книги из ГПНТБ / Любутин О.С. Автоматизация производства стеклянного волокна

включением в его рабочие обмотки полупроводниковых вентилей типа ВКД-200 (200 а, 600 в).

Каждая секция агрегата включается автоматом 1А. При этом стеклоплавильный сосуд начинает разогревать­ ся на токе холостого хода, необходимое значение которо­ го устанавливается сопротивлением 1R путем изменения тока смещения магнитного усилителя МУ. Изменяя ток управления в обмотке Н\К\ магнитного усилителя, мож­ но в достаточно широких пределах менять его индуктив­ ное сопротивление и тем самым перераспределять напря­ жение между рабочими обмотками магнитного усилите­ ля и первичной обмоткой печного трансформатора. Сту­ пенчатое регулирование тока производится изменением количества витков первичной обмотки печного трансфор­ матора с помощью пакетных переключателей 1ПП

и 2ПП.

Одновременно со стеклоплавильным сосудом вклю­ чается электродвигатель ДД привода крыльчатки, пре­ пятствующий зависанию стеклошариков в бункере. Элек­ тродвигатель получает питание от трансформатора ТрЗ, который через контакт РУ регулятора уровня питает так­ же электромагнит ЭМ электромеханического дозатора, обеспечивающего подачу стеклошариков в стеклопла­ вильный сосуд.

Стеклонить на бобину наматывается с помощью на­ матывающего аппарата, электрические цепи которого пи­ таются от автомата АО. Электродвигатели привода бо­ бины, раскладчика и программного устройства времени намотки приводятся во вращение одновременно нажати­ ем пусковой педали наматывающего аппарата. Стол пос­ леднего имеет две бобины для поочередного приема стек­ лонити. По окончании намотки нити на одной бобине нить автоматически перезаправляется на другую бобину поворотом стола на 180° с помощью двигателя ДС. Для точной фиксации стола схемой регулирования предусмот­ рено динамическое торможение двигателя ДС. По окон­ чании цикла намотки концевой выключатель раскладчи­ ка МПР включает быстродействующее реле 2РП и реле 1РП. Контакты реле 1РП замыкают цепь питания двига­ теля поворота стола. При повороте стола на 180° сраба­ тывает микропереключатель МПД, включая контактор ЗМП, который подает на две фазы двигателя ДС посто­ янный ток от выпрямителей 1В и одновременно снимает напряжение с реле 1РП. Однако, пока не разрядится

10

движущуюся сетку приемного конвейера 6. До поступле­ ния на сушильный конвейер холст пропитывают связую­ щим в пропиточной ванне, высушивают в. сушильной ка­ мере и наматывающим устройством наматывают в руло­ ны. Получаемый холст представляет собой равномерный слой первичных стеклянных нитей, уложенных в горизон­ тальной плоскости своеобразными восьмерками и пропи­ танных связующим составом. Объемная масса таких стеклянных холстов меньше объемной массы жестких холстов из рубленых стеклянных нитей и равна 350— 500 кг/м3.

Для автоматизации технологического процесса полу­ чения стеклянного холста одностадийным методом мож­ но использовать стандартные средства автоматического контроля и регулирования. Однако для автоматического регулирования некоторыми параметрами (уровнем и температурой стекломассы в ванной печи, трубках и пи­ тателях, качеством холста и др.) требуется разработка специальных средств контроля и регулирования. Следует отметить, что до сих пор не решен вопрос выбора основ­ ного управляющего воздействия, по которому следует вести автоматическое изменение технологического про­ цесса.

В литературе [4—6] подробно описаны методы полу­ чения штапельного стеклянного волокна, поэтому кратко остановимся лишь на одном из прогрессивных — центри- фугально-дутьевом методе получения супертонкого стек­ ловолокна (рис. 5) [1]. Расплавленная стекломасса / вытекает из фидера и поступает в сосуд-чашу 2, вращаю­ щийся с большой скоростью. В боковых стенках сосуда имеются фильеры 3. Под действием центробежной силы стекломасса выходит через фильеры и попадает под воз­ действие потоков раскаленных газов 4, поступающих из горелок 5, находящихся в кольцевой камере сжигания 6". Такое волокно предназначено для получения технических и строительных теплоизоляционных материалов с малой объемной массой (плит, рулонных материалов и т. п.).

