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

вызывая резкие и значительные изменения температуры фильерной пластины, значительно изменяют величину греющего тока, протекающего по сосуду, что нарушает нормальную работу последнего, поскольку эти измене­ ния тока являются реакцией регулятора на импульсы, еще не проникшие через фильерную пластину и не выз­ вавшие изменения температуры стекломассы.

С другой стороны, необходимо иметь в виду, что пе­ ремещение термопары по стенке сосуда вверх увеличи­ вает разницу в динамических характеристиках каналов, отражающих влияние загрузки стеклошариков на тем­ пературу стеики сосуда и температуру фильерной пла­ стины. При этом чем выше взята точка регулирования температуры стенки, тем быстрее доходит сюда управ­ ляющий импульс по сравнению с каналом «изменение температуры фильерной пластины — загрузка стеклоша­ риков». В таком случае регулятор, реагируя на темпера­ туру стенки, будет оказывать упреждающее регулирую­ щее воздействие на температуру фильерной пластины. Поэтому для автоматического регулирования температу­ ры стенки устанавливать термопару рекомендуется в точке, расположенной под изоляцией в средней части бо­ ковой наклонной стенки сосуда на расстоянии 20—30 мм от фильерной пластины.

Для описания динамических свойств канала регули­ рования температуры с достаточной для практики точ­ ностью можно воспользоваться дифференциальным урав­

зоны, например, в результате обрыва и загрузки стек­ лошариков (рис. 41, б), измеряется минутами со значи­ тельно большим динамическим отклонением от заданно­ го значения. Поэтому возмущения со стороны подфиль­ ерной зоны и загрузки стеклошариков являются наиболее серьезными. По этой причине оптимальную настройку

регулирование теплового режима стеклоплавильного со­ суда сводится к системе автоматического регулирования (САР) температуры стенки в рекомендуемой точке. Сле-

109

дует сказать, что такая САР температуры в значитель­ ной мере улучшает процесс выработки стекловолокна, поддерживая температурный режим, обеспечивающий безобрывность процесса и поддержание метрическогономера стеклонити в требуемых в настоящее время пре­ делах. Однако указанная САР полностью не решает за ­ дачи регулирования теплового режима процесса выра­ ботки стекловолокна, поскольку температура стекломас­ сы зависит не только от температуры стенки сосуда, но и от температуры окружающей среды. Изменение по­ следней, например, в течение суток может вызвать от­ клонения температуры стекломассы и связанное с этим изменение среднего значения метрического номера стек­ лонити. Поэтому нам представляется целесообразным разработка более совершенной системы, которая вклю­ чала бы в себя САР температуры стенки сосуда, быстро устраняющая возмущения, поступающие в результате изменения электрической мощности в сети, с коррекцией по температуре стекла или другому параметру, харак­ теризующему влияние внешней среды через фильериую пластину (подфильерная зона). Такая система позволит достичь точность регулирования температуры печи до ±0,5—1°, что, вероятно, исчерпает возможность сниже­ ния брака стеклянной нити по метрическому номеру (тексу).

Для уменьшения влияния случайных воздушных по­ токов на некоторых стеклоплавильных сосудах в подфильериой зоне устанавливаются охлаждаемые пласти­ ны-перегородки.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ М О Д Е Л Ь УСТАНОВКИ Д Л Я ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОВОЛОКНА ОДНОСТАДИЙНЫМ МЕТОДОМ

Одностадийный процесс производства стекловолокна имеет ряд преимуществ по сравнению с двухстадийиым и получает все более широкое распространение [1].

При составлении математической модели объекта прежде всего необходимо расчленить его иа отдельные емкости. Примем, что фидер состоит из четырех емкос­ тей: верхний изолирующий слой (верхняя стенка), газ, стекломасса, нижний изолирующий слой (нижняя стен­ ка), а трубка и фильерный питатель — из трех емкостей: стекломасса, платиновая стенка, изоляция.

ПО

фильерного питателя принимаем, что все параметры стекломассы, стенки и изоляции одинаковы во всех на­ правлениях, т.е. они рассматриваются как емкости с со­ средоточенными параметра м и.

При рассмотрении трубки и фильерного питателя при­ нимаем, что теплоемкость стекломассы линейно зависит от ее температуры:

Принимаем, что в фидере процесс теплопередачи че­ рез стекломассу описывается уравнением Фурье для плоской стенки, причем коэффициент теплопроводности определяется по формуле [59]:

где п — коэффициент преломления стекломассы; а0 — коэффициент

I I , наконец, последнее допущение, принятое при со­ ставлении математических моделей фидера, трубки и фильерного питателя, заключается в том, что теплоемко­ сти и коэффициенты теплопроводности изоляции и пла­ тиновых стенок, а для фидера также и теплоемкости стекломассы и газа не зависят от температур и постоян­

ны во времени.

Введем обозначения:

Ьі — коэффициенты температуропроводности соответствую­ щих материалов;

щ— коэффициенты, отражающие конструктивные и техно­ логические параметры фидера, трубки и фильерного питателя;

112

в фильерном питателе;

— количество тепла, выделяемого нагревателем фильерпого питателя; количество тепла, передаваемого воде, охлаждающей

токоподводы фильерного питателя.

С учетом принятых выше допущений, используя за­ коны сохранения энергии и вещества для всех указан­ ных выше емкостей фидера, трубки и фильерного пита­ теля, после ряда преобразований (записи уравнений ди­ намики в приращениях, вычитания уравнений статики, приведения уравнений к нормальному виду) получаем следующие системы уравнений [60] для фидера: