Система управления составом и вязкостью вискозы в производстве химических волокон

• Автор: Мурин, Сергей Валерьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Введение.
Глава I Технологический процесс получения вискозы и существующие методы управления качественными показателями полупродуктов.

1.1 Объект исследования.

1.2 Краткое описание технологического процесса .

1.3 Обзор существующих систем управления технологическим процессом получения вискозы

1.4 Статистический анализ основных параметров технологического процесса.

1.5 Анализ проблемы управления технологическим процессом

1.6 Расширенная задача синтеза системы управления.

1.7 Формирование цели и задач работы .

Глава II Синтез регуля тора сос тава и вязкости вискозы для исходного объекта управления.
2.1 Разработка структурной схемы многомерной системы управления составом и вязкостью вискозы
2.2 Построение математической модели по каналам управления составом вискозы
2.3 Построение математической модели объекта управления вязкостью вискозы.
2.3.1 Посторенние математической модели зависимости вязкости вискозы от степени полимеризации и содержания альфацеллюлозы .
2.3.2 Построение математической модели по управляющему воздействию на вязкость вискозы
2.3.3 Динамическая модель управления по каналу температура щелочной целлюлозы вязкость вискозы.
2.4 Построение математических моделей возмущающих воздействий
2.4.1 Построение формирующего фильтра возмущающего воздействия по вязкости вискозы
2.4.2 Математические модели остальных формирующих фильтров.
2.5 Построение расширенной математической модели объекта управления.
2.6 Постановка задачи разработки оптимального стохастического регулятора
2.7 Синтез оптимального регулятора
2.8 Анализ эффективности полученного регулятора.
2.9 Пути повышения эффективности регулятора.
2. Выявление технологических стадий являющихся источни
ком возмущающих воздействий
Глава 1 Решение задачи повышения управляемости объекта управления составом и вязкостью вискозы.
3.1 Повышение эффективности АСУ мерсеризацией
3.1.1 Существующая система управления процессом мерсеризации .
3.1.2 Построение математической модели объекта управления
3.1.3 Математическая модель нелинейного элемента системы
3.1.4 Построением ММ возмущающих воздействий.
3.1.5 Исследование эффективности существующей системы управления
3.1.6 Синтез ЛКГ регулятора для процесса мерсеризации 1
3.1.7 Анализ эффективности системы управления
3.2 Разработка косвенной оценки содержания альфацеллюлозы
в щелочной целлюлозе
3.3 Разработка косвенной оценки вязкости вискозы
Глава IV Синтез ЛКГ и робастного регулятора для объекта с повышенной управляемостью.
4.1 Построение прямого канала управления
4.2 Синтез многомерного регулятора для доработанного объекта управления
4.3 Анализ эффективности разработанного регулятора методом математического регулирования.
4.4 Синтез робастного регулятора
4.5 Промышленная реализация разработанных систем управления. 1 Выводы
Список литературы


Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из 8 источников и приложений. Работа изложена на 4 страницах, содержит рисунок, таблиц. Результаты диссертационного исследования приняты к использованию на ОАО Балаковский завод волоконных материалов в виде системы имитационного моделирования технологического процесса получения вискозы для обучения технологического персонала и системы управления составом и вязкостью вискозы для реконструируемого производства вискозного волокна, а также внедрены в учебный процесс Балаковского института техники, технологии и управления при чтении лекций, проведении практических и лабораторных работ, разработке дипломных проектов. Анализ экономической эффективности результатов работы показал, что использование разработанных алгоритмов позволит получить только на одном производстве вискозных волокон ОСО Балановский завод волоконных материалов годовой экономический эффект около 6,0 млн. В данной главе выделен объект исследования, произведен анализ технологического процесса как объекта управления, обзор существующих систем управления процессом получения вискозных растворов. Путем анализа экспериментальных временных рядов содержания альфацеллюлозы в щелочной целлюлозы, альфацеллюлозы и щелочи в вискозе, вязкости вискозы выявлено, что существующие системы не обеспечивают требуемой эффективности управления, что снижает качественные показатели готовой продукции и ее конкурентоспособность. На основе анализа проблемы повышения точности управления составом и вязкостью вискозы сформулирована цель исследования и задачи, требующие решения для достижения поставленной цели. Объектом исследования работы являются системы управления составом и вязкостью вискозы технологических процессов производства вискозных материалов вискозного волокна, гидратцеллюлозной целлофановой пленки, вискозной текстильной нити. Рисунок 1 Укрупненная структурная схема производства вискозного волокна Технологический процесс производства вискозных материалов включает две основные стадии рисунок 1 химический цех, в котором производится получение прядильного раствора вискозы, и цех формования, в котором при подаче вискозы через фильеру в прядильный раствор производится формование вискозного волокна с последующей его отделкой и сушкой . Задача получения минимальной себестоимости производства вискозного волокна при заданной средней производительности и ограничениях на качественные показатели готовой продукции приводят к необходимости минимизации себестоимости производства вискозы при выдерживании заданных регламентом значений состава, вязкости и зрелости вискозы 6. Задача оптимизации переменной составляющей прибыли производства вискозного волокна приводит к максимальному получению вискозного волокна высшей категории качества путем коррекции режима формования в зависимости от текущих параметров вискозы на формование и минимизацией затрат на выпуск волокна путем корректировки режимных параметров получения вискозы в зависимости от параметров сырья при заданных средних значениях параметров вискозы 7. Таким образом, задачи оптимизации производства вискозных волокон по экономическим критериям приводят к необходимости стабилизации параметров вискозы при изменении характеристик исходного сырья и других возмущающих воздействиях. Одним из важнейших параметров вискозы, определяющих экономическую эффективность всего производства является концентрация в растворе щелочи основного полимера альфацеллюлозы, который в процессе формования высаживается из раствора в виде гитратцеллюлозы и является основой выпускаемых волокон, нитей и пленок. Снижение содержания альфацеллюлозы в вискозе повышает устойчивость раствора, его перерабатываемость, но снижает экономическую эффективность производства. Повышение содержