Методы и модели управления элементами технологического процесса производства стекла

• Автор: Янив, Роман Игоревич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 153 с. : ил

Введение
Технологический процесс производства стекла является высокомеханизированным многоэтапным процессом, включающим образование шихты, транспортировку и засыпку шихты в печь, стекловарение, формообразование, отжиг, отбраковку, упаковку, складирование готовой продукции.
Из всех этапов технологического процесса наиболее значимым и определяющим качество продукции является процесс стекловарения, направляемый решением двух основных эксплуатационных задач

а задачей управления тепловым режимом печи,

б задачей управления оксидным составом навариваемого стекла.

Наиболее изученной является задача управления тепловым режимом работы стекловаренной печи, по ней имеется большое число работ 1, 2, 3, 4, 5. Разработаны системы управления тепловым режимом печи, что позволяет удерживать температуру в заданных пределах. Вторая задача менее изучена и не обеспечена средствами управления, ей и посвящается данная диссертационная работа.

Актуальность

Определение точной температуры в локальной точке в полупрозрачной среде, каковой и является расплав стекломассы, также задача технически невыполнимая. Измерение плотности и вязкости стекломассы задача очень сложная даже для стационарных лабораторных условий, а тем более в потоке текущей высоковязкой жидкости. Кроме того, связь свойств стекломассы с оксидным составом недостаточно изучена. Главный недостаток аддитивных методов расчета свойств отсутствие должного научного и экспериментального обоснования аддитивных расчетных констант. По данным различных авторов, собранных в книге 8, аддитивные константы для расчета плотности колеблются в пределах для i от 2. СаО от 3. Поэтому замена оксида СаО на оксида не вызовет заметного изменения плотности. Еще большая сложность связать вязкость при известной температуре с оксидным составом многокомпонентной стекломассы. Поправки влияния на вязкость расплава приравниваются к влиянию Вз, К к ВаО, а А0з к i. Таким образом, предлагаемая система управления сложна, а корректировка шихты по изменению вязкости и плотности изза низкой точности определения оксидного состава расплава и значительной инерционности печи, малоперспективна для решения задачи стабилизации оксидного состава вырабатываемой стекломассы. В других известных источниках информации большое внимание уделяется автоматизации процесса приготовления шихты, оптимизации ее состава при соответствующем дозировании компонентов. Данные работы основываются на изучении статистических свойств составов сырьевых материалов и направлены на получение стабильного состава шихты, который возможно получить на применяемом сырье. Причем полученный состав стекла может отличаться от состава принятого для данного завода. В работах , рассматриваются вопросы корректировки рецепта стекольной шихты при изменении химического состава исходных сырьевых материалов. Решается вопрос о целесообразности подобных изменений путем определения существенности наблюдаемых изменений химического состава сырья, опираясь на статистические свойства самого сырьевого материала. В работе И предлагается метод оптимального управления процессом приготовления стекольной шихты, который представлен алгоритмом коррекции рецепта шихты при изменении состава сырьевых материалов. В статье описан принцип определения категорий качества стекольной шихты по отклонению ее химического состава от выбранных допустимых отклонений за определенный период времени. С помощью составления соответствующих таблиц и графических зависимостей оценивается качество шихты по отклонениям содержания оксидов, и создают режим управления составным цехом по необходимому корректированию состава шихты. В данной работе рассматривается только процесс корректировки состава шихты, связанный с изменением химического состава сырья и неточностью дозирования. Следует отметить, что в приведенных выше работах не учитываются другие составляющие процесса стекловарения, а именно информационное запаздывание, неизвестный состав стеклобоя, инерция и индивидуальные особенности стекловаренной печи. Подсистема управления оборудованием ДСЛ. Структура системы контроля и оперативного управления приготовлением шихты по результатам экспрессанатщза химического состава ХС. Рис. В работе , Рис. Подсистема расчета рецепта шихты и ее корректировка, которая по результатам анализа химического состава сырьевых материалов, шихты и стекла, и данных о дозировании рассчитывает рецепт шихты, обеспечивающий наивысшую стабильность химического состава стекла, и передает его на первую подсистему в качестве заданного для дозирования. Данный способ контроля и управления подразумевает корректирование рецепта шихты по результаты анализа химического состава сырьевых материалов, шихты и стекла. Управление фактически сводится к механизации и автоматизации пробоотбора шихты, доставки проб в лабораторию, анализа химического состава на спектрометре. Причем при расчете корректировок рецепта шихты принимаются во внимание данные о влажности сырьевых материалов. Наряду с определением доз основных материалов рассчитываются необходимые количества стеклобоя и воды, исходя из пропорций, заданных технологической картой.