Диссертация (Разработка способа и алгоритмов управления электрическими печами сопротивления, обеспечивающих временную и пространственную равномерность нагрева), страница 2

Это приводит к тому, что электрическое сопротивлениенагревателя, выполненного из дисилицида молибдена, при нагреве иохлаждении изменяется в 10 раз, а, следовательно, во столько же раз (всоответствии с законом Ома) изменяется и мощность, выделяемая внагревателе. С целью упрощения системы управления, а также повышениякачествапереходныхпроцессовприразогревепечицелесообразноиспользовать различные способы ограничения тока на нагревателях сиспользованием «токовых отсечек» [63, 67].На основании вышеизложенного задача поиска новых алгоритмовуправления ЭПС для термообработки керамических изделий и созданиеСАУ, позволяющей повысить равномерность распределения температуры врабочей камере ЭПС, на сегодняшний день является актуальной.Целью диссертационной работы является разработка способов иалгоритмовуправлениятермообработкиэлектрическимикерамическихизделий,печамисопротивленияобеспечивающихдляповышениеравномерности распределения температуры в рабочей камере печи вустановившемся и переходных режимах.Для достижения поставленной цели в диссертационной работе былипоставлены и решены следующие задачи:1.

Анализ состояния развития электрических печей сопротивления длятермообработкикерамики,особенностивыполненияконструкцийсовременных печей, влияние технологического процесса, тенденции развитиясистем управления и регуляторов температуры.2. Разработкауточненныхмоделейэлектрическихпечейсопротивления для термообработки керамических изделий.Страница | 73. Исследование влияния места установки датчика температуры.4. Исследование системы управления ЭПС с компенсацией разницытемператур в тепловых зонах печи.5.

Разработка и исследование системы ограничения температурынагревателей.6. Разработка математической модели нагревателя из дисилицидамолибдена.7. Исследованиесистемуправленияэлектрическихпечейсопротивления с нагревателями из дисилицида молибдена.8. Разработка методики определения постоянной времени ЭПС наоснове паспортных данных.9.

Разработкапрограммногопакета длярасчета передаточныхфункций электрических печей сопротивления.Научная новизна работы заключается в следующих положениях:1. Разработаны модели комплекса, включающего в себя ЭПС, системуэлектропитания и управления, учитывающих неоднородность объектауправления и нелинейность характеристик регуляторов мощности.2. Разработана методика определения параметров передаточнойфункции ЭПС по паспортным данным.3. Проведенсравнительныйанализэкспериментальныхианалитических динамических характеристик ЭПС.4. Проведено исследование влияния тепловых характеристик наразницу температур между зонами печи.5.

Разработаныструктурысистемыограничениятемпературыотдельных элементов печи и определены зависимости времени разогреваЭПС от температуры нагревателей.6. Проведеноисследованиенеравномерностираспределениятемпературы для нагревателя из дисилицида молибдена.7. Разработан алгоритм расчета параметров передаточной функцииЭПС.Страница | 88. Определены зависимости для расчета дополнительной мощности,требуемой для компенсации разности температур между тепловыми зонами.Представлены в полиномиальной форме.Практическаяценностьрезультатовработызаключаетсявследующем:1.

РазработаныимитационныемоделивпрограммнойсредеSimulink/Matlab, позволяющие в диалоговом режиме проводить анализ исинтез комплекса, включающего в себя ЭПС, систему электропитания иуправления при варьировании параметров нагревателей, футеровки ирегулятора мощности.2. РазработанысистемырегулированиятемпературыЭПС,позволяющие контролировать и ограничивать температуру отдельных еевнутренних элементов.3.

Даны рекомендации по настройке микропроцессорных регуляторовтемпературыдлямногозонныхЭПСпериодическогодействияскомпенсацией разности температур и ограничению вводимой в ЭПСмощности.4. Предложенаметодикавыбораустановленноймощностирегуляторов температуры многозонной ЭПС периодического действия скомпенсацией разности температур между тепловыми зонами в процессенагрева.5. Результаты исследований используются в учебном процессе накафедре АЭТУС НИУ МЭИ.Основные положения диссертации рассмотрены в следующих разделах:Во Введении обоснована актуальность работы, сформулированы цельи задачи исследований, дана общая характеристика работы.В первой главе проводится анализ состояния развития электрическихпечейсопротивлениядлятермообработкикерамики,конструкцийсовременных печей сопротивления для термообработки керамическихизделий, тенденций развития систем управления и регуляторов температурыСтраница | 9ЭПС.

Рассматриваются особенности технологического процесса обжигакерамических изделий. Сформированы цели и задачи исследования.Во второй главе разрабатывается уточненная модель, учитывающаянеоднородностьЭПСкакобъектауправления.Разработанамодельрегулятора температуры ЭПС с ограничением температуры нагревательныхэлементов. Предложена модель регулятора температуры многозонной ЭПСпериодического действия с компенсацией разности температур в тепловыхзонах печи в процессе нагрева.

Разработана математическая модельнагревателя из дисилицида молибдена, а также предложена модельрегулятора температуры с ограничением тока нагревателей.Третья глава посвящена исследованию на имитационных моделяхсистем управления ЭПС. Исследованы системы регулирования температурыЭПС, контролирующие и поддерживающие тепловые характеристикиотдельных внутренних элементов печи. Установлено, что наибольшеепредпочтение следует отдать системе регулирования температуры, в которойдатчик устанавливается вблизи футеровки.Предложена методика выбора установленной мощности регуляторовтемпературы многозонной ЭПС периодического действия с компенсациейразности температур между тепловыми зонами в процессе нагрева.Показана возможность и целесообразность использования адаптивнойсистемы управления тепловыми зонами ЭПС.Предложены оптимальные настройки регуляторов температуры с точкизрения плавного выхода на режим нагревателей из дисилицида молибдена.Установлено, что согласно критерию минимального времени разогрева печи,превышение мощности регулятора n > 2 не приводит к заметному снижениювремени разогрева печи, но увеличивает стоимость тиристорного регуляторамощности.В четвертой главе на основе экспериментальных исследованийразработанауточненнаяРазработанпрограммныймодельэлектрическойпечипакет,позволяющийбыстросопротивления.рассчитыватьСтраница | 10параметры передаточной функции ЭПС и проводить расчет профилятемпературыпотеплотехническихтолщинефутеровки,параметровотучитываязависимоститемпературы.Проведеноэкспериментальное исследование температурных режимов ЭПС.

На основеэкспериментальных исследований проверена работоспособность моделиЭПС, учитывающей неоднородность печи как объекта управления.В Заключении обобщены основные результаты работы.В«TransferПриложенииfunctionприведен:разработанныйпозволяющийcalculation»,программныйбыстропакетрассчитыватьпараметры передаточной функции ЭПС и проводить расчет профилятемпературыпотолщинефутеровки,учитываязависимоститеплотехнических параметров от температуры.Тематика диссертации соответствует второму и третьему пунктамобласти исследований специальности 05.09.10 – Электротехнология:№2 - обоснование совокупности технических, технологических,экономических,экологическихисоциальныхкритериевоценкипринимаемых решений в области проектирования, создания и эксплуатацииэлектротехнологических комплексов и систем.№3-разработка,структурныйипараметрическийсинтезэлектротехнологических комплексов и систем, их оптимизация, разработкаалгоритмов эффективного управления.Страница | 111.

АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХПЕЧЕЙ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИКЕРАМИКИ1.1. Технологический процесс обжига керамических изделийХимические и физические процессы, протекающие при обжигекерамическихобразующихсяматериалов,фаз,ихобуславливаютсоотношение,составразмер,ихарактеристикуформуивзаимноерасположение структурных элементов (включая поры), изменение массы иобъема керамического тела. Тем самым эти процессы определяют веськомплекс физических, механических и химических свойств керамики, атакже получение изделий заданных размеров и форм [47].Процессы, протекающие при обжиге керамики различных типов,весьма разнообразны. К числу таких процессов относятся: термическоеразложение исходных сырьевых материалов; химические реакции междукомпонентамимасс;окислительно-восстановительныепроцессыпривзаимодействии с газовой средой обжига; модификационные превращения;процессы растворения в расплаве твердых фаз и их кристаллизация израсплава.Цикл обжига керамических изделий состоит из периодов нагревавыдержки в области максимальных температур и охлаждения.Конечнаятемператураобжигаипродолжительность выдержкиобуславливается комплексом требований к свойствам изделия.