Введение к работе
Актуальность темп. В современной строительстве стекло как строительный материал занимает одно из первых мест. Листовое стекло является полуфабрикатом и составной часть» большо* номенклатуры изделий в автомобильной, авиационной, электронной я других отраслях промышленности.
Развитие стекольной промышленности характеризуете* значительным увеличением выпуска и повышением качества листового стекла, вырабатываемого горизонтальный способом с использованием расплава металла. При этом отжиг ленты стекла осуществляется в туннельной роликовой пачи.
Основная цель отжига і достижение в ленте стекла распределения и величины термоупругих, внутренних остаточных напряжений, исключающих саморазрушение отрезанных листов и заготовок. Одной из основных причин разрушения ленты, листов и заготовок стекла является превышении напряжениями, действующими в плоскости листа, допустимих пределов.
Для устойчивой работы печей отжига и увеличения выхода годного стекла, необходимо поддерживать такой температурный рента в печи, который обеспечил бы требуемый запас прочности ленты и листов стекла по плоскостным напряжениям. В дальнейшем будем называть такой решим рациональным. Эту задачу наиболее аффективно кошт решить с помощью ввтоматмзированной системи управления.
Негоди исследований. Обзая методика ГЫПОЛМ01ГЯЯ ряботи 33-кяочялась в теоретическом исследовании поставленных задпч с последующем экспериментальной проверкой полученных выводов з промышленных условиях. Поставленные з работе задачи решались о помощь» методов теории автоматического управления, теории упругости, лучистого к конвективного теплообкекя, методов идентификации производственных процессов, методов имитационного моделирования п моделирования ня ABJJ,
Научная новизна. В результата исследований впервые разработана двумерная математическая модель процесса отжига листового стаяла, связывавшая осгя точные плоскостныэ напряжения с температурным полем в ленте стекла в зоне отжиге, и алгоритм ее идентификации по значениям напрямний в стекле.
В предлагаемой модели, в отличия от известиях, рассматривается не только продольные, но и взакиосвязанше с hkvh касательные и главные напряжения.
Покапано, что величина главных растягивающих напряжений я ширина зоны их действия наиболее полно характеризуют прочность листового стекля, я эти показатели целесообразно ксподьгювягь как критерий качества стекла.
В качестве критерия управления, выбран обобщенный параметр, равный корни квадратному из полусуммы квадратов разностей между максимальным и минимальным значениями распределения двулучепре-ломяения по аирине ленты стекл» при её нормальном просвечивании. Получено математическое выражение связи критерия управления с распределенным температурным полей в ленте стекла.
На осново полученных квтеиатической «одели и критерия управления предложен алгоритм и номограмш для определения рационального температурного режима отжига листового стекла.
Установлено, что печь отжига является инерционным объектом о распределенными параметрами. С учетом исходной дискретизации объекта управления впервые разработана математическая модель печи отжига листового стекла как объекта многосвязанного управления.
В результате выполненных исследования установлено, что время регулирования температуры ленты стекла известными системами стабилизации в зонах нагрева примерно в 25-30 раз и в яоиях охлаждения 50-60 раз превышает время нахождения стекля в них. Вследствиэ этого часть лента стекла из-за превышения внутренними напряжениями предела прочности разрушается, образуя бой.
Для повышения быстродействия системы регулирования температурного режима предложен способ, предусматривающий двухаталное регулирование:
- на первой етапе предваряющее регулирование по возмущенна
(компенсация влияния воздействий на кавдои участке иэиенения
скорости, толщшш, ширины лента стекла и ее температуры на вхо
де в печь отжига);
г на второй - регулирование по отклонению при наличии остаточного отклонения переивщшй поско отработки управляющих воздействий по возмущённо.
Практическая ценность рлботы заключается в;
а) применении полученных математических моделей для опре
деления параметров вновь раерабатываешх печей отжига листового
стекла на стадии проектирования;
б) создании на основе проведенных исследований двухуровне
вой АСУ откигом листового стекла в туннельных роликовых пачах^
которая обеспечивает наряду с повышением производительности
(уменьшение боя стекла) и повышение качества готовой продукция.
Верхний уровень сие теш на основе полученной ыатеиатичвекой модели обеспечивает оперативное определение рациональных реииыов отжига и управляющих воздействий для их реализации на каждой участке, используй для этого информации с возмущениях и изменении плоскостных напряжений в листовоы стоила.
Нижний уровень ссуиествляет заданный верхним уровней АСУ режим отжига, обеспечивая реализацию управляющих воздействий.
