Модели и алгоритмы управления процессом экструзии полимеров при производстве кабелей

• Автор: Терлыч, Андрей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

1. Общее положение и состояние проблемы

1.1. Реологические и теплофизические свойства полимеров

1.2. Особенности переработки полимерных материалов на одношнековых экструдерах

1.3. Проблемы управления процессом экструзии

1.4. Выводы по главе и постановка задач исследования

2. Экспериментальное исследование и анализ процесса экструзии

2.1. Экспериментальное определение реологических свойств расплавов полимеров на приборе ИИРТ
2.2. Экспериментальное исследование влияния реологических свойств полимера и условий переработки на выходные параметры процесса экструзии
2.3. Имитационная модель процесса экструзии
2.4. Выводы по главе
3. Постановка задачи управления технологическим процессом экструзии
3.1. Процесс экструзии полимеров как объект управления
3.2. Выбор управляющих воздействий
3.3. Постановка задачи управления процессом экструзии
3.4. Показатели качества готового продукта
3.5. Выводы по главе
4. Математическое моделирование и численное исследование процесса экструзии
4.1. Постановка задачи и метод решения
4.2. Математическое моделирование работы экструдера
4.3. Моделирование температурного поля шнека
4.4. Потребляемая экструдером мощность
4.5. Смешение расплавов полимеров в экструдере

4.6. Проверка адекватности математической модели экструдера
4.7. Численное исследование работы пластицирующего экструдера
4.8. Структурная и параметрическая идентификация имитационной модели
4.9. Выводы по главе
5. Разработка и исследование алгоритмов управления процессом экструзии
5.1. Алгоритмы управления процессом экструзии
5.2. Методика определения реологических характеристик перерабатываемого полимера по выходным параметрам процесса
5.3. Анализ процесса экструзии и выбор оптимального технологического режима
5.4. Выводы по главе
Заключение
Литература
Приложение
Приложение

Введение
В условиях жесткой конкуренции на рынке кабельной продукции перед производителями встают проблемы повышения производительности оборудования и качества готовой продукции, снижения её себестоимости. Одним из путей решения указанных проблем выступает управление процессом экструзии полимеров при наложении пластмассовой изоляции с учетом изменяющихся реологических свойств исходного сырья.
Качество кабельной продукции, получаемой методом экструзии, определяется рядом механических, электрических и других показателей. Экспериментально подобранный режим технологического процесса, обеспечивая необходимую производительность, ещё не гарантирует необходимого качества готового продукта. Даже при удачно подобранном технологическом режиме существует возможность его нарушения при изменении свойств исходного сырья, что, в свою очередь, приводит к снижению качества готового продукта в целом. Таким образом, существует проблема контроля и обеспечения заданного качества готового продукта при случайных изменениях свойств исходного сырья непосредственно в процессе наложения электрической изоляции.
Проблемам автоматизации управления процессом экструзии посвящены работы ряда авторов (Соколов М.В. Сагиров C.H., Митрошин В.H., Ковригин JI.A., Орлов С.П., Малафеев С.И., Дормайер С., Макафи М., Шармю Ж-И и др.). В данных работах рассматриваются, как правило, задачи управления отдельными элементами экструзионной линии, например задачи высокоточного поддержания температурного профиля корпуса, повышения эффективности электропривода экструдера и пр. В тоже время практически отсутствуют работы, описывающие подходы к решению задач управления процессом экструзии на основе модели, одновременно учитывающей влияние на процесс реологических свойств перерабатываемого материала, условий переработки и характеристик формующего инструмента. Поэтому

проблема контроля и обеспечения заданного качества готового продукта при случайных изменениях свойств исходного сырья непосредственно в процессе наложения электрической изоляции.
Проблемам автоматизации управления процессом экструзии посвящены работы ряда авторов. В данных работах рассматриваются, как правило, задачи управления отдельными элементами экструзионной линии, например задачи высокоточного поддержания температурного профиля корпуса, повышения эффективности электропривода экструдера и пр. В тоже время практически отсутствуют работы, описывающие подходы к решению задач управления процессом экструзии на основе модели, одновременно учитывающей влияние на процесс реологических свойств перерабатываемого материала, условий переработки и характеристик формующего инструмента. Поэтому разработка моделей и алгоритмов управления процессом экструзии с учетом изменяющихся свойств сырья и условий переработки является весьма актуальной задачей.
Таким образом, для разработки моделей и алгоритмов управления технологическим процессом экструзии полимерной изоляции при производстве кабелей, учитывающих влияние изменяющихся реологических свойств перерабатываемого полимера и обеспечивающих заданное качество выпускаемой продукции и производительности процесса, необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать влияние условий переработки и реологических свойств перерабатываемого полимера на процесс экструзии.
2. Построить имитационную модель процесса экструзии, учитывающую влияние условий переработки и реологических свойств перерабатываемого полимера на выходные переменные процесса.
3. Выполнить постановку задачи управления процессом экструзии; разработать показатели качества готового продукта, учитывающие изменяющиеся реологические свойства сырья и условия переработки.
4. Построить численную модель процессов тепломассопереноса в