Введение к работе
Актуальность работы. Постояпно усложняющиеся условия эксплуатации сборных келезобетонных конструкций и изделий, работающих в условиях знакопеременных емператур и нагрузок, обуславливают необходимость широкого использования редварительпо напряженного железобетона. Одновременно с ростом производства остоянпо повышаются требования к качеству выпускаемых предварительно напряженных келезобетонных изделий. Одной из основных эксплуатационных характеристик качества отовых предварительно напряженных железобетонных изделий является их несущая иособность, которая в значительной мере определяется степенью предварительного апряжения арматуры. Наиболее распространенным способом является электротермический пособ предварительного напряжения арматуры. Однако, в производстве, наблюдаются пачительные вариации степени натяжения, что приводит как к выпуску гсдоброкачественпой продукции, так и к появлению необоснованного конкретными ксплуатационными условиями завышенного уровня качества, и как следствие к ополнительным энергетическим затратам.
Данное обстоятельство в значительной степени обусловлено несоблюдением ехнологических режимов электронагрева арматуры, несовершенством применяемых систем правления, отсутствием оптимальных алгоритмов управления, учитывающих еоднородность температуры по длине стержня и нестабильность теплового удлинения рматуры. Поэтому решение задачи с использованием автоматических систем контроля и правления является актуальной.
Цель работы. Разработка и создание автоматизированной системы управления ромышленным изготовлением предварительно напряженной арматуры для ответственных елезобетонных конструкций с использованием электротермического способа натяжения ри обеспечении бездефектного выхода продукции.
Для достижения поставленной цели:
разработана и исследована математическая модель процесса электронагрева арматурных стержней, как объекта управления;
разработан критерий оптимизации процесса электронагрева арматурных стержней;
синтезирован оптимальный алгоритм управления током нагрева по выбранному критерию;
разработай метод контроля и прогнозирования механического напряжения в арматурных стержнях;
разработаны метод и технические средства оперативного снятия арматурных стержней, в процессе набора механического напряжения во время остывания, при прогнозировании недостижения необходимого механического напряжения.
Методы исследования. Теоретические и расчё'тно-аналитические исследования базировались на положениях теории теплопереноса и теплообмена в процессе нагрева и остывания арматурных стержней, методах измерения и прогнозирования параметров, моделирования и оптимизации создаваемых комплексов измерения и управления параметров производственных процессов с использованием современных средств вычислительной техники.
Научная новизна. В диссертации проведены исследования в области использования современных методов оптимизации технологических процессов для решения задач автоматического управления процессами электротермического натяжения арматуры и прогнозирования конечного механического напряжения в арматурных стержнях.
Научную новизну работы определяют:
математическая модель процесса электротермического натяжения арматурных стержней, позволяющая получить распределение температуры по длине стержня в процессе нагрева;
метод импульсного управления током нагрева, позволяющий выравнивать температуры по длине арматурных стержней в процессе электронагрева;
метод определения и прогнозирования конечного механического напряжения в арматурных стержнях при электротермическом натяжении на ранних стадиях с целью обеспечения бездефектного изготовления предварительно напряженных арматурных стержней.
Осповные положения, выносимые на защиту
Математическая модель процесса электронагрева арматурных стержней, позволяющая получить распределение температуры по длине стержня в процессе нагрева.
Метод импульсного управления током нагрева, позволяющий выравнивать температуры по длине арматурных стержней в процессе электронагрева.
Метод прогнозирования механического напряжения в арматурных стержнях при электротермическом натяжении.
Комплекс технических средств для оптимального управления процессом электротермического натяжения арматурных стержней с определением и прогнозированием
конечного механического напряжения в них на ранних стадиях процесса с целью обеспечения бездефектного изготовления предварительно напряженных арматурных стержней.
Практическая ценность. Разработан управляемый технологический процесс электротермического натяжения арматурных стержней с прогнозированием конечного 'механического напряжения в них и, в случае прогнозирования недостижения заданной величины механического напряжения, оперативном снятии арматурных стержней. Это позволяет достичь практически бездефектное изготовление напряженной арматуры, повысить производительность и снизить энергозатраты.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научно-методических конференциях МАДИ (ГТУ) (г. Москва, 2006-2007 г.), кафедре автоматизации производственных процессов МАДИ (ГТУ).
Публикации. Основные научные результаты работы изложены в четырёх опубликованных статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы, насчитывающего 103 наименования, и содержит 146 страниц текста, 54 иллюстраций, 2 таблицы.
