Excel规划求解在玻璃料方计算中的应用20120720

1）在“工具”菜单上单击“加载宏”而3<D）卸口俄1）在“工具”菜单上单击“加载宏”而3<D）卸口俄）_部助名）擀早帕衣Ci）.. FTIM*瞄您）..UEflr皿茏拿工诈区戈享丁十修CT任）比极砂•并工作沌也）.馄护健）喉5作曲TTX（E）.公由冲®宏皿加蛇宏<1）R-自动史正烤军玄厂]Excel规划求解在玻璃料方计算中的应用王红武吴军（吴江南玻浮法玻璃有限公司吴江市215200）摘要：本文以Excel2003为例，介绍了如何在保持混合系数不变的情况下，通过Excel规划求解功能计算玻璃配合料料方的问题，以及在使用Excel规划求解功能计算玻璃配合料料方时需要注意的问题，以期对配方调整人员有所帮助。关键词：Excel规划求解 约束条件 玻璃料方计算混合系数1.前言常用的玻璃料方计算方法，主要有手工计算、编写计算机程序计算和利用Excel表格计算功能计算。手工计算耗时耗力，基本己被淘汰。编写计算机程序，需要具备一定的计算机语言基础，而且程序的适用性不够广泛，因而其应用受到一定限制。目前比较广泛使用的玻璃料方计算方法是：利用Excel表格公式的计算功能，通过调整单个原料用量，计算玻璃成分理论值,来逼近玻璃设计成分，以求得玻璃料方。这种方法虽然在一定程度上满足了玻璃料方计算和调整的需求，但有一定的局限性。它需要多次试探性地调整单个原料的用量，如果有两种以上的原料需要调整时就会耗费比较长的时间。而且，这种方法调整出来的结果，容易引起混合机装填系数的改变。本文作者对“Excel规划求解”宏的应用进行了研究和探索，将之应用于玻璃料方的计算，使之成为一种更加快速有效计算玻璃料方的工具。2.关于Excel规划求解“规划求解”是Excel中的一个加载宏，借助“规划求解”，可求得工作表中某个单元格中公式的最优值（公式总是以等号开始）。“规划求解”将对直接或间接与目标单元格中公式相关联的一组单元格中的数值进行调整，最终在目标单元格公式中求得期望的结果。“规划求解”通过调整所指定的可更改的单元格中的值，从目标单元格公式中求得所需的结果。在创建模型过程中，可以对“规划求解”的可变单元格数值应用约束条件。3.Excel2003“规划求解”宏的加载安装office的时候，系统默认的安装程序不会安装宏程序，需要用户根据自己的需求选择安装。下面是加载“规划求解”宏的步骤:2）在弹出的对话框中的“可用加载宏”列表中，选中“规划求解”复选框，单击“确定”，“规划求解”宏就被添加到了“工具”菜单栏内。3）在需要使用“规划求解”宏时，单击“工具”菜单栏下的“规划求解”选项，即弹出“规划求解参数”对话框，然后根据需要对目标单元格、可变单元格和约束条件进行设置，单击“求解”即可以得到需要的结果。4.利用Excel表格计算玻璃料方模板的建立计算玻璃料方的基本依据是，所有原料中某项氧化物总量，占整付配合料所有氧化物总量的百分比，与玻璃成分中该项氧化物的百分含量相同。但是，玻璃料方的计算，不仅仅只是考虑原料成分的影响，还受一些其他参数制约诸如芒硝含率、碳粉含率、混合系数等等。因此,我们必须先确定计算条件，再进行计算。我们可以用Excel表格将这些计算条件、计算过程和计算结果一一列出：1）原料成分表将原料成分按100单位重量列出各氧化物含量，填入表41。表4.1原料成分表名称Si%FeAAIACaOMgOk2oNa2ON&2S04c备注1#硅砂99.200.0800.340.040.010.070.032#硅砂99.150.0380.34白云石0.000.0800.0030.5921.37长石68.500.25017.751.950.324.874.86石灰石0.000.1700.3552.700.82纯碱99.53芒硝99.38碳粉85.83铁粉95.2002）配合料指标需要设定的配合料指标有：纯碱挥散率，芒硝含率，碳粉含率和碎玻璃掺入率，这儿项指标通常根据经验设定，各个工厂不一而足。大体上，芒硝含率和碳粉含率在2-5%,瓶罐玻璃因为有料色要求，会根据窑炉实际气氛调整芒硝和碳粉比例，其碳粉含率有时为0%。当我们己知玻璃料方，还可以通过计算得出芒硝含率和碳粉含率。