Разработанная АСУ реализуется на современных технических средствах:
верхний уровень «а ыикроЭВМ чипа СМ-І634 или С1К-М;
нижний уровень на регулирующем микроконтроллере типа "Реыиконт Р-ІІ0".
В случае отсутствия ЭВМ управление отжигом осуществляет оператор путей ручной установки заданий регуляторам температури в участках печи отккга, оиределлешх с ж.иощы) персональной ЭВМ по разработанным ноиограшаи.
Для практической реализаций системы разработан фазовый поляриметр 11-300,_обеспечивающий достоверішй автоматический контроль плоскостных напряжений,
Реализация результатов работы.. Результаты диссертации $а~ польэовпни как при создании новых ночей откига листового стекла и? етапе проектирования, так и для управлении действующими
іечяил.
Пря ВНПОЛНШІИИ РЯДПИЯЯ 02.01 "Создпть И ОСВОИТЬ ТОХІіОЛОГПП РСЛЗВОДСТГ-Я ЛИСТОВОГО CV8HJ14 МП ПОТО-Л1П и!?г.««Іітр!гроП»«ПП1Х яя-
ЯДХ с ксгюльзовпнгсм рчсплязя мотяллп" В 19KJ-I997 ГГ. ГОЛОВОЙ орі'^нямцпєЯ отрясли "ШПЖШЇстоіагнзпо.и" испольрсяпны ро-ультлты ксслєдовянїіЯ, позволпвзже рігработятії в Кяеяском І'Я,-яале ЕІ1ЛСЦ программы учшднкнх рлсчотов тспяоичх рет.имэп п ион-ґрукгивтох параметров почей откигд ластового стекля. Укрояжеч» porpiwu была пспользопяш .тря лроэ/гткропя!п;:г печи otrrrrn лгт-їл по производству листового стекля, для Токмякского стекяолп-}дя. Эт* печь отличается от известтах влмсгпчних пгрлгвтпп :нь'39ь (более чем в дел рчзя.) установленной иоиноотьэ алоктро- ігравлталсЕ, более высокое (d 1,6 рясі) производительности
ІТЯКЛБКН. ОтЯГ^ОМЫЕ ОГСОНОМЧЧЗСКЇіЯ Г'>|9КТ ОТ СПРДЧП"?М?М ГчіШЇПІП' 'йкломчяем пе«к отяпга длл 7окмлкского СТЗКЛОЯЛ.ЧОД'». составляет 'СО тыс.рублей.
Спотом?! ЯЕТгм.чтттт"еского контроля темпоротур п няпряг.с.чяЯ, рнікяа'лг.х л -гнте сто'клл, с вибором рлцпонляьтіх рскгтиоз от-г* янолреня ип Сялпватском звводе технического стссля (190'1г.) Констянтиновоком рлподв "Лптостокло" (I9S5r.).
Экономический офокт от вподрртшя спстеич и* Салявятскон еодо составил - 32,0 тле.руб. в гол, m зяведэ "Лвтоотекло" -,6 п«-с.руб.
/щробацяя рлботы. Результати рлботм докладызчлпсь к обсуч-чкеъ нл Всесовпноы нчучно-техническом conent'imn "Применение сеуятпческих методов дня оптвмялецпя тйхнологячєскях продас-з лроизводегзя строительных мчгершлоз (Братск, 1973 г.) : 'чно-технкческоЯ конференции Киевского инженерно-строягалнгз-гліститутя (Киов, 1975 г.) : республиканском семинара "Лвто-иоировяннме спетому управления тэяюлогкческимя процессам?: :рсмкшленностл стройка терпя лоз (Киев, 1979 г.); республпк"Л-й кшфзреішип "Лптом.чтизлпил процессов ПРОИЗВОДСТВА строп-ъных стекяончтеряалсв (Киеэ, 1933 г.); республиканское кон-енініа "Лвтомчтизпция процессор производства строительных кломчтериялор" (ІГиев, І9П6 г.^; И Могдуячродном конгросоз стеклу (Ленинград, Г931* г,); роспубл?кя!(скоч спминера "Лвто-и^яция р стекольной рро^готэнноотп" («пев, 1990 г.].
ІІУ^лішяиші^ Оснопчке результлтн дгтееортячяя ігллогснн я Id 5лковякчнх р*б':"г»х, гігляч-.'jt.kx: слип явтгрегор еппдотягыггоо.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пятя глав, заключения, списка литературы (100 наименований), приложений и содер.таг 145 страниц машинописного текста, 44 рисунка, 13 таблиц.