dass die Schmelze in eine schaumartige Struktur umgewandelt werden kann. Außerdem wird durch eine geringe Viskosität die Blasenneubildung erleichtert. Dieser im allgemeinen unerwünschte Zustand kann bei einer gegebenen Aggregatform dadurch kontrolliert werden, dass man den Durchsatz oder die Glastemperatur absenkt.Where:
f BM :
isothermal magnification
p A :
atmospheric pressure
p R :
residual pressure
and by the generally much more important magnification f Diff »f BM by diffusion of gases from the melt. Depending on the amount of the variables introduced above, but especially if the bubble density and temperature or low viscosity are too high, the bubble enlargement can be so strong that the melt can be converted into a foam-like structure. In addition, the new blistering is facilitated by a low viscosity. This generally undesirable condition can be controlled for a given aggregate form by lowering the throughput or glass transition temperature.

Im Unterdruckläuteraggregat müssen folgende Größen gemessen werden oder bekannt sein:

  • – Restdruck der Atmosphäre
  • – Glasbadtiefe
  • – Schaumhöhe
  • – Temperatur des Glases
  • – Viskosität des Glases
  • – Rate verdampfender Glasbestandteil
The following parameters must be measured or known in the vacuum pressure generator:
  • - residual pressure of the atmosphere
  • - Glass bath depth
  • - foam height
  • - temperature of the glass
  • - Viscosity of the glass
  • - Rate vaporizing glass component

Da je nach Glasart, Temperatur und Unterdruck nur eine begrenzte Anzahl von Blasen die Glasbadoberfläche hinreichend schnell verlassen kann, kann sich Schaum bilden. Insbesondere der Prozess zur Reduzierung des Gasgehaltes muss so geregelt werden, dass die Schaumentstehungsrate und die Schaumvernichtungsrate zu möglichst geringen und stabilen Schaumhöhen führt. Zum beschleunigten Schaumabbau kann eine zusätzliche Erhitzung des Schaums nützlich sein. Dies führt wegen der Viskositätserniedrigung zu einem beschleunigten Ablaufen des Glases an die Glasbadoberfläche zurück, sowie zu einer erhöhten Verdampfung der dünnen Glasfilme, was deren Aufplatzen fördert. Zusätzlich können andere Stoffe zur weiteren Erhöhung der Verdampfung – verbunden mit einer Erhöhung der Oberflächenspannung – verwendet werden. Durch Sensoren können Schaumdicke, Form und Lage der Schaumbedeckung erfasst werden.There depending on glass type, temperature and negative pressure only a limited number of bubbles the glass surface can leave sufficiently quickly, foam can form. Especially the gas reduction process needs to be regulated that the foam generation rate and the foam destruction rate to preferably low and stable foam heights leads. For accelerated foam degradation can be an additional heating of the foam useful be. this leads to because of the viscosity reduction to an accelerated running of the glass back to the Glasbadoberfläche, as well to an increased Evaporation of the thin Glass films, which promotes their bursting. Additionally, other substances may be added to the rest Increase the Evaporation - connected with an increase the surface tension - used become. Through sensors can Foam thickness, shape and location of the foam cover are detected.

Am Austritt des Glases aus dem Unterdruckläuteraggregat müssen folgende Größen gemessen werden oder bekannt sein:

  • – Volumendichte der Blasen
  • – Konzentration und/oder Partialdruck der Gase in der Glasschmelze.
The following quantities must be measured or known at the outlet of the glass from the vacuum-pressure aggregate:
  • - Volume density of the bubbles
  • - concentration and / or partial pressure of the gases in the molten glass.

Diese Größen werden als Istwerte zur Bestimmung der globalen Gütefunktion fM herangezogen und mit dem Sollwert fM,F verglichen. Beide Größen sind wie folgt definiert: f = a·N + b·ptot Gleichung 9wobei a und b glastyp- und prozessabhängige Gewichtungsfaktoren sowie N die Blasendichte und

Figure 00290001
der totale Druck der gelösten Gase in der Schmelze sind. Statt des totalen Drucks kann auch der Partialdruck pi einer kritischen Gaskomponente verwendet werden.These variables are used as actual values for determining the global quality function f M and compared with the desired value f M, F. Both sizes are defined as follows: f = a * N + b * p dead Equation 9 where a and b glass type and process-dependent weighting factors and N the bubble density and
Figure 00290001
are the total pressure of the dissolved gases in the melt. Instead of the total pressure, the partial pressure p i of a critical gas component can also be used.

Durch phänomenologische und/oder empirische Modelle sowie teilweise durch modellbasierte Regelungen und Kombinationen daraus wird erreicht, dass die Volumendichte der Blasen und ggfs. die Konzentration gelöster Gase am Ende des Läuteraggregats unterhalb produktspezifischer vorher festgelegter Werte verbleibt.By phenomenological and / or empirical models as well as partially model-based Regulations and combinations thereof will achieve that the volume density the bubbles and, if necessary, the concentration of dissolved gases at the end of the refining aggregate remains below product-specific pre-determined values.

Zur Aufnahme von Prozessdaten werden Sensoren benötigt. Dazu gehören zur Bestimmung der Gemengefeuchte Hygrometer und IR-Spektrometer, zum Messen der Temperatur Thermoelemente und Pyrometer, zum Bestimmen des Volumenstroms durch die Blasdüsen Rotameter oder massflow-controller bzw. Drucktransmitter. Die Viskosität des Glases kann mittels des schwingenden Stabes oder durch Resonanzverfahren (Firma Marimex) bestimmt werden. Zum Bestimmen des Redoxpotentials des Glases kann eine Sauerstoffpartialdrucksonde eingesetzt werden, die ebenfalls den Sauerstoffpartialdruck im Abgas bestimmen kann. Für die Bestimmung des Sauerstoffpartialdruckes im Abgas kommt außerdem ein Laserspektrometer Firma Bernd, in Frage. Die Gemengelage und Gemengeform kann durch Erfassung mit einer oder mehreren Kameras mit angeschlossener Bildauswertung (beispielsweise durch ein System des Unternehmens STG, Cottbus) bestimmt werden. Mittels eines Stabzuges mit Bildauswertung kann die Blasenzahl des Glases ermittelt werden. Der Glasstand kann mit einer Platinkontaktorgelpfeife mittels eines Lasers über einen elektrischen Kontakt oder radioaktiv bestimmt werden. Die Schaumhöhe kann ebenfalls über eine Platinkontaktorgelpfeife sowie mittels einer CCD-Kamera bestimmt werden. Die Form und die Lage des Schaums werden in gleicher Weise wie die Form und die Lage des Gemenges bestimmt. Der Durchsatz des Glases ergibt sich aus einem Integral aus der Einlage oder dem Glasabfluss. Zum Messen des Unterdrucks kann eine Druckmessdose mit Messumformer eingesetzt werden.to Recording process data requires sensors. These include Determination of the mixed moisture hygrometer and IR spectrometer, for Measuring temperature thermocouples and pyrometers, for determining the volume flow through the tuyeres rotameter or massflow controller or pressure transmitter. The viscosity of the glass can be determined by means of oscillating rod or by resonance method (company Marimex) be determined. For determining the redox potential of the glass an oxygen partial pressure probe are used, which also can determine the oxygen partial pressure in the exhaust gas. For the determination the oxygen partial pressure in the exhaust also comes a laser spectrometer Company Bernd, in question. The mixed situation and mixture form can by Capture with one or more cameras with attached image analysis (for example through a system of the company STG, Cottbus) be determined. By means of a bar train with image analysis can the bubble number of the glass are determined. The glass stand can with a platinum contactor whistle by means of a laser over a electrical contact or radioactively determined. The foam height can also over a platinum contactor pipe and determined by means of a CCD camera become. The shape and location of the foam are the same as determined by the shape and location of the batch. The throughput of the Glass results from an integral of the insert or the glass drain. For measuring the negative pressure, a pressure cell with transmitter can be used become.

Die Heizleistung lässt sich über einen Messwandler für elektrische Größen, insbesondere die Spannung, den Strom, die Leistung oder die Frequenz messen. Druck und Volumenstrom des Schutzgases lassen sich über einen Drucktransmitter oder massflow-controller bestimmen. Die Rührerdrehzahl kann mittels eines Drehzahlmessers ermittelt werden.The Heating power leaves over a transducer for electrical quantities, in particular measure voltage, current, power or frequency. Pressure and flow rate of the protective gas can be via a Determine pressure transmitter or massflow controller. The stirrer speed can be determined by means of a tachometer.

Auch der Sauerstoffpartialdruck an Edelmetallbauteilen muss bestimmt werden. Dieser wird mit einem an sich bekannten Sauerstoffpartialdruck-Sensor (pO2-Sensor; Messung beispielsweise durch Voltametrie gemessen.Also the oxygen partial pressure on precious metal components must be determined become. This is done with a per se known oxygen partial pressure sensor (pO2 sensor, measurement measured for example by voltammetry.

Um den Prozess stabil durchzuführen und die Anzahl der Blasen im Produkt sicher unterhalb eines bestimmten Grenzwertes zu halten, ist die Erfassung mindestens einer der in Tabelle 1 aufgeführten Eingangsgrößen für das Multiple Input Multiple Output-Modell (MIMO-Modell) erforderlich Die in Tabelle 1 verwendete Abkürzung SW bedeutet Schmelzwanne. Mit der Abkürzung LW wird der Begriff Läuterwanne abgekürzt. UD bedeutet Unterdruckaggregat, mit LK ist der Begriff Läuterkammer gemeint. Das Redoxverhältnis gibt die Konzentration an dreiwertigen und/oder fünfwertigen Ionen, insbesondere an dreiwertigen und/oder fünfwertigen Ionen aus Läuterhilfsmitteln wie beispielsweise Arsen und Antimon, im Verhältnis zur Konzentration an Sauerstoff an. Unter dem Begriff Stabzug wird eine Vorrichtung verstanden, die das Herstellen von Glasstäben durch Ziehen aus der Schmelze ermöglicht.Around to perform the process stably and the number of bubbles in the product safely below a certain Holding limit is the capture of at least one of the Table 1 listed Input variables for the multiple Input Multiple Output Model (MIMO Model) required The in table 1 abbreviation used SW means melting tank. The abbreviation LW is the term refining tub abbreviated. UD means vacuum unit, with LK is the term refining chamber meant. The redox ratio gives the concentration of trivalent and / or pentavalent Ions, in particular of trivalent and / or pentavalent ions from lautering auxiliaries such as arsenic and antimony, in relation to the concentration Oxygen on. The term barge is understood to mean a device the making of glass rods by pulling from the melt allows.

Tabelle 1: Eingangsgrößen für das MIMO-Modell und Sensoren zu ihrer Messung. Die in der Tabelle verwendeten Abkürzungen bezeichnen: SW Schmelzwanne, LW Läuterwanne, UD Unterdruckaggregat, LK Läuterkammer.Table 1: Inputs for the MIMO model and sensors for their measurement. The abbreviations used in the table Designate: SW melting tank, LW refining tank, UD vacuum unit, LK Läuterkammer.

Figure 00320001
Figure 00320001

Die Regelung soll mindestens auf eine der in Tabelle 2 aufgeführten Größen wirken.The The scheme should have at least one of the sizes listed in Table 2.

Tabelle 2: Regelgrößen und korrespondierende Stellglieder mit Erläuterung der Stellgröße. Die in der Tabelle verwendeten Abkürzungen bezeichnen: SW Schmelzwanne, LW Läuterwanne, UD Unterdruckaggregat, LK Läuterkammer.Table 2: Controlled variables and Corresponding actuators with explanation of the manipulated variable. The Abbreviations used in the table Designate: SW melting tank, LW refining tank, UD vacuum unit, LK Läuterkammer.

Figure 00330001
Figure 00330001

Die in Tabelle 2 verwendete Abkürzung SAR bedeutet Schmelzaggregat, mit der Abkürzung EZH wird eine elektrische Zusatzbeheizung bezeichnet. Unter dem Begriff Speiser wird eine Vorrichtung verstanden, welche sich in Durchlaufrichtung des Glases am Ende der Schmelz- beziehungsweise Läuterwanne befindet. Der Speiser umfaßt eine äußere Begrenzung, welche als Zylinder ausgebildet sein kann. Innerhalb des Speisers kann das Glas durch eine Speisernadel aus der Schmelzbeziehungsweise Läuterwanne gefördert werden. Die Speisereinstellungen umfassen im wesentlichen die Einstellung der Temperatur und des Hubs der Speisernadel.The Abbreviation used in Table 2 SAR means melting aggregate, with the abbreviation EZH becomes an electrical Additional heating called. The term feeder becomes a Device understood, which is in the direction of passage of the glass located at the end of the melting or refining tank. The feeder comprises an outer boundary, which can be designed as a cylinder. Inside the feeder Can the glass through a feeder needle from the Schmelzbeziehungsweise refining tank promoted become. The feeder settings essentially comprise the setting the temperature and the stroke of the feeder needle.

Die Regelkreisverknüpfung erfolgt mindestens mit einer der folgenden Strategien:
PID, Fuzzy, neuronale Netze, adaptive Regelungen und modellbasierte Regelungsstrategien wie insbesondere MIMO-Regelung.
The loop is linked using at least one of the following strategies:
PID, fuzzy, neural networks, adaptive control and model-based control strategies such as in particular MIMO control.

Anhand der folgenden Ausführungsbeispiele wird der Einsatz der erfindungsgemäßen Regelung für die Regelung des Blasenwachstums, die Regelung der Entgasung, die Regelung des Glasstandes und des Ofendrucks in einem Unterdruckläuteraggregat, die Regelung der Schaumhöhe und – struktur, und die Regelung der Blasenzahl beschrieben.Based on the following embodiments, the use of the inventive control for the regulation of the bubble growth, the control of the degassing, the regulation of the glass level and the furnace pressure in a vacuum pressure unit, the regulation of the foam height and structure, and the regulation of the number of bubbles.

Ziel bei der Regelung des Blasenwachstums ist es, alle Blasen zu entfernen. Dazu müssen die Blasen eine hinreichend hohe Auftriebsgeschwindigkeit relativ zur umgebenden Glasschmelze erhalten. Die Auftriebsgeschwindigkeit ist gegeben durch Gleichung 1. Durch Erhöhung der Temperatur steigt der Partialdruck eines Gases in der Schmelze, das aus einem der Glasschmelze zugesetzten Läutermittel freigesetzt werden kann. Ferner wird die Viskosität der Schmelze bei einer Temperaturerhöhung herabgesetzt. Wegen des Partialdruckunterschiedes diffundiert das Läutergas in vorhandene Blasen ein. Dadurch wird deren Durchmesser vergrößert, was gemäß dem Stokesschen Gesetz (Gleichung 1) zu einer erhöhten Blasenaufstiegsgeschwindigkeit führt.aim in the regulation of bubble growth, it is to remove all bubbles. To do this the bubbles have a relatively high buoyancy velocity relative obtained to the surrounding glass melt. The buoyancy speed is given by equation 1. By increasing the temperature increases the partial pressure of a gas in the melt, which consists of one of Glass melt added refining agent can be released. Further, the viscosity of the melt at a temperature increase reduced. Because of the partial pressure difference, this diffuses fining into existing bubbles. This will increase their diameter, which according to Stokesschen Law (Equation 1) leads to an increased bubble ascent rate.

Das Gleiche lässt sich erreichen, wenn man statt oder in Ergänzung zu einer Temperaturveränderung den atmosphärischen Restdruck in dem Läuteraggregat absenkt. Dadurch wird der totale Druck und auch die Partialdrucke der darin enthaltenen Gase herabgesetzt, was wiederum wegen des Druckunterschieds zwischen Blasen und der sie umgebenden Schmelze zu einer Blasenvergrößerung führt.The Same leaves achieve, if instead of or in addition to a temperature change the atmospheric Residual pressure in the refining unit lowers. This will be the total pressure and also the partial pressures the gases contained therein, which in turn because of the Pressure difference between bubbles and the surrounding melt leads to a bladder enlargement.

Die Blasenwachstumsgeschwindigkeit kann als Funktion der Temperatur und/oder des atmosphärischen Restdrucks gemessen bzw. aus den Stoffdaten, insbesondere der Löslichkeit, dem Diffusionskoeffizienten und den Konzentrationen berechnet werden.The Bubble growth rate can be as a function of temperature and / or the atmospheric Residual pressure or measured from the material data, in particular the solubility, the diffusion coefficient and the concentrations.

In 4 sind die räumlichen Gegebenheiten eines Läuteraggregates skizziert. Kennt man den mittleren Startblasenradius vor dem Läuteraggregat, kann man aus den bekannten Daten für das Größenwachstum ausrechnen, nach welcher Zeit t1 die Blasen eine bestimmte Größe erreicht haben. Diese Zeit muss ungefähr mit der Zeit t übereinstimmen, die die Blasen aufgrund der Strömungsgeschwindigkeit des Glases vs und ihrer Auftriebsgeschwindigkeit vA erreichen, wobei

Figure 00350001
In 4 the spatial conditions of a refining unit are outlined. If one knows the average start bubble radius in front of the refining aggregate, one can calculate from the known data for the size growth, after which time t 1 the bubbles have reached a certain size. This time must correspond approximately to the time t that the bubbles reach due to the flow velocity of the glass vs and its buoyancy velocity v A ,
Figure 00350001

Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit vs ist bei bekanntem Rohrquerschnitt A und einem Volumenstrom dV/dt unter Annahme einer Kolbenströmung gegeben durch

Figure 00360001
The average flow velocity vs is given by known pipe cross-section A and a flow rate dV / dt assuming a piston flow through
Figure 00360001

Nach dem Durchlaufen der vertikalen Strecke der Höhe h müssen die Blasen so groß geworden sein, dass sie auf der horizontalen Strecke L mit der Glashöhe d aufgrund ihres Auftriebs sicher die Schmelze verlassen können (vergleiche 4). Dies bedeutet, dass die maximale Blasenaufstiegszeit tmax im horizontalen Läuterteil kleiner als die mittlere Durchlaufzeit tL sein muss. Damit kann abgeschätzt werden, wieviele Blasen die Glasbadoberfläche erreichen, wo sieaufplatzen und die Schmelze verlassen.After passing through the vertical distance of height h, the bubbles must have become so large that they can safely leave the melt on the horizontal distance L with the glass height d due to their buoyancy (cf. 4 ). This means that the maximum bubble rise time t max in the horizontal fining part must be smaller than the average cycle time t L. It can thus be estimated how many bubbles reach the surface of the glass bath, where they burst open and leave the melt.

Im Zusammenhang mit dem Blasenwachstum ist zu beachten, dass zur Durchführung der Läuterung das Blasenwachstum innerhalb bestimmter Grenzen gehalten werden muss. Ist das Blasenwachstum zu klein, können wegen der zu geringen Auftriebsgeschwindigkeit nicht genügend viele Blasen aus der Schmelze entfernt werden. Ist das Blasenwachstum dagegen zu groß, besteht die Gefahr, dass der Anteil der Blasen pro Volumeneinheit der Schmelze zu groß wird. Dadurch verringert sich die effektive Dichte der Schmelze zu sehr, was zu einer unerwünschten Beeinflussung der Konvektionsströmung im Einschmelz- und Läuterbereich, sowie zum Abriss der Glassäule im Unterdruckteil führen kann.in the In connection with the bubble growth, it should be noted that to carry out the Purification that Bubble growth must be kept within certain limits. If the bubble growth is too small, because of too small Buoyancy rate not enough bubbles from the melt be removed. If the bubble growth on the other hand is too large, there is the risk that the proportion of bubbles per unit volume of the melt gets too big. As a result, the effective density of the melt is reduced too much, which to an undesirable Influencing the convection flow in the melting and refining area, as well as the demolition of the glass column lead in the vacuum part can.

Ein zu hoher Blasenanteil pro Volumeneinheit der Schmelze führt zu einer Umkehrung des Anteils von Glas zu Gas in dem Sinne, dass Schaum in unterschiedlichsten Ausprägungsformen entstehen kann. Dies ist ein unerwünschter Betriebszustand, da die Rückführung von Schaum in Glas sehr zeitaufwendig ist, und die Schaummenge nur mit Hilfe von physikalischen oder chemischen Methoden wieder reduziert werden kann. Insbesondere kommen dabei das Erhitzen zum Erhöhen der Verdampfung oder die Injektion von oberflächenspannungserhöhenden Substanzen in Frage. Die Schaumbildung wird außerdem negativ beeinflusst, wenn durch zu geringen Restdruck eine Blasenneubildung einsetzt.One too high a bubble content per unit volume of the melt leads to a Reversal of the proportion of glass to gas in the sense that foam in various forms can arise. This is an undesirable operating condition since the repatriation of Foam in glass is very time consuming, and the amount of foam only with Help of physical or chemical methods again reduced can be. In particular, the heating is used to increase the Evaporation or injection of surface tension increasing substances in question. Foaming is also negatively affected if too little residual pressure causes a new blister formation.

Als Hauptstellgrößen zur Beeinflussung der Blasendichte nach dem Läuteraggregat stehen folgende Größen zur Verfügung: die Länge L der Läuterstrecke bei fester Querschnittfläche, der Volumenstrom des Glases dV/dt und der atmosphärische Restdruck im Läuteraggregat. Darüber hinaus kann das Blasenwachstum und die Auftriebsgeschwindigkeit der Blasen durch Zugabe von Läutermittel sowie durch Einstellung der Temperatur geregelt werden. Des weiteren ist es zur Regelung des Blasenwachstums erforderlich, die Größenverteilung und die Volumendichte der eintretenden Blasen sowie den Gehalt der in der Schmelze gelösten Gase wenigstens näherungsweise zu untersuchen.The following are the main manipulated variables for influencing the bubble density after the refining unit Sizes available: the length L of the refining section with fixed cross-sectional area, the volume flow of the glass dV / dt and the residual atmospheric pressure in the refining unit. In addition, the bubble growth and buoyancy rate of the bubbles can be controlled by adding refining agent and adjusting the temperature. Furthermore, to control the bubble growth, it is necessary to at least approximately investigate the size distribution and the volume density of the incoming bubbles as well as the content of the gases dissolved in the melt.

Neben der Beseitigung der Blasen sollte der Anteil der in der Schmelze gelösten Gase signifikant reduziert werden. Dazu dient die Regelung der Entgasung. Der Massenstrom dm/dt zwischen den in der Schmelze vorhandenen Blasen und ihrer Umgebung ist proportional zu

Figure 00370001
In addition to the elimination of the bubbles, the proportion of dissolved gases in the melt should be significantly reduced. This purpose is the regulation of degassing. The mass flow dm / dt between the bubbles present in the melt and their surroundings is proportional to
Figure 00370001

Darin bezeichnet r B den mittleren Blasenradius, NB die Blasendichte, Di(T) den Diffusionskoeffizienten, Δpi den Partialdruckunterschied zwischen Blasen und umgebender Schmelze für die Gasart i und Δt die Dauer der Einwirkung.Denoted therein r B is the mean bubble radius, N B is the bubble density, D i (T) is the diffusion coefficient, Δp i is the partial pressure difference between bubbles and surrounding melt for the gas i and Δt is the duration of the action.

Man erkennt in Gleichung 13, dass die extrahierte Gasmenge Δm um so höher wird, je länger der Prozess dauert, je höher die innere Austauschfläche der Blasen (Blasendichte und – Oberfläche) ist, je größer der Druckunterschied und je höher die Temperatur ist, da der Diffusionskoeffizient mit wachsender Temperatur ebenfalls steigt. Dies sind damit auch die wichtigsten Stellgrößen zur Regelung der Entgasung.you recognizes in Equation 13 that the extracted gas amount Δm becomes higher, the longer the process takes the higher the internal exchange surface the bubbles (bubble density and surface area) is, the greater the pressure difference and the higher the temperature is higher as the diffusion coefficient increases Temperature also rises. These are the most important ones Manipulated variables for Regulation of degassing.

Standardmäßig können allerdings die Startblasen nicht ohne weiteres beeinflusst werden. Wie für die Regelung des Blasenwachstums ist damit auch für die Regelung der Entgasung erforderlich, die Größenverteilung und die Volumendichte der eintretenden Blasen sowie den Gehalt der in der Schmelze gelösten Gase wenigstens näherungsweise zu kennen. Dazu werden der Schmelze, wie oben bereits erwähnt, regelmäßig Proben entnommen und der Gehalt an gelösten Gasen sowie die Blasen untersucht.By default, though the starting bubbles are not easily influenced. As for the scheme the bubble growth is thus also for the regulation of degassing required, the size distribution and the volume density of the incoming bubbles and the content of the dissolved in the melt Gases at least approximately to know. For this purpose, the melt, as mentioned above, regularly samples taken and the content of dissolved Gases as well as the bubbles examined.

In einer anderen Ausführungsform können allerdings die Anzahl und Größenverteilung der Startblasen beeinflusst werden: dazu wird die Temperatur im Einschmelzbereich gezielt variiert. Eine andere, davon unabhängige Möglichkeit besteht darin, vor oder an dem Eintritt des Glases in das Läuteraggregat gezielt Blasen in einer bestimmten Größenverteilung und Dichte zu erzeugen. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass man durch feine Düsen gepulst Glas in Schmelze injiziert.In another embodiment can however, the number and size distribution the starting bubbles are affected: this is the temperature in Melting range specifically varied. Another, independent possibility is in front of or at the entrance of the glass in the refining aggregate targeted bubbles in a certain size distribution and density produce. This can be done, for example, by passing through fine nozzles pulsed glass injected into melt.

Eine andere Möglichkeit ist das gezielte Ausnutzen elektrochemischer Reaktionen, zum Beispiel an Platin, die aus der Literatur bekannt sind.A different possibility is the targeted exploitation of electrochemical reactions, for example on platinum, which are known from the literature.

Da die Blasen dem Prozess entzogen werden, ist die Zeit für das Größenwachstum der Blasen beschränkt. Damit verbleiben als weitgehend unabhängige Stellgrößen für die Regelung der Entgasung vor allem die Startblasendichte und der mittlere Blasenradius.There the bubbles are removed from the process is the time for size growth the bubbles are limited. This leaves as largely independent control variables for the control the degassing especially the starting bubble density and the mean bubble radius.

Das folgende Ausführungsbeispiel beschreibt die Regelung des Glasstandes und des Ofendrucks in einem Unterdruckläuteraggregat.The following embodiment describes the regulation of the glass level and the furnace pressure in one Unterdruckläuteraggregat.

Die Höhe des Glasstandes in einem Unterdruckläuteraggregat mit Unterdruckteil ergibt sich aus der Dichte des Glases, der Höhe der Läuterbank und dem in der Läuterteil eingestellten atmosphärischen Restdruck.The Height of Glass stand in a vacuum pressure unit with vacuum part results from the density of the glass, the height of the refining bank and in the Läuterteil set atmospheric Residual pressure.

Eine vorgegebene Druckdifferenz kann beispielsweise auf folgende Weise geregelt werden: als Regelgrößen für den Ofendruck in einem Unterdruckläuteraggregat können verwendet werden:

  • – der Absolutdruck in dem Läuteraggregat
  • – der Differenzdruck zwischen Luftdruck und dem Druck im Läuteraggregat, oder
  • – der Glasstand im Läuteraggregat.
A predetermined pressure difference can be regulated, for example, in the following way: as control variables for the furnace pressure in a vacuum-pressure generator, it is possible to use:
  • - The absolute pressure in the refining unit
  • - the differential pressure between air pressure and the pressure in the refining aggregate, or
  • - The glass stand in the refining unit.

Dieses sind gleichzeitig Beispiele für Regelungen, die in einem Regler auf niedriger Ebene durchgeführt werden können.This are also examples of Controls that are performed in a low-level controller can.

Gemäß 5 wird mit einem Drucksensor der Absolutdruck in dem Unterdruckläuteraggregat gemessen. Über einen Messumformer wird dieses Signal an einen Regler gegeben, der einen fest vorgegebenen Sollwert hat. Der Regler steuert ein Regelventil, das den Zufluss von Falschluft regelt und somit ein sogenanntes regelbares Leck bildet.According to 5 is measured with a pressure sensor, the absolute pressure in the Unterdruckzählaggregat. A signal converter sends this signal to a controller with a fixed setpoint. The controller controls a control valve, which regulates the inflow of false air and thus a so-called tes forms controllable leak.

Im Gegensatz zur in 5 dargestellten Absolutdruckregelung wird mit einer Differenzdruckregelung gemäß 6 mit einer Differenzdruckmessung der Differenzdruck zwischen dem Unterdruckläuteraggregat und der äußeren Atmosphäre geregelt. Über einen Messumformer wird dieses Signal an einen Regler gegeben, der einen fest vorgegebenen Sollwert hat. Der Regler steuert ein Regelventil, das den Zufluss von Falschluft regelt und somit ein regelbares Leck bildet. Die Absolutdruckregelung und die Differenzdruckregelung unterscheiden sich daher lediglich in der Art der verwendeten Messeinrichtung 13, die im diskutierten Ausführungsbeispiel als Drucksensor ausgebildet ist.Unlike in 5 shown absolute pressure control is with a differential pressure control according to 6 controlled by a differential pressure measurement of the differential pressure between the Unterdruckzigeraggregat and the outer atmosphere. A signal converter sends this signal to a controller with a fixed setpoint. The controller controls a control valve, which regulates the inflow of false air and thus forms a controllable leak. The absolute pressure control and the differential pressure control therefore differ only in the type of measuring device used 13 , which is formed in the discussed embodiment as a pressure sensor.

Bei der Glasstandsregelung wird, wie in 7 dargestellt, mit einem Glasstandssensor der Glasstand in dem Unterdruckläuteraggregat gemessen. Über einen Messumformer wird dieses Signal an einen Regler gegeben, der einen fest vorgegebenen Sollwert hat. Der Regler steuert ein Regelventil, das den Zufluss von Falschluft regelt (regelbares Leck). Der variierende Druck im Unterdruckläuteraggregat führt in Folge des hydrostatischen Drucks zu einem variierenden Glasstand. Daher ist die Glasstandsregelung mit der Druckregelung, welche wie oben dargestellt, als Absolutdruck- oder Differenzdruckregelung ausgeführt sein kann, verbunden.In the glass level control, as in 7 represented, measured with a glass level sensor, the glass level in the Unterdruckzählaggregat. A signal converter sends this signal to a controller with a fixed setpoint. The controller controls a control valve that regulates the inflow of false air (adjustable leak). The varying pressure in the Unterdruckzählaggregat leads due to the hydrostatic pressure to a varying glass level. Therefore, the glass level control is connected to the pressure control, which as stated above, can be designed as absolute pressure or differential pressure control.

Die Differenzdruck- oder Absolutdruckregelung kann auch bei der Regelung des Ofendrucks eingesetzt werden: für die Läuterung in Aggregaten bei Normaldruck ist der atmosphärische Druck in der Läuterkammer relevant. Dieser ergibt sich aus dem wetterabhängigen Druck der Umgebungsatmosphäre, der durch die Brenner zugeführten Gasmenge, der abgeführten Abgasmenge sowie durch die Leckrate. Gleichzeitig werden die Partialdrucke der Gase an der Ofenatmosphäre durch Einstellen eines Gleichgewichtes an zu- und abgeführter Gasmenge stabil gehalten. Die prinzipielle Ausführung der Regelung des Drucks im Ofen wird mit Differenzdruck- oder Absolutdruckreglern durchgeführt.The Differential pressure or absolute pressure control can also be used for the control the furnace pressure are used: for the purification in aggregates at normal pressure is the atmospheric Pressure in the refining chamber relevant. This results from the weather-dependent pressure of the ambient atmosphere, the fed through the burner Gas quantity, the discharged Amount of exhaust gas and by the leak rate. At the same time, the partial pressures the gases in the furnace atmosphere by setting a balance of the amount of gas supplied and discharged kept stable. The basic version of the regulation of pressure in the oven is carried out with differential pressure or absolute pressure regulators.

Regelung der SchaumhöheControl of the foam height

Die Schaumhöhe in der Läuterkammer kann durch mechanische Sensoren, durch eine Dickenmessung mit Radionukliden oder durch Wechselwirkung mit elektromagnetischen oder akustischen Wellen erfasst werden.The foam height in the refining chamber can by mechanical sensors, by a thickness measurement with radionuclides or by interaction with electromagnetic or acoustic Waves are detected.

Durch Einbringen von chemischen Substanzen, von thermischer Energie, Druckwechsel oder mechanischer Bewegung kann die Schaumzersetzungsrate variiert werden.By Introduction of chemical substances, of thermal energy, pressure change or mechanical agitation, the foam decomposition rate can be varied become.

Zur Regelung der Blasenzahl bei der Unterdruckläuterung wird beispielsweise folgende Strategie angewandt: über einen MIMO- Temperaturregler wird mittels der Heizleistung verschiedener Brenner ein vorgegebenes Temperaturprofil gehalten. Ein davon unabhängiger Regelkreis regelt Glasstand und Ofendruck in der Läuterkammer über Verstellungen der Höhe der Läuterbank und der Saugleistung der Vakuumpumpe. Die Sollwerte für Glasstand, Ofendruck sowie das einzustellende Temperaturprofil werden aus einem übergeordneten Regelkreis bestimmt. Der übergeordnete Regelkreis berechnet aus der aktuell gemessenen Blasenzahl und einem entsprechenden Sollwert die Sollwerte für die untergeordneten Regelkreise, wie dies in 8 illustriert ist.For example, the following strategy is used to control the number of bubbles in the case of vacuum refilling: a predetermined temperature profile is maintained by means of the heating power of various burners via a MIMO temperature controller. An independent control circuit regulates the glass level and furnace pressure in the refining chamber via adjustments to the height of the refining bench and the suction power of the vacuum pump. The setpoints for glass level, furnace pressure and the temperature profile to be set are determined from a higher-level control loop. The higher-level control loop calculates the setpoint values for the subordinate control loops from the currently measured number of bubbles and a corresponding setpoint, as described in 8th is illustrated.

Im Falle der in 9 dargestellten Regelung für die Hochfrequenzläuterung stehen als Energiequellen sowohl Oberofenbrenner als auch die elektrische Leistung der Spule zur Verfügung. Beide Energieeinträge wirken sich auf die Temperaturen im Glasbad sowie im Oberofen aus. Für die Regelung eines gewünschten Temperaturprofils in Gewölbe und Schmelze ist daher ein MIMO-Regler nötig, der die erforderlichen Leistungen der Brenner und der Spule berechnet. Die Sollwerte für das Temperaturprofil kann dieser Regler wiederum aus einem übergeordneten Regelkreis beziehen, der die Blasenzahl oder eine andere Qualitätsgröße des Glases regelt.In the case of in 9 As shown in the scheme for high-frequency refining, both upper furnace burners and the electric power of the coil are available as energy sources. Both energy inputs affect the temperatures in the glass bath and in the upper furnace. For the control of a desired temperature profile in vaults and melt, therefore, a MIMO regulator is necessary, which calculates the required performance of the burner and the coil. The setpoint values for the temperature profile can in turn be obtained from a superordinate control loop which regulates the bubble number or another quality variable of the glass.