碎玻璃掺入率，浮法玻璃通常在25%以下，瓶罐玻璃有时会达到90%o碱含率、玻璃获得率和配合料气体含率由计算得出。大多数瓶罐和浮法玻璃玻璃获得率（也叫熔出率）在82%〜83%左右。：纯碱挥散率：是指配合料在输送过程中、入窑后的挥发飞散损失率。碱含率：芒硝含率是芒硝所引入的Na2O与芒硝和纯碱引入的Na2O总量之比，即：芒硝含率=（芒硝引入的Na2O）/（芒硝引入的Na2O+纯碱引入的Na2O）X100%碳粉含率：是指由碳粉引入的固定碳与芒硝引入的Na2SO4量之比，即：碳粉含率=（碳粉含C量4■芒硝引入的Na2SO4量）X100%玻璃获得率： 是指配合料中所有氧化物之和与配合料（粉料）干基总重量的•百分比，该指标主要体现配合料干基（不包括碎玻璃）产出玻璃的效率。配合料气体含率：除去形成玻璃的氧化物，配合料其余部分即形成气体挥发掉了。这部分占配合料干基总重的比例，就是配合料气体含率。表4.2配合料参数表纯碱挥散率1.00%碱含率18.47%芒硝含率3.15%碳粉含率2.92%玻璃获得率82.42%碎玻璃掺入率15%1108配合料气体含率17.58%3）混合条件混合条件主要是对每付配合料配料所用时间的设定和混合系数的设定。这两个参数决定了每班或者每天配料所用时间是否是现实条件所允许的。通常来讲每天的配料时间在20小时以内比较合适，以留有余地用来维修和处理异常。每付配合料配料所用时间通常在6〜8分钟，有的也可以达到4〜6分钟。混合系数：混合系数=装填系数*配合料容重。装填系数：混合机装填物料的体积与其额定容量的比值。装填系数决定了混合机的最大装填容量，通常浮法玻璃配合料的装填系数为0.8〜0.9,特殊情况下可达1.0。混合机在出厂时就己经决定了其最大装填容量，比如额定容量在7000L的混合机，其装填物料的体积通常不能超过7000Lo配合料容重：单位容积的配合料质量，通常为1.1〜1.3Kg/L（实测值，随料方的不同而变化）

每副料获得玻璃液（kg）7073.52每副料所用时间（分钟）7.50拉引量（t/d）900.00每班配料所用时间（小时）5.30混合机额定容量（升）7000.00装填系数0.886配合料容重（Kg/L）1.195混合系数=装填系数*配合料容重1.059混合机最大装填重量（kg）7413.00电子秤最大称■<kg）硅砂13500硅砂23500白云石1200长石1200石灰石1200纯破1500芒硝100碳粉30铁粉30表4.3混合参数表表表4.3混合参数表4） 称量条件称量条件主要考虑电子秤的最大称量范围，对每付配合料来说，单原料的重量不能超过电子秤的最大称量范围。5） 配料计算表我们可以先设定一个料方，将单原料的重量乘以相应成分，得到相应氧化物的重量。将这些计算过程以Excel表格的形式填入表4.5o氧化物合量修正值是指假定理论计算的氧化物合量不是100%,而是99.5%〜99.9%,我们就要除以这个百分比。表4.5配料计算表名称M(Kg)SiOaFeaOiAIACaOMgOk2oN%0c合计备注1#硅砂2163.752145.361.5157.360.870.221.510.6550%2#硅砂2163.752145.360.8227.360.000.000.000.0050%白云石1124.040.000.8990.00348.45236.05长石201.57137.880.60536.084.230.698.9910.32石灰石325.280.000.5531.14176.171.33纯碱1375.69792.86芒硝56.7123.93碳粉1.881.62铁粉0.330.3117413.004428.594.7051.93529.72238.2810.50827.766091.50氧化物合■修正值6109.836）玻璃成分理论值我们用单个氧化物的合量除以所有氧化物的合量修正值，就得到理论计算的玻璃成分，然后填入表4.6o表4.6玻璃成分理论值SiQFejOsAI2O3CaOMgOKsON%0合计72.4831%0.0770%0.8500%8.6700%3.9000%0.1719%13.5480%99.7000%以上只是我们计算玻璃成分理论值的一个过程，要想利用Excel规划求解玻璃料方，还得在此基础上建立玻璃料方求解模型。

5.Excel规划求解玻璃料方模型的建立根据玻璃料方和玻璃成分计算过程，我们可以将表4.1-4.6代入Excel表格，建立玻璃料方计算模板，如图5.1。建立Excel规划求解模型，最重要的是设置好目标单元格、变动单元格和约束条件。在玻璃料方计算中，最重要的一环是确定一付配合料的干基重量。制约一付配合料重量的因素，一是混合机的混合能力，二是拉引量（或者叫出料量）与单付配料时间。所以我们可以把单付配合料的干基总重（不包括碎玻璃）达到最大，或者每班总的配料时间最小作为目标，设置目标单元格。如图5.1,我们把单元格"SC47S”作为目标单元格。对于变动单元格模型的建立，我们可以将一付料中单原料的用量作为变量来设立变动单元格。由于碳粉的用量可以用碳粉含率和芒硝用量来计算求得，而芒硝用量乂可以用芒硝含率和纯碱用量来计算求得，我们只要预先设定碳粉含率和芒硝含率就可以了。因此我们只用把硅砂、白云石、长石、石灰石、纯碱、铁粉及其他小料设置为可变量就可以了。如图5.1,我们把“$B17$：$B22$；$B25$"设置为可变单元格。ZWEK.R28IE¥1020xnir)ttfritmviii!AH11Qor口ca>借*•3LAlM2-326家3031323B77ggooWfSBixtnh・q~439<1041<13_47WOltlZWEK.R28IE¥1020xnir)ttfritmviii!AH11Qor口ca>借*•3LAlM2-326家3031323B77ggooWfSBixtnh・q~439<1041<13_47WOltl：HMfUnlrt<小。4,I：心土uSIG2&35«355Wtnsogoexw.63约束条件，实际上就是我们在计算过程中必须注意的一些限制条件，比如单原料重量不能大于电子秤量程，玻璃成分理论计算值要在一定范围内，单付配合料总重不能超过混合机能力等等。

在图5.1中，我们设定的约束条件为：（1） 所有单原料重量在0和电子秤量程之间；（2） 配合料总重W混合机最大装填重量；（3） 玻璃成分理论计算值中Fe2O3、A12O3、CaO、MgO、Na2O+K2O含量百分比设置上下限。将“规划求解参数”中的“目标单元格、可变单元格”和“约束条件”设置完毕后，点击“求解”，计算机将自动求得一解。需要注意的是:1） 无论是“目标单元格、可变单元格”还是“约束条件”单元格，都必须含有公式。2） 如果出现无解，则大多数是约束条件设置不当，或者公式不合适，循环引用等问题造成出借。此时，原来设置的约束条件有可能造成借乱，必须点击“全部重设”后重新设置目标单元格、可变单元格和约束条件。6.Excel规划求解计算玻璃料方实例下面我们以某工厂为例，说明利用Excel规划求解计算玻璃料方时单原料用量和各配料参数的变动情况，以及料方中多原料变动对玻璃品质的影响。在该配方调整计算的实例中，硅砂、白云石和石灰石成分发生了变化，从而需要重新计算料方，改变单原料的用量。图5.1为原料变动前的料方计算表，图5.2为原料变动后的料方计算表，红色字体为发生变动的原料成分，蓝底红字部分为发生变动的单原料用量。可以看到，调整后儿乎所有的单原料用量都发生了变动，但是混合系数、芒硝含率、碳粉含率、玻璃成分等指标无一变化。此次配方调整以后，对产品质量进行了跟踪，平均每小时0.6mm以上的疵点数量曲线如图5.3所示。图中可以看出，配方更改前后玻璃疵点变化并不明显，偶尔的跳动是来自于成型的缺陷。这说明多种原料同时变动，只要单原料变动的量不大，混合均匀，它对玻璃品质的影响不大。也就是说，相对于试探性调整单个原料以求得玻璃料方而言，用“Excel规划求解”计算玻璃料方，虽然会造成多个原料同时变动，但同样是适用的。图5.2SI<ZIVMBC£>fAACUtAK<0»XMCXJ9»fBCD)*0«><HT助QO£1*牛-Z z• 11din'°g*2A«lrzw2h»iWiWirt■90S6iO«f-><>»OmO"g图5.2SI<ZIVMBC£>fAACUtAK<0»XMCXJ9»fBCD)*0«><HT助QO£1*牛-Z