Для соблюдения нормального технологического режи^ ма необходимо автоматическое управление такими вход­ ными параметрами (рис. 5,6), как температура и расход газа Ѳг, Qr , газовоздушной смеси Ѳг.в, Qr-в и стекла Ѳс т .. QCT, давление газа Р и воздуха Р&іы, уровень Я стекла в фидере, температура пламени соплового аппарата, тем­ пература чаши и очка (или струи расплавленной стекло-

12

массы), скорость вращения чаши и т. п. (на рис. аф — диаметр фильер, К\ — показатель, учитывающий конст­ руктивные особенности чаши). Выходными параметра­ ми являются: диаметр d и длина / волокна, / — сила то-

Рис. 5. Центрнфугально-дутьевой метод получения стеклово­ локна

а — технологическая схема; б — структурная схема

ка, обогревающего очко, К — количество горелок. Воп­ росы регулирования температуры пламени соплового ап­ парата, расхода газа и воздуха не представляют особых трудностей (см., например, [7—10]). Задача же автома­ тического регулирования температуры чаши и очка весь­ ма сложна, и для решения ее необходима разработка специальных средств автоматического контроля и управ­ ления [11].

Одним из вариантов решения этой задачи может быть следующий. Нормальное течение процесса получения во­ локна обусловлено соответствующей вязкостью стекло­ массы, которая непосредственным образом связана с ее температурой. Между вязкостью стекломассы и ее элект­ ропроводностью существует зависимость

g" т) = const,

13

В [11] описано устройство, использующее эту зависи­ мость. Сопротивление струи стекломассы измеряется бесконтактным способом с помощью двух (задающего

ивоспринимающего) тороидальных сердечников с об­ мотками. Струя стекломассы проходит через оба тороида

ипредставляет собой замкнутый виток. При изменении

еесопротивления на выходах обмотки воспринимающего тороида меняется величина напряжения, однозначно оп­ ределяемого сопротивлением струи стекломассы.

Для разогрева стеклоплавильного сосуда используют печные трансформаторы. В промышленности стеклово­ локна применяются трансформаторы типов ОСУ и ТК.

Трансформатор типа ОСУ собран на двухстержневом магнитопроводе, на каждом керне которого расположе­ ны катушки первичной обмотки, соединенные между со­ бой последовательно. Каждая катушка имеет по две отпайки, переключение на которые производится при нап­ ряжении сети ниже номинального и во всех случаях, ког­ да возникает необходимость увеличения вторичного нап­ ряжения (старение стеклоплавильного сосуда, нарушение теплоизоляции, изменение режима и т. п.). Витки вторич­ ной обмотки соединены между собой параллельно, обес­ печивая напряжение 5,5 в при номинальном напряжении на первичной обмотке. Технические характеристики трансформаторов ОСУ представлены в табл. 1.

В последние годы трансформаторы типа ОСУ стали выпускать с алюминиевыми обмотками. В условиях высо­ кой температуры и агрессивных сред происходит быстрое окисление алюминия и увеличение переходных сопро­ тивлений в местах' соединения вторичной обмотки транс­ форматора с токоподводящими медными шинами, что приводит к дополнительным потерям электроэнергии и другим нежелательным последствиям. Для устранения этого контактные поверхности алюминиевых шин необ­ ходимо предварительно (перед соединением) зачищать слоем технического вазелина.

Трансформаторы ОСУ-20/6 и ОСУ-20/0,5 применяют для 100- и 200-фильерных сосудов и питателей средней производительности. Для более мощных сосудов и пита­ телей следует применять трансформаторы ОСУ-20/0,5 в тропическом исполнении, а также сварочные трансфор­ маторы типа ТК-

У трансформатора ОСУ-20/0,5 в тропическом исполнении каче­ ство изоляции обмоток повышенное.

14

* Используется в установке дл я производства волокна одностадийным способом.

Трансформатор типа ТК собран на сердечнике броневого типа, состоящего из отдельных листов трансформаторной стали марки Э-41 толщиной 0,5 мм. Первичная обмотка включает четыре дисковые катушки, намотанные из прямоугольного медного провода. Вторич­ ная обмотка выполнена в виде одного витка, состоящего из двух медных дисков. Вторичная обмотка охлаждается проточной водой, проходящей по трубкам, напаянным по наружному периметру каж­ дого диска. Для охлаждения первичной обмотки специальные сред­ ства не применяются. Плотное прилегание катушек первичной об­ мотки к дискам вторичного витка, обеспечивающее хорошее охлаж­ дение первичной обмотки, осуществляется винтами, установленными на раме сердечника.

Применение водяного охлаждения значительно сокращает раз­ меры трансформатора, что обусловливает широкое распространение таких трансформаторов в промышленности стекловолокна для пита­ ния высокопроизводительных сосудов с большим количеством филь­ ер. Ступенчатое регулирование вторичного напряжения осуществля­ ется с помощью пакетных переключателей изменением количества витков первичной обмотки.

Работниками заводов стеклянного волокна реконст­ руировав трансформатор ОСУ-20/0.5-А для использова­ ния с высокопроизводительными стеклоплавильными со­ судами. Алюминиевый провод первичной обмотки транс­

45 витков каждая, изоляция обмотки выполнена из стеклоленты, пропитанной кремнийорганическим лаком. Вто­ ричная обмотка изготовлена из медной шины сечением 6X80 мм (или алюминиевой шины сечением 10X80 мм).

Эксплуатация модернизированных трансформаторов показала, что подключение их к 200-фильерному стекло­ плавильному сосуду с высоким уровнем стекломассы при­

потеря активной мощности на его нагрев, которая превы­ шает 2 кет. В связи с этим потеря электроэнергии состав­

По сечению магнитопровода трансформатор ОСУ-20/05 может передавать мощность до 18—20 ква, но при этом требуется не только изменить класс изоля­ ции на более высокий, но и увеличить сечение вторичной обмотки и уменьшить число витков первичной, что в ус­ ловиях завода стеклянного волокна не может быть при-

16

Вопросам выбора критериев или параметров, харак­ теризующих уровень автоматизации химических произ­ водств, посвящен ряд работ [12—14]. Тем не менее этот вопрос далек от удовлетворительного разрешения. Это объясняется тем, что речь идет об оценке одним числом или системой чисел таких сложных систем, как система управления химическими производствами, которые могут различаться как самими технологическими процессами и их аппаратурным оформлением, так и системами уп­ равления в части ее алгоритма и технической реали­ зации.

А. Л. Леонов и Ф. Я. Ревзин [12] предлагают следую­ щую систему показателей для оценки уровня автомати­ зации.

1. Показатель объема автоматизации управления, ко­ торый характеризуется удельным весом числа парамет­ ров автоматического управления Уа в общем числе na­

zi раметров управления ЕУ*:

1

1

2. Показатель прогрессивности систем автоматизации управления, характеризуемый удельными весами числа систем автоматического управления каждого вида УПа (с учетом коэффициента г, условно характеризующего новизну и сложность систем) в общем числе систем ав-

п

тематического управления 2 У а ь

1

1

3. Показатель использования информации для целен автоматического управления, определяемый удельным весом общего числа параметров автоматического управ-

п

ления 2 У Ц І в сумме параметров автоматического контро-

1

ля 2Яа,' и управления 2Уа ,-;

.18

S Kai 4" S Уа і

11

4.Показатель централизации автоматического управ­ ления, определяемый удельным весом числа параметров

централизованного управления Уц в общем числе Парала

метров управления £У|. :

У' = - ^ - . s у;

Указанные показатели уровня автоматизации для двухстадийного процесса выработки непрерывного стек­ лянного волокна (см. рис. 2) имеют следующие значения: Уо«0,3; У„=0,3; У „ « 0 , 1 ;

Значения полученных величин приближенны, посколь­ ку невозможно учесть целый ряд параметров. Так, на процесс выработки непрерывного стеклянного волокна влияет не только температура стекла, но и ее распре­ деление в пространстве и во времени, температура (и ее распределение) стенок сосуда и т. п.

При определении технического уровня автоматизации производства стеклянного волокна кроме перечисленных необходимо учитывать еще целый ряд таких показате­ лей, как, например, значения капитальных затрат, техни­ ко-экономические данные производства, показатели об­ служивания средств автоматизации и др. Учитывая спе­ цифические особенности производства стеклянного во­ локна и отсутствие его аналогов, невозможно сделать сравнительный анализ показателей технического уровня, поскольку показатели, характеризующие капитальные за­ траты, и показатели экономической эффективности можно применять для сравнения однородных производств. Для этой же цели можно использовать показатели объема ав­ томатизации и систем управления. Тем не менее такие по­ казатели, как степень использования информации для автоматического управления, централизации автомати­ ческого управления и автоматизации аналитического контроля, могут применяться для сравнения не только од-