Claims (42)

Regelvorrichtung (1) für eine Anlage (2) zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas mit Regeleinrichtungen (50, 60), welche zumindest zwei Regelkreisebenen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (1) eine Verknüpfungseinrichtung (70) aufweist, welche eine Vielzahl von Sollwerten und/oder Istwerten über mehrere Regelkreisebenen verknüpfen kann, – wobei die Regelkreisebenen hierarchisch geordnet sind und die zumindest eine Regeleinrichtung (50) der übergeordneten Regelkreisebene eine erste Vorgabeeinrichtung (56) umfaßt, mit welcher der zumindest einen Regeleinrichtung (60) der untergeordneten Regelkreisebene Sollwerte vorgegeben werden können, wobei die Regeleinrichtung (1) eine erste Erfassungseinrichtung (10) zur Erfassung zumindest einer übergeordneten Regelgröße der folgenden Regelgrößen zur Regelung der Glasqualität aufweist: – volumetrische Blasenanzahldichte – Blasengrößenverteilung – Gehalt der in der Glasschmelze gelösten Gase, und – wobei die Regeleinrichtung (1) eine zweite Erfassungseinrichtung (11) zur Erfassung zumindest einer untergeordneten Regelgröße der folgenden Prozeßgrößen aufweist: – Temperatur – atmosphärischer Restdruck in der Läuterkammer – Heizleistung – Heizleistung in vor- und/oder nachgeschalteten Prozeßschritten – Gemengefeuchte – Gemengelage – Gemengeform – Volumenstrom durch die Blasdüsen – Glasstand in der Schmelzwanne und/oder in der Läuterwanne und/oder in der Rinne und/oder im Rührtiegel – Viskosität des Glases – Durchsatz des Glases – Sauerstoffpartialdruck des Glases – Wassergehalt des Glases – Sauerstoffpartialdruck des Abgases – Ofendruck in der Schmelzwanne – Schaumhöhe – Form des Schaums – Lage des Schaums – Druck und/oder Volumenstrom des Schutzgases – Blasenbildungsrate in der Schmelzwanne – Rührerdrehzahl – Sauerstoffpartialdruck an Edelmetallbauteilen. Regulating device ( 1 ) for a plant ( 2 ) for melting and / or refining glass with regulating devices ( 50 . 60 ), which form at least two control circuit levels, characterized in that the control device ( 1 ) a linking device ( 70 ), which can link a multiplicity of desired values and / or actual values over a plurality of control circuit levels, - wherein the control circuit levels are hierarchically arranged and the at least one control device ( 50 ) of the superior control circuit level a first default device ( 56 ), with which of the at least one control device ( 60 ) the subordinate control circuit level setpoints can be specified, wherein the control device ( 1 ) a first detection device ( 10 ) for detecting at least one superordinate controlled variable of the following control variables for controlling the glass quality: - volumetric number of bubbles number - bubble size distribution - content of the gases dissolved in the glass melt, and - wherein the control device ( 1 ) a second detection device ( 11 ) for detecting at least one subordinate controlled variable of the following process variables: - temperature - atmospheric residual pressure in the refining chamber - heating power - heating power in upstream and / or downstream process steps - moisture content - mixed batch - mixture form - volume flow through the tuyeres - glass level in the melting tank and / or in the lauter tub and / or in the gutter and / or in the agitating crucible - Viscosity of the glass - Throughput of the glass - Oxygen partial pressure of the glass - Water content of the glass - Oxygen partial pressure of the exhaust gas - Oven pressure in the melting tank - Foam height - Shape of the foam - Location of the foam - Pressure and / or flow rate of the protective gas - Blistering rate in the melting tank - Stirrer speed - Partial oxygen pressure on precious metal components. Regelvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungseinrichtung (70) ein multiple input multiple output (MIMO-) System ist.Regulating device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the linking device ( 70 ) is a multiple input multiple output (MIMO) system. Regelvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest eine Regeleinrichtung (50) der übergeordneten Regelkreisebene eine zweite Vorgabeeinrichtung (55) umfaßt, mit welcher direkt Stellgrößen vorgegeben werden können.Regulating device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one control device ( 50 ) of the superordinate control circuit level, a second presetting device ( 55 ), with which directly manipulated variables can be specified. Regelvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Vorgabeeinrichtung, welche die erste Vorgabeeinrichtung (56) zum Vorgeben der Sollwerte und die zweite Vorgabeeinrichtung (55) zum Vorgeben der Stellgrößen umfaßt.Regulating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a presetting device, which the first presetting device ( 56 ) for specifying the desired values and the second presetting device ( 55 ) for presetting the manipulated variables. Regelvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine erste Verarbeitungseinrichtung (21), in welcher zumindest eine der Prozeßgrößen verarbeitet werden kann.Regulating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one first processing device ( 21 ) in which at least one of the process variables can be processed. Regelvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine erste Ausgabeeinrichtung (31), welche zumindest eine der Prozeßgrößen ausgeben kann.Regulating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one first output device ( 31 ), which can output at least one of the process variables. Regelvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Erfassungseinrichtung zumindest eine Meßeinrichtung (13) zum Messen zumindest einer Prozeßgröße umfaßt.Regulating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one detection device at least one measuring device ( 13 ) for measuring at least one process variable. Regelvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (13) an zumindest einem der folgenden Orte angeordnet sein kann: Schmelzwanne, Bodenabläufe, Oberofen, Läuterwanne, Läuterkammer, Läutertiegel, Steigrohr, waagrechte Läuterkammer, Fallrohr, Konditionierungsteil, Homogenisierungssystem, Speiser, Einrichtung für die Heißformgebung, kaltes Ende.Regulating device ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the measuring device ( 13 ) can be arranged at at least one of the following: melting tank, floor drains, top furnace, lauter tub, refining chamber, refining crucible, riser, horizontal refining chamber, downpipe, conditioning part, homogenization system, feeder, device for hot forming, cold end. Regelvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine Einstelleinrichtung (80) zum Einstellen zumindest einer Stellgröße.Control device according to one of the preceding claims, characterized by at least one adjusting device ( 80 ) for adjusting at least one manipulated variable. Regelvorrichtung (1) nach Ansprüche 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (80) an zumindest einem der folgenden Orte angeordnet sein kann: Schmelzwanne, Oberofen, Läuterwanne, Läuterkammer, Läutertiegel, Steigrohr, waagrechte Läuterkammer, Fallrohr, Konditionierungsteil, Homogenisierungssystem, Speiser, Einrichtung für die Heißformgebung.Regulating device ( 1 ) according to claims 9, characterized in that the adjusting device ( 80 ) can be arranged at at least one of the following: melting furnace, top furnace, refining tank, refining chamber, refining crucible, riser, horizontal refining chamber, downpipe, conditioning part, homogenizing system, feeder, device for hot forming. Regelvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine dritte Erfassungseinrichtung (12), in welcher zumindest eine der folgenden Stellgrößen erfaßt werden kann: – Wasserzugabemenge in das Gemenge – Wassereindüsungsmenge in die Oberofen-Atmosphäre – Oxidationsmittelzumischungsmenge für fossile Brennstoffe – Volumenstrom durch die Blasdüsen – Verhältnis zwischen Brennstoff und Oxidationsmittel – Position und/oder Taktzahl und/oder Pausenzeiten und/oder Stoffmenge pro Takt der Einlegemaschine – Volumenstrom und/oder Zusammensetzung der Eindüsung oberflächenaktiver Substanzen – Leistungsdichte, welche durch die schaumzerstörende Energieform erzeugt wird – Saugleistung der Pumpen – Leckraten – Höhe der Läuterbank – Heizleistung – Druck und/oder Volumenstrom des Schutzgases – Rührerdrehzahl – Gaszusammensetzung an der glasabgewandten Oberfläche von EdelmetallbauteilenRegulating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one third detection device ( 12 ), in which at least one of the following control variables can be detected: - water addition amount into the mixture - water injection amount in the upper furnace atmosphere - Oxidationsmittelzumischungsmenge for fossil fuels - flow rate through the blast nozzles - ratio between fuel and oxidant - position and / or number of cycles and / or Pause times and / or amount of substance per cycle of the insertion machine - Volume flow and / or composition of the injection of surface-active substances - Power density, which is generated by the foam-destroying energy form - Suction power of the pump - Leak rates - Height of the refining bank - Heating power - Pressure and / or flow rate of the inert gas - Stirrer speed - gas composition on the glass-facing surface of precious metal components Regelvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine zweite Verarbeitungseinrichtung (22), in welcher zumindest eine der Stellgrößen verarbeitet werden kann.Regulating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one second processing device ( 22 ), in which at least one of the manipulated variables can be processed. Regelvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine zweite Ausgabeeinrichtung (32), welche zumindest eine der Stellgrößen ausgeben kann.Regulating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one second output device ( 32 ), which can output at least one of the manipulated variables. Regelvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kompensationseinrichtung (14), welche den Einfluß von Störgrößen, wie insbesondere Tag-Nacht-Schwankungen, Luftdruckschwankungen, Luftfeuchteschwankungen, auf die Stellgrößen und/oder Regelgrößen kompensieren kann.Regulating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a compensation device ( 14 ), which can compensate for the influence of disturbance variables, such as in particular day-night fluctuations, air pressure fluctuations, humidity variations, on the manipulated variables and / or controlled variables. Regelvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Archivierungseinrichtung (90), welche die Sollwerte für die Regelgrößen und/oder die Parameter der Regeleinrichtungen archivieren kann.Regulating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by an archiving device ( 90 ), which can archive the setpoint values for the controlled variables and / or the parameters of the control devices. Regelvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Eingabeeinrichtung (95), durch welche das aktuelle Produktionsziel eingegeben werden kann.Regulating device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by an input device ( 95 ) through which the current production target can be entered. Regelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Archivierungseinrichtung (90) die Sollwerte für die Regelgrößen und/oder die Parameter der Regeleinrichtungen (50, 60) entsprechend des aktuellen Produktionsziels archivieren kann.Regulating device ( 1 ) according to one of claims 15 or 16, characterized in that the archiving device ( 90 ) the setpoint values for the control variables and / or the parameters of the control devices ( 50 . 60 ) according to the current production target. Vorrichtung zum Schmelzen und/oder Läutern mit einer Regelvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.Device for melting and / or refining with a regulating device ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Vorrichtung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage (2) zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas zumindest eine Einlegemaschine, zumindest eine Schmelzwanne, zumindest einen Oberofen, zumindest eine Läuterwanne, zumindest eine Läuterkammer, zumindest einen Läutertiegel, zumindest ein Steigrohr, zumindest eine waagrechte Läuterkammer, zumindest ein Fallrohr, zumindest ein Konditionierungsteil, zumindest eine Einrichtung zum Eindüsen oberflächenaktiver Substanzen, zumindest eine Einrichtung zum Einbringen von Schutzgas, zumindest ein Homogenisierungssystem, zumindest einen Speiser, zumindest eine Einrichtung für die Heißformgebung, zumindest ein kaltes Ende, zumindest eine Blasdüse, zumindest eine Pumpe sowie zumindest einen Rührer umfasst.Contraption ( 1 ) according to claim 18, characterized in that the plant ( 2 ) for melting and / or refining glass at least one insertion machine, at least one melting tank, at least one top furnace, at least one refining tank, at least one refining chamber, at least one refining crucible, at least one riser pipe, at least one horizontal refining chamber, at least one downpipe, at least one conditioning part, at least one device for injecting surface-active substances, at least one device for introducing inert gas, at least one homogenization system, at least one feeder, at least one device for hot forming, at least one cold end, at least one blowing nozzle, at least one pump and at least one stirrer. Unterdruckschmelz- und/oder -läuteraggregat mit einer Regelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.Vacuum melting and / or annealing unit with a control device ( 1 ) according to one of claims 1 to 17. Hochfrequenzbeheizbare Schmelz- und/oder Läuteranlage mit einer Regelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.High-frequency heatable melting and / or refining plant with a control device ( 1 ) according to one of claims 1 to 17. Direkt elektrisch beheizbare Schmelz- und/oder Läuteranlage mit einer Regelvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17.Directly electrically heatable melting and / or refining plant with a control device ( 1 ) according to one of claims 1 to 17. Verfahren zum Regeln einer Anlage (2) zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas, welches die folgenden Verfahrensschritte umfaßt: Erfassen zumindest einer Regelgröße, Erfassen zumindest einer zur Regelgröße korrespondierenden Prozeßgröße, Ermitteln zumindest einer Stellgröße zum Regeln der Prozeßgröße, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasqualität in Abhängigkeit von der Glasart und/oder von der Anlage zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas als Funktion zumindest einer der folgenden Parameter in einem Regelsystem mit hierarchischen Regelkreisebenen geregelt wird: – volumetrische Blasenanzahldichte – Blasengrößenverteilung – Gehalt der in der Glasschmelze gelösten Gase, wobei zumindest eine Stellgröße in einem Regelsystem ermittelt wird, welches zumindest zwei Regelkreisebenen umfaßt, wobei die übergeordnete Regelkreisebene den untergeordneten Regelkreisebenen die Sollwerte vorgibt und diese Parameter die übergeordnete Regelgröße der übergeordneten Regelkreisebene bilden.Method for regulating an installation ( 2 ) for melting and / or refining glass, comprising the following method steps: detecting at least one controlled variable, detecting at least one process variable corresponding to the controlled variable, determining at least one manipulated variable for controlling the process variable, characterized in that the glass quality depending on the type of glass and or is controlled by the plant for melting and / or refining glass as a function of at least one of the following parameters in a control system with hierarchical control circuit levels: - volumetric number of bubbles density - bubble size distribution - content of gases dissolved in the molten glass, wherein at least one control variable in a control system is determined, which comprises at least two control circuit levels, wherein the higher-level control circuit level specifies the target values to the subordinate control circuit levels and these parameters form the higher-order controlled variable of the superordinate control circuit level. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Sollwerten und Istwerten über mehrere Regelkreisebenen miteinander verknüpft werden.Method according to claim 23, characterized that one Variety of setpoints and actual values over several control loop levels linked together become. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung mit Hilfe eines MIMO (multiple Input multiple output)-Algorithmus durchgeführt wird.Method according to claim 23 or 24, characterized that the Control using a MIMO (multiple input multiple output) algorithm carried out becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, weiter gekennzeichnet durch folgende Verfahrenschritte: Erfassen zumindest einer Regelgröße, welche als erfaßter Sollwert verwendet werden kann, Erfassen zumindest einer Prozeßgröße, Verarbeiten der Prozeßgröße, Ausgeben der verarbeiteten Prozeßgröße als Istwert, Verknüpfen erfaßter Sollwerte und Istwerte über Regelkreisebenen hinweg, Weitergabe der Sollwerte an eine Regeleinrichtung (50) auf hoher Regelkreisebene, Vorgeben der Sollwerte von einer Regeleinrichtung (50) auf höher Regelkreisebene an eine Regeleinrichtung (60) auf niedrigerer Regelkreisebene, Weitergabe der Istwerte an die Regeleinrichtung (60) auf niedrigerer Regelkreisebene, Ermitteln einer Stellgröße aus den Sollwerten und Istwerten in der Regeleinrichtung (60) auf niedrigerer Regelkreisebene Ausgeben der Stellgröße an eine Einstelleinrichung (80) Einstellen der Stellgröße im Prozeß.Method according to one of claims 23 to 25, further characterized by the following method steps: detecting at least one controlled variable which can be used as detected setpoint, detecting at least one process variable, processing the process variable, outputting the processed process variable as actual value, linking detected setpoint values and actual values via Control loop levels, passing the setpoint values to a control device ( 50 ) at high control circuit level, predetermining the setpoint values by a control device ( 50 ) at a higher control loop level to a control device ( 60 ) at a lower control loop level, transfer of the actual values to the control device ( 60 ) at a lower control circuit level, determining a manipulated variable from the setpoint values and actual values in the control device ( 60 ) at a lower control circuit level output the control variable to a setting device ( 80 ) Setting the manipulated variable in the process. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß gespeicherte Sollwerte zur Verfügung gestellt werden, welche ebenfalls mit Istwerten über Regelkreisebenen hinweg verknüpft werden.Method according to claim 26, characterized in that that stored Setpoints available which are also with actual values over control circuit levels connected become. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die gespeicherten Sollwerte mit dem Prozeßziel korrespondieren.Method according to Claim 27, characterized that the stored setpoints correspond to the process target. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß Stellgrößen direkt von einer Regeleinrichtung (50) der übergeordneten Regelkreisebene für das Einstellen vorgegeben werden.Method according to one of Claims 26 to 28, characterized in that manipulated variables are generated directly by a control device ( 50 ) of the superordinate control circuit level for setting. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Stellgröße erfaßt wird, welche verarbeitet wird und für das Einstellen als verarbeitete Stellgröße ausgegeben wird.Method according to one of Claims 26 to 29, characterized that at least a manipulated variable is detected, which is processed and for the setting is output as processed manipulated variable. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsverhalten der Anlage (2) zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas durch Simulationsrechnungen ermittelt und/oder simuliert wird.Method according to one of claims 23 to 30, characterized in that the operating behavior of the system ( 2 ) for melting and / or refining glass by simulation calculations and / or is simulated. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergebnis der Simulation zum Bestimmen des Regelverhaltens zumindest einer Prozeßebene herangezogen wird.Method according to one of claims 23 to 31, characterized that this Result of the simulation for determining the control behavior at least a process level is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß für zumindest eine Prozessebene aus dem Ergebnis der Simulation zum Bestimmen des Regelverhaltens ein Modell zur Regelung in Echtzeit abgeleitet wird.Method according to one of claims 23 to 32, characterized that for at least a process level from the result of the simulation for determining derived from the control behavior a model for control in real time becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergebnis der Simulation zum Bestimmen des Regelverhaltens der gesamten Anlage (2) zum Schmelzen und/oder Läutern von Glas herangezogen wird.Method according to one of Claims 23 to 33, characterized in that the result of the simulation for determining the control behavior of the entire system ( 2 ) is used for melting and / or refining glass. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der zumindest einen Stellgröße aus dem zumindest einen Sollwert und dem zumindest einen Istwert eine empirisch entwickelte Vorschrift angewendet wird.Method according to one of Claims 23 to 34, characterized that to Determining the at least one manipulated variable from the at least one Setpoint and the at least one actual value an empirically developed Regulation is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der zumindest einen Stellgröße aus dem zumindest einen Sollwert und dem zumindest einen Istwert eine auf einem phänomenologischen Modell basierende Vorschrift angewendet wird.Method according to one of claims 23 to 35, characterized that to Determining the at least one manipulated variable from the at least one Setpoint and the at least one actual value one on a phenomenological Model-based regulation is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der zumindest einen Stellgröße aus dem zumindest einen Sollwert und dem zumindest einen Istwert eine auf einem chemischen und/oder physikalischen Modell basierende Vorschrift angewendet wird.Method according to one of claims 23 to 36, characterized that to Determining the at least one manipulated variable from the at least one Setpoint and the at least one actual value one on a chemical and / or physical model-based prescription becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der zumindest einen Stellgröße aus dem zumindest einen Sollwert und dem zumindest einen Istwert eine Vorschrift angewendet wird, welche aus einer Kombination einer empirisch entwickelten Vorschrift und/oder einer auf einem phänomenologischen Modell basierenden Vorschrift und/oder einer auf einem chemischen und/oder- physikalischen Modell, basierenden Vorschrift entwickelt wird.Method according to one of Claims 23 to 37, characterized that to Determining the at least one manipulated variable from the at least one Setpoint and the at least one actual value, a rule applied which is a combination of an empirically developed Regulation and / or one based on a phenomenological model Regulation and / or on a chemical and / or physical model, is developed. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 38, dadurch. gekennzeichnet, daß in jedem Regelkreis die Parameter der Vorschriften zum Bestimmender zumindest einen Stellgröße anhand eines Vergleichs mit den Prozeßdaten an die momentanen Gegebenheiten angepaßt werden.Method according to one of claims 23 to 38, characterized. in that in For each control loop, the parameters of the regulations for determining at least one manipulated variable based a comparison with the process data adapted to the current circumstances. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Vergleich herangezogenen Prozeßdaten aus der laufenden Produktion abgeleitet werden.Method according to claim 39, characterized that the for the Comparison used process data derived from current production. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die für den Vergleich herangezogenen Prozeßdaten in Experimenten ermittelt werden.Method according to claim 40, characterized in that that the for the Comparison used process data be determined in experiments. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Glasqualität der Wechsel der Produktionsparameter geregelt wird.Method according to one of claims 23 to 41, characterized that beside the glass quality of Change of production parameters is regulated.
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