Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

Рисунок 3.2 – Зависимость температуры экструдата от частоты вращения шнека

Рисунок 3.3 – Зависимость толщины пленки от скорости вращения тянущих валков

С повышением частоты вращения шнека температура экструдата увеличивается с постепенно уменьшающейся скоростью роста. При частоте от 0,5 об/с до 1,1 об/с рост температуры обусловлен интенсивными диссипативными тепловыделениями в деформируемом расплаве. При частоте, превышающей 1,1 об/с, рост температуры замедляется вследствие уменьшения интенсивности диссипации (из-за падения вязкости) и времени пребывания материала в экструдере. С повышением скорости вращения тянущих валков (при постоянной скорости выхода экструдата из головки, то есть неизменной производительности экструдера) толщина пленки падает, что обусловлено увеличением степени растяжения пленки в продольном направлении. При отсутствии параллельных опытов это подтверждает адекватность разработанных ММ реальному объекту с доверительной вероятностью  = 0,95.

3.4 Вычисление управляющих воздействий процесса изготовления рукавных пленок

Для вычисления диапозонов управляющих воздействий по ММ процесса экструзии — частоты вращения шнека и температуры корпуса — в сформированных из технологических регламентов диапазонах осуществляется расчет распределений давления температуры расплава полимера по длине канала шнека экструдера и производительности экструдера G, определяемой как абсцисса рабочей точки — точки пересечения расходно-напорных характеристик шнека и головки. На рисунке 3.4 представлены распределение температуры расплава по длине канала шнека и расходно-напорные характеристики шнека и головки раздувного одношнекового экструдера (D = 0,09 м; L/D = 20) для изготовления пленок из ПЭНП марки 15803-020. Рассчитанная производительность экструдера составляет 70,5 кг/ч.

Рисунок 3.4 – Параметры состояния процесса подготовки экструдата

Расплав нагревается при движении по каналу шнека за счет теплоты, генерируемой в результате работы сил внутреннего трения, и теплоты, подводимой от обогреваемого корпуса экструдера теплопроводностью.

Для вычисления управляющих воздействий на стадии формообразования рукава, обеспечивающих требуемое размерное качество, в сформированных регламентных диапазонах управляющих воздействий осуществляется расчет распределений радиуса, толщины и температуры формируемого пленочного рукава вдоль его продольной оси, а также высоты линии затвердевания материала. На рисунка 5 представлены продольные распределения толщины и температуры рукава пленки из ПЭНП марки 15803- 020, формуемого в потоке охлаждающего воздуха. Рассчитанная высота линии затвердевания (кристаллизации) ПЭНП составляет 0,55 м.

Для решения задачи формирования управляющих воздействий, необходимо найти значения _ext, _f . Рассчитаем диапазоны управляющих воздействий. Для этого по формуле (3.6) определим _ext – скорость выхода расплава из фильеры.

_(3.14)

Соответственно, степень раздува _b рассчитаем по формуле (3.10)

(3.15)

Вытяжка и раздув рукава приводят к утонению заготовки и к ориентации цепей макромолекул в пленке (упрочнению). Для вычисления степенью раздува _d: подставим исходные значения в формулу (3.12)

(3.16)

Из (3.12) выразим _d и получим:

(3.17)

Тогда _f найдём по формуле (3.9)

(3.18)

Рассчитаем толщину рукавной плёнки (_f) по формуле (3.11) используя диапазон управляющих воздействий _ext – скорость выхода расплава из фильеры, _f – скорость выхода готовой плёнки.

Рисунок 3.5 – Параметры состояния процесса формообразования пленочного рукава

Рукав утончается до толщины _f = 7,510^–5 м (толщина готовой однослойной рукавной пленки шириной w_f = 1,5 м) вследствие растяжения в продольном и поперечном направлениях.

При варьировании управляющих воздействий — степени раздува, расхода и начальной температуры наружного хладагента, частоты вращения тянущих валков — в регламентных диапазонах рассчитываются размерные показатели пленки, на панели оператора отображаются зависимости показателей качества g/m от управляющих воздействий ( kg/min и .m/min) Анализ этих зависимостей позволяет исследователю определить допустимые значения управляющих воздействий на стадии формообразования рукава, которые обеспечивают выполнение требований потребителя к геометрическим (_f, w_f) характеристикам изготавливаемой пленки.

4 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ

4.1 Разработка блок схемы

Для выбора оборудования, необходимо пределить все параметры, которые обеспечат входные параметры, их обработка и дальнейшее использование системой в качестве управляемых величин. Для наглядной демонстрации необходимо разработать схему с указанием и связью блоков.
На рисунке 5.1 показана блок схема разрабатываемой системы контроля толщинйо рукавной полиэтиленовой плёнки.

Рисунок.4.1 – Блок схема автоматизированной системы

4.2 Входные параметры

На блок схеме рисунок 4.1, изображены входные величины, их обеспечивают измерительные приборы . Произведём выбор, описание работы и схемы подключения этих измерительных элементов.

4.2.1 Гравиметрические системы контроля толщины

Продольная регулировка достигается путем изменения подачи материала за счет управления оборотами главного привода или за счет уменьшения подачи сырья в загрузочный бункер с использованием автоматизированных систем дозирования.

В странах со сложившимся рынком потребления пленки обязательно учитывается удельная (поверхностная) плотность пленки или, иначе, масса единицы ее площади [г/м2]. В западном полушарии производители используют обратный показатель - площадь пленки, приходящуюся на единицу массы пленки [м2/г]. Этот показатель (англ. - yield, т.е. выход, польза)

Рисунок 4.2 – Гравиметрический дозатор

Принцип работы весов: весы устанавливаются на входе дозаторa или экструдера. Масса материала находящегося на весах преобразуется мостовым датчиком в электрический сигнал постоянного тока и подаётся на аналоговый вход контроллера, который преобразует его в цифровую форму и использует для дальнейших вычислений. В ходе работы экструдера количество находящегося на весах материала уменьшается, и зная массу материала в каждый момент времени и промежуток времени процессор вычисляет расход в единицу времени по формуле:

(4.1)

где: G – удельный вес (кг/м), расход Q – расход материала(кг/ч),f – скорость выхода продукции(м/мин).

Параметры deltaM – изменение массы и deltaT-промежуток времени можно изменять с пульта в зависимости от потребления экструдера. DeltaM – задаётся косвенно заданием количества циклов измерения за одно опорожнение воронки. Зависимость расхода от времени имеет линейный характер в диапазоне 80...20(%) заполнения воронки, в этих границах рекомендуется проводить вычисление расхода. Эти границы заданы в процессоре и могут быть изменены с дисплея. Чтобы откорректировать минимум и максимум заполнения воронки для конкретного материала существует режим адаптивного наполнения, это означает, что каждое N-ое наполнения производится до 100% и вычисляются новые 20% и 80%. Активировать и деактивировать адаптивное наполнение, а также изменять период адаптации можно с дисплея.

Ниже приводится функциональная схема поясняющая принцип регулировки удельного веса плёнки изменением оборотов шнека:

Рисунок 4.3 – функциональная схема дозатора

4.2.2 Энкодер

Инкрементальные энкодеры – это импульсный датчик. В процессе поворота объекта на его выходах фиксируются импульсы, количество которых прямо пропорционально углу вращения ротора. Применение энкодера обусловлена необходимостью точного измерения и регистрации скорости поворота вала в разрабатываемой автоматизированной системе. Инкрементальный энкодер - это устройство, функционирующее на основе данных импульсов, образующихся при вращении. Количество импульсов на единицу оборота – это и есть основной рабочий параметр данного устройства. Текущее значение определяется датчиком по методу подсчета количества импульсов от точки отсчета.. Данный преобразователь обеспечит ОС для расчёта скорости выхода плёнки и последующем использовании этой величины в вычислительной техники. Внешний вид энкодера представлен на рисунке 4.4 и схема подключения на рисунке 4.5.

Рисунок 4.4 – Внешний вид инкрементального энкодера

Рисунок 4.5 – Схема подключения инкрементного энкодера

4.2.3 Оптический датчик

Оптические датчики — небольшие по размерам электронные устройства, способные под воздействием электромагнитного излучения в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах подавать единичный или совокупность сигналов на вход регистрирующей или управляющей системы. Оптические датчики реагируют на непрозрачные и полупрозрачные предметы, водяной пар, дым, аэрозоли.

Оптические датчики являются разновидностью бесконтактных датчиков, так как механический контакт между чувствительной областью датчика (сенсором) и воздействующим объектом отсутствует. Данное свойство оптических датчиков обуславливает их широкое применение в автоматизированных системах управления. Дальность действия оптических датчиков намного больше, чем у других типов бесконтактных датчиков. Внешний вид такого датчика представлен на рисунке 4.6.

Данный датчик будет использован для степени раздуваемости рукава, подключен к контроллеру, который в зависимости от поступающего сигнала, создавать управляющее воздействие дроссельной заслонки, тем самым поддувать рукав, и выдерживать линию кристаллизации H.

Рисунок.4.6 – Оптический датчик

Данный датчик будет использован для измерения степени раздува рукава, подключен к контроллеру, который в зависимости от поступающего сигнала, создавать управляющее воздействие, и включает в работу электромагнитный клапан, которые перекрывает подачу воздуха в рукав плёнки. Такой принцип работы обеспечит автоматический поддув рукава и выдерживать линию кристаллизации H.

4.2.4 Датчик температуры

В качестве измерителя температуры будет использована термопара. Термопара — пара проводников из различных материалов, соединённых на одном конце и формирующих эдс, сигнал которой на других концах и является температурным эквивалентом. Наглядное изображение термопары отображено на рисунке 4.7.

Характеристики

Список файлов ВКР