Автоматизация управления процессом высокочастотной обработки полимерных материалов

• Автор: Филиппенко, Николай Григорьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Литературный обзор, цель и постановка задач
1.1. Электротермия как прогрессивный энергоэффективный метод обработки полимерных материалов
1.2. Теоретические исследования процесса обработки полимерных материалов токами высокой частоты
1.3. Контроль качества ВЧ-обработки
1.4. Анализ оборудования электротермической обработки полимерных материалов и состояния вопроса его автоматизации
1.5. Постановка цели и задач исследования
2. Особенности технологической схемы электротермии и анализ высокочастотной установки, как объекта управления
2.1. Обоснование выбора энергоэффективного диапазона частот электротермических установок
2.2. Технологический процесс ВЧ-обработки полимерных материалов, пути
и методы его автоматизации
Выводы по главе
3. Разработка способов управления и контроля состояния полимерных материалов в процессе ВЧ-обработки
3.1. Определение метода контроля состояния диэлектрических материалов в процессе ВЧ электротермической обработки
3.2. Разработка имитационной математической модели процесса ВЧ-
обработки полимерных материалов с отображением пробойных явлений
3.2.1.Экспериментальные исследование процесса возникновения частичных разрядов
3.2.3. Определение критерия управления процессом ВЧ-обработки в зоне предпробойного состояния
3.3. Методика управления ВЧ-обработкой полимерных материалов
Выводы по главе
4. Автоматизация управления процессом ВЧ-обработки полимерных материалов
4.1. Разработка автоматизированной системы управления процессом ВЧ-обработки полимерных материалов с защитой от пробойных явлений
4.2. Разработка и изготовление блока автоматизированной системы управления процессом высокочастотной обработки
4.3. Конструирование технологической оснастки для ВЧ-обработки полимерных изделий сложной формы
4.4. Исследование разработанной автоматизированной системы управления
ВЧ-обработки полимерных материалов
Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы
Приложения

Введение
Технический прогресс в условиях рыночных отношений диктует концепцию существенного повышения эффективности производства и улучшения качества выпускаемой продукции на основе передовых достижений науки и техники, интенсификации производства, широкого внедрения автоматизированных систем управления. К числу научных направлений, призванных обеспечить, качественные изменения в производительных силах, относится направление, базирующееся на применении электротермических методов (ЭТ) воздействия на различные технологические процессы. К числу ЭТ-методов относится высокочастотный (ВЧ) нагрев полимерных материалов с целью нагрева, сушки, сварки. Тем не менее, несмотря на столь внушительную практическую значимость данной технологии, автоматизированных систем ВЧ-установок в России до сих пор не создано. К числу причин такого состояния вопроса следует отнести: недостаточную изученность технологических режимов процессов ВЧ-термообработки, в том числе при различной влажности и при различных сочетаниях составляющих полимерных и композитных материалов, отсутствие методов контроля материалов, недостаточный уровень разработки теории процесса термической обработки влажных, загрязненных, неоднородных материалов в ВЧ-поле и, наконец, отсутствие разработок в области автоматизации установок ВЧ-нагрева. Представленная диссертация содержит результаты научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, посвященных раскрытию и математическому описанию внутренних процессов ВЧ-воздействия и технологической последовательности создания автоматизированной системы управления электротермической обработки полимерных материалов. Их итоги изложены в четырех главах:
В первой главе рассмотрены теоретические и технологические аспекты процессов автоматизации установок электротермии, проведен обзор конструктивных особенностей блоков и устройств систем АСУ.

Рис.2.1. График мощности и глубины проникновения ЭМВ
Из приведенных расчетов видно, что уменьшение напряженности электрического поля доказывает эффективность разогрева материала с увеличением частоты. Уменьшение напряженности электрического поля в материале означает его интенсивное поглощение диэлектриком, направленное в основном на его нагрев. Одновременно с этим наблюдается значительное (более интенсивное) снижение глубины проникновения ЭМВ в материал с увеличением частоты излучения, что отрицательно сказывается на равномерности разогрева [9, 46].
Так, например, с увеличением частоты с 27,12 МГц до 2450 МГц, напряженность поля уменьшается с 20,74'10'1 до 2,18'Ю"1, т.е почти в 10 раз. Глубина же проникновения ЭМВ в материал уменьшается с 29,34 до 0,32 т.е почти в 100 раз, что доказывает неэффективность использования частоты 2450 МГц при разогреве выбранного материала.
Как уже отмечалось ранее, сушильные камеры на СВЧ-источниках с рабочей частотой 2450 МГц сушат неравномерно, с большими энергетическими затратами [6].
Анализ полученных данных показывает оптимальное значение частоты генератора, при котором происходит максимальный нагрев по всей глубине диэлектрического материала. Данная частота находится в районе показателя