Файл: Любутин О.С. Автоматизация производства стеклянного волокна.pdf

печения идентичности приборов эталонному образцу, простотой и надежностью конструкции, благодаря чему отклонение натяжения от нормы сравнительно невелико (среднеквадратичное отклонение натяжения от среднего значения составляет 0,7—0,97 гс, в зависимости от ско­ рости протягивания нити, равной 6—20 м/мин).

Устройства с электромагнитом, как и все типы уст­ ройств, испытывают на специальном стенде. Натяжение нити измеряют динамометрами с проволочными теизометрическими или синдуктивными датчиками; показания ре­ гистрируются осциллографом Н-102, а при частоте коле­ баний натяжения не более 1 гц — вторичным прибором ЭПП-09.

При сравнительных испытаниях устройств с тормоз­ ным диском, электромагнитного и индукционного каж­ дый из них в течение 10 мин обкатывают при скорости протягивания нити 60 м/мин, затем настраивают на за­ данное натяжение по вторичному прибору динамометра и в течение 20 ч испытывают на заданной скорости. В процессе испытаний значения минимального и макси­ мального натяжений фиксируют через каждые 2 ч. По­ добные испытания проводили при нескольких скоростях протягивания нити и разных положениях регулировоч­ ного тормозного диска (для устройств с пружинным тормозом) или при разных значениях величины тока (для электромагнитного и индукционного устройства). По полученным данным для каждого режима определя­ ли средние значения натяжений и среднеквадратичные отклонения от среднего значения. Как показали резуль­ таты испытаний, зависимость натяжения от скорости движения для электромагнитного устройства так же не­ значительна, как и для устройств с тормозным диском.

Следует отметить возможность дистанционного уп­ равления устройством, что нужно при создании системы автоматического управления.

Натяжение нити в индукционном устройстве (рис. 36) создается за счет тормозящего электромагнитного мо­ мента, возникающего при вращении ротора / в поле полюсов. В устройстве применена двухполюсная магнит­ ная система 2 с двумя катушками 3 постоянного тока, создающими магнитный поток. Величину тормозного мо­ мента и, следовательно, натяжение F нити, проходящей по втулке 4, можно регулировать изменением тока в ка­ тушках;

94

95

Т а б л и ц а 7

* Д л я натяжных устройств пределы натяжения .

При составлении уравнения (23) использована формула Гельбуха [55] для определения величины тормозного момента индукци­ онной барабанной системы. Ввиду быстрой сходимости ряда в фор­ муле (23) при практических расчетах достаточно ограничиться од- ним-двумя членами ряда.

Преимуществом индукционных натяжных устройств является почти полное исключение сил трения (если не

96

считать трения в подшипниках). Нестабильность коэф­ фициента трения является одной из главных причин не­

венные недостатки: зависимость величины натяжения от угловой скорости вращения ротора, т.е. скорости протя­

ми; значительная механическая инерционность ротора и невозможность регулирования зазора. Последние три недостатка могут быть устранены в конструкции индук­ ционного устройства, в котором электромагнит заменен постоянным магнитом / (рис. 37) и предусмотрена воз­ можность регулирования зазора путем продольного сме­ щения конического магнита / по отношению к статору 2. Однако подобная система не допускает дистанционно­ го управления величиной натяжения.

"Технические характеристики динамометров и уст­ ройств для натяжения дамы в табл. 7.

7—55

Г л а в а 3

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕ Г У Л И Р О В А Н И Я

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТЕКЛОПЛАВИЛЬНОГО СОСУДА

В производстве стеклянного волокна основным эле­ ментом технологического оборудования является стекло­ плавильный сосуд, поэтому рассмотрение его как объек­ та автоматического регулирования представляет наи­ больший интерес. При решении задачи автоматизации процесса выработки стеклянного волокна следует учи­ тывать некоторые его специфические особенности.

1. Сложность и малонзученность физико-химических процессов, тепло- и массообмена, происходящих в сосу­ де. Это обстоятельство заставляет искать математичес­ кое описание объекта экспериментальными методами.

2.Нестационарность статических и динамических ха­ рактеристик стеклоплавильного сосуда, обусловленная изменением свойств теплоизоляции, старением материа­ ла сосуда, изменением окружающих условий и т. п. Не­ стационарность затрудняет задачу автоматизации, вынуждает часто исследовать динамические свойства объекта и переналаживать системы автоматического ре­ гулирования.

3.Наличие многочисленных источников шума и не­ контролируемых возмущений: нестабильность химичес­ кого состава стекла, неравномерность загрузки, наличие воздушных потоков в подфильерной зоне и т. п. Наличие шумов и помех заставляет применять статистические ме­ тоды при составлении математического описания и расче­ те систем регулирования.

4.Наличие внутренних прямых и обратных связей между регулируемыми величинами.

5.Трудность проведения длительных экспериментов по наладке систем автоматического регулирования в производственных условиях, так как это может привести-

кснижению качества или появлению брака продукции.

98

каждого из них составляют уравнение статики и уравне­ ние связи между звеньями. При разбивке объекта на звенья чаще всего полагают, что каждое звено есть эле­ мент с сосредоточенными параметрами и в первом при­ ближении движение его выходной координаты описыва­ ется дифференциальным уравнением первого порядка в полных производных. Обоснование этих допущений пред­ ставляет значительные трудности, усугубляемые тем, что не имеется каких-либо априорных качественных или ко­ личественных критериев проверки справедливости сде­ ланных упрощении и предположений.

Затем к уравнению статики каждого звена добавля­ ется часть, учитывающая изменение во времени выходнон координаты при небольших вариациях входных ве­ личин за малый промежуток времени Д/(Д/-> 0). Таким образом получают уравнения в приращениях, из кото­ рых впоследствие вычитают уравнения статики. Разде­ лив приращения выходных координат на Д/, получают систему дифференциальных уравнений в обыкновенных производных.

Наибольшие трудности возникают при нахождении численных значений коэффициентов полученных уравне­ ний. Для этого необходимо знать геометрию агрегата, коэффициенты теплопередачи, теплоемкостей и т. п. Для получения этих сведений в большинстве случаев (в про­ изводстве стекловолокна, в частности) необходима по­ становка специальных экспериментов.

Критерием правильности составленных уравнений яв­ ляется совпадение с точностью 15—40% [56] численных решений с экспериментальными переходными функция­

процессов, а также получение уравнений динамики про­ ектируемых объектов.

При применении экспериментально-аналитического

дующего подбора численных значений коэффициентов. Критерием подбора служит близость численного реше-

100