Автоматизированный контроль тепловых нагрузок высокотемпературных производственных процессов

• Автор: Хабаров, Виталий Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Анализ объекта исследования и постановка задачи
1.1. Высокотемпературные технологические производства
1.1.1. Производство кирпича
1.1.2. Производство алюминия
1.1.3. Термическая обработка металлов
1.2. Задача контроля высокотемпературного поля
1.3. Способы измерения температуры
1.3.1. Электрические термометры расширения
1.3.2. Пирометры частичного излучения
1.3.3. Т ермоэл ектрич еские термометры
Выводы
Глава 2. Метод восстановления температурного поля
2.1. Анализ способов восстановления температурного поля
2.2. Интерполяция методом наименьших квадратов
2.3. Выбор аппроксимирующей функции МНК
2.4. Проверка точности аппроксимирующих функций
Выводы
Глава 3. Разработка программно-аппаратного комплекса
3.1. Анализ существующей аппаратуры
3.1.1. Многоканальный регулятор температуры Термодат-
3.1.2. Универсальный измеритель-регулятор температуры ТРМ
3.1.3. Измеритель температуры Термоизмеритель ТМ-
3.2. Разработка структуры и архитектуры АПК
3.3. Разработка алгоритмов функционирования комплекса
3.3.1. Разработка алгоритма сбора и предварительной обработки данных
3.3.2. Разработка алгоритма передачи данных
3.3.3. Разработка алгоритма построения модели температурного поля
3.4. Разработка аппаратной части комплекса

3.4.1 .Разработка аппаратной части экспериментального варианта АПК
3.4.2. Разработка аппаратной части промышленного варианта АПК
3.5. Разработка программного обеспечения комплекса
3.5.1. Разработка ПО экспериментального варианта АПК
3.5.2. Разработка ПО промышленного варианта АПК
Выводы
Глава 4. Экспериментальные исследований и их результаты
4.1. Экспериментальные исследования в лабораторных условиях
4.1.1. Нагревание кирпича
4.1.2. Нагревание углеграфитового блока
4.2. Исследование возможности применения АПК для прогнозирования распределения температурного поля во времени
4.3. Статистическая обработка результатов лабораторных исследований
4.4. Испытания АПК на ООО "Красноярский металлургический завод"
Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

Введение
В современных условиях быстро растущего производства особое внимание уделяют активно развивающимся методам и средствам контроля производственных процессов.
Наиболее актуальными являются решения задач управления технологическими процессами, происходящими в тяжелых промышленных условиях. К таким производствам следует отнести: радиационно опасные производства, химически опасные производства, производства применяющие опасные транспортные средства и опасные технически сооружения, производства при высоких и сверхвысоких температурах [1, 2]. К последним относятся практически все направления в металлургии, производственные процессы, использующие обжиговые технологии (производства кирпича и керамических изделий), процессы производства пластмасс и полиэтилена высокого давления и др. [3, 4].
В данном случае температура производственного процесса и ее распределение по технологической полости является одним из основных факторов, влияющих на получения конечных изделий. Например, в полости обжиговой печи, пресс-формы, ванне электролизера и т.д. Необходимо получить трехмерное распределение температуры в означенном объеме, которое служит основанием для контроля температурного поля данного процесса.
Вопросам решения задачи распределения температурных полей посвящены работы Быкова В.И., Шайдурова Г.Я., Громыко А.И., Шокина Ю.И., Добронца Б.С., Злобина B.C., Lovell M.R., Dutta S., Morehouse J. H., Zhaowen Wang, Guanghua Chen, Wenju Tao и др. Тем не менее, известные работы не содержат готовых методик аппаратного восстановления температурного поля при высоких и сверхвысоких температурах в тяжелых промышленных условиях, позволяющих выполнить построение трехмерной

- нелинейный характер зависимости сопротивления от температуры;
- отсутствие воспроизводимости состава и градуировочной характеристики, что исключает взаимозаменяемость отдельных ТС данного типа.
1.3.2. Пирометры частичного излучения
К пирометрам, измеряющих яркостную температуру объекта (температуру, при которой плотность потока спектрального излучения абсолютно черного тела равна плотности потока спектрального излучения реального тела для той же длины волны (или узкого интервала спектра) при действительной температуре), относятся монохроматические оптические пирометры и фотоэлектрические пирометры, измеряющие энергию потока в узком диапазоне длин волн.
Принцип действия оптических пирометров основан на использовании зависимости плотности потока монохроматического излучения от температуры [54]. На рис. 1.16 представлена схема оптического пирометра с "исчезающей" нитью, принцип действия которого основан на сравнении яркости объекта измерения и градуированного источника излучения в определенной длине волны.
Рисунок 1.16 — Пирометр