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

породных, по и различных производств. Следует отметить, что по этим показателям (за исключением автоматизации аналитического контроля) "технический уровень автома­ тизации производства стеклянного волокна достаточно высок.

В работе [15] предлагается вычислять «интеграль­ ный коэффициент» уровня автоматизации как произведе­ ния двух исходных показателей

где К\ — коэффициент охвата автоматизации; Ко — коэффициент со­ вершенства автоматизации.

Указанные коэффициенты определяются следующим образом:

Ьі + ь% + b3 = B.

Коэффициенты ai, а2 и as зависят от свойств автома­ тизируемого объекта и определяют «важность» выделен­ ных групп систем КИП и автоматики. Эти коэффициенты определяются обычно экспериментально. В [15] они име­ ют следующие значения: аі = 0,5, а2 = 0,7, а 3 = 1 . Естест­ венно, качественная разбивка систем КИП и автоматики на группы может быть более детальной.

Таким образом, интегральный коэффициент уровня автоматизации определяется как

Анализ фактических данных показывает [15], что су­ ществует тесная корреляционная связь между интеграль­ ным коэффициентом уровня автоматизации и ее эконо­ мической эффективностью. Эта зависимость растет с по­ вышением уровня автоматизации до некоторого предела, а затем начинает падать. Регрессионный анализ уста-

20

Г л а в а 2

СРЕДСТВА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ

РЕГУЛЯТОРЫ ТЕМПЕРАТУРЫ

Во многих работах [1—4] указывается, что при выра­ ботке непрерывного стеклянного волокна одним из ос­ новных параметров, существенно влияющих на ход тех­ нологического процесса и качество получаемого волокна, является температура стекломассы. Регулирование ее должно быть достаточно точным, однако до сих пор нет общего мнения относительно разумного предела повыше­ ния этой точности. В некоторых сообщениях зарубежных фирм, носящих, как правило, рекламный характер, гово­ рится о регулировании температуры при выработке стек­ ловолокна с точностью ±0,2 и даже ±0,1° С.

Во ВНИИСПВ были сформулированы требования к аппаратуре для регулирования температуры стекло­ массы на установке для выработки стекловолокна в 200-фильерном стеклоплавильном сосуде с повышен­ ным уровнем стекломассы. В качестве входных парамет­ ров были приняты: температура сосуда х\, уровень стекло­ массы л'2, скорость намотки первичной нити х3; в качестве выходного параметра — метрический номер стеклонити у. Средние арифметические и средние квадратичные откло­

Практика построения математических моделей промыш­ ленных объектов показывает, что в большинстве случаев необходимые статические зависимости могут быть линеа­

22

лирических распределении вероятностей основных техно­

В этом масштабе за начало отсчета переменной при­ нимается ее среднее значение, а за единицу измерения — величина среднего квадратичного отклонения. Как изве­ стно, коэффициенты взаимной корреляции выражаются формулой

1

Гу

адостоверность значений этих коэффициентов определя­ ет соотношение

Уравнение множественной регрессии в стандартизованном мас­ штабе имеет вид:

где ß,- находится из условия

Известно [17], что за меру близости в общем виде принимается величина, определяемая по формуле

23

ют одинаковую точность и что искомая функция {(х) определена в конечном числе точек п, зависимость можно переписать в следую­ щем виде:

В полученном уравнении величина коэффициента при аргументе характеризует представительность данного па­ раметра в общей совокупности переменных, описываю­ щих процесс. Знак коэффициента определяет направле­ ние эффекта.

Равенство (4) показывает, что изменение температу­ ры сосуда на 1° вызывает изменение веса нити на 18 мг,

Рис. 6. Зависимость вероятного количества брака стеклонити от точности регулирования температуры

что соответствует примерно одному метрическому номе­ ру. Полученная закономерность согласуется с известны­ ми физико-химическими и технологическими закономер­ ностями процесса выработки стекловолокна.

На рис. 6 представлена полученная П. Г. Янцевым зависимость вероятного количества брака (по метрическо­ му номеру) стеклонити от точности регулирования тем­ пературного режима стеклоплавильного сосуда (заштри­ хованная зона характеризует дисперсию процента брака метрического номера нити при данной температуре). Из рисунка видно, что точность регулирования температуры

24

целесообразно иметь в пределах ±0,5—1°, так как даль­ нейшее увеличение ее не приносит ощутимого уменьше­ ния величины брака по номеру нити, но связано со значи­ тельнымусложнением регулятора.

До 1968 г. температуру стеклоплавильных сосудов при выработке стеклянного волокна регулировали путем стабилизации регулирующего параметра, например нап­ ряжения на зажимах стеклоплавильного сосуда, тока или мощности, потребляемой сосудом, так как главным фак­ тором, нарушающим установившийся режим, является колебание питающего напряжения. Для этой цели при­ менялся регулятор КРСТП-З [1]. Однако при современ­ ных требованиях к качеству стеклянного волокна приме­ нение такого регулятора не может дать удовлетворитель­ ных результатов, так как существенное влияние на тем­ пературу оказывают возмущения неэнергетического ха­ рактера, такие, как обрыв волокон, нестабильность воз­ душных потоков в подфильерной зоне и т. п.

Поэтому более рациональным является регулирова­ ние непосредственно температуры фильерной пластины стеклоплавильного сосуда.

Регулятор КПИ-Т

Корректирующий прибор КПИ-Т (рис. 7) может быть использован как самостоятельный регулятор. В этом случае необходимы промежуточные устройства для сог­

полнительным элементом в схеме регулирования тепло­ вого режима является дроссель насыщения типа ДОС. Промежуточным звеном является магнитный усилитель ТУМ-А5-11, выход которого хорошо согласуется с вхо­ дом (обмоткой управления) дросселя насыщения, а ве­ личина входного сопротивления (600 ом) делает возмож­

процесса был получен при степени связи 0,5—1 и време­ ни изодрома, равном 5—8 сек.

Описанная схема испытывалась при выработке нити толщиной 13,3 текс1 (Мм = 70—80). При этом средний ста-

1 Текс — вес 1 м нити в мг.

25

тисгнческпй разброс метрического номера в течение сме­ ны составил 4,65±0,49. Точность стабилизации темпера­ туры фпльернон пластины составила примерно ±1,5°.

С появлением регуляторов с точностью регулирования 0,5—Г и хорошо защищенных от наводок переменного

тока регуляторы КПИ-Т утратили промышленное при­ менение в производстве стекловолокна. Тем не менее, учитывая простоту и невысокую стоимость, их удобно ис­ пользовать в тех случаях, когда не требуется высокой точности, особенно в производстве штапельного стекло­ волокна.

Регулятор РТС-5

В последнее время успешно прошел промышленные испытания и был рекомендован к серийному производст­ ву регулятор температуры типа РТС-5 [19], специально предназначенный для промышленности стекловолокна.

Техническая характеристика регулятора РТС-5

1300—1600"' С

26

Применение фотоэлектрического усилителя делает из­ мерительную схему регулятора нечувствительной к на­ водкам переменного тока, позволяет прикреплять термо­ пару непосредственно к находящемуся под напряжением стеклоплавильному сосуду.

Регулятор РТС-5 выполнен на полупроводниках, не имеет электронных ламп и регулирующих контактов, от­ личается простотой и высокой надежностью, обеспечивая длительную работу практически без обслуживания.

Выходной сигнал регулятора формируется в виде сигнала постоянного тока, величина которого изменяет­ ся в зависимости от отклонения температуры от задан­ ного значения с помощью находящегося в регуляторе ти­ ристора. Величина выходного сигнала позволяет осуще­ ствить непосредственное подключение регулятора к уп­ равляющей обмотке дросселя насыщения (рис. 8). Об­ ратная связь в регуляторе осуществляется с помощью трансформатора тока TT через датчик трансформатора тока ДТТ. В этом случае при эксплуатации и настройке регулятора РТС-5 следует учитывать динамическую ха­ рактеристику дросселя насыщения Др, входящего в кон­ тур обратной связи и потому оказывающего влияние на динамические характеристики регулятора, так как посто­ янная времени дросселя соизмерима с постоянной време­ ни стенки нагреваемого сосуда.

Применение регулятора РТС-5 возможно также и с ти­ ристорами. Для этого необходимо смонтировать в регу­ ляторе (или отдельно) дополнительный блок управления тиристорами.

Принципиальная электрическая схема регулятора РТС-5 приве­ дена на рис. 9. Измерительный узел регулятора не отличается от аналогичного узла стандартных электронных потенциометров. Вели­ чина опорного напряжения, подаваемого от полупроводникового стабилизатора напряжения, составляет 12 <?, что позволяет полу­ чить несколько пределов регулирования (например, замыкая сопро­ тивление R7, регулируют температуру в пределах 1000—1300 и 1300— 1600° С). Задатчик температуры выполнен в виде реохорда с под-1 вижным контактом из сплава серебра. Для точной настройки регу­ лятора ось подвижного контакта несет шкалу и соединена с ручкой задатчика через понижающий редуктор. Фотоэлектрический усили­ тель ФЭУ включен по компенсационной схеме, чем достигается не-

27

и т. д. Для защиты гальванометра ФЭУ от возможных перегрузок применена схема переключения коэффициента усиления ФЭУ, со­

ное усиление. При резком разбалансе и увеличении тока на сопро­ тивлении R]3 возникает напряжение, превышающее напряжение про­ боя диодов Дзз или Д3 .|, и через сопротивление R33 проходит ток, создавая дополнительное компенсирующее напряжение, что умень­ шает коэффициент усиления схемы, устраняя перегрузку рамки ФЭУ. Тумблер 7"і предназначен для переключения режима работы на ручное управление, что необходимо при пуске холодной печи и при значительных перестройках режима, или на автоматическое регули­ рование (положение Р и А).

Напряжение выхода ФЭУ суммируется с напряжением на рео­ стате ручного управления R25 и поступает на схему управления ис­

разряжается через динистор Д3 э и обмотку разделительного транс­ форматора Тр2, а на вторичной обмотке трансформатора Тр2 появ­ ляется мощный импульс для управления тиристором Д2 і- При из­

полуволне конденсатор С 8 разряжается до величины, равной паде­ нию напряжения на диоде Д 3 2 , подготавливаясь к следующему по­ ложительному полупериоду. Сопротивление /?32 стабилизирует рабо­

Для получения изодрома применена простая корректирующая обратная связь с ЛС-цепыо. Эта связь осуществляется через датчик трансформатора тока (от тока нагрузки), поэтому при колебании напряжения сети в закон регулирования вводится первая производ­ ная по току нагрузки, пропорциональная первой производной по на­ пряжению. Следовательно, регулятор обеспечивает быстродействие по отношению к колебаниям напряжения сети — главного возмуща­ ющего фактора.

произойдет без «толчка», иначе у сосуда могут перегореть токоподводы. При переходе на автоматическое регулирование устанавли­ вается задание, соответствующее номинальному току, стрелка мик­ роамперметра находится у нулевого деления. Если стрелка микроамперметра показывает отклонение, это свидетельствует о ка­ ком-нибудь нарушении режима (например, неисправности еилового оборудования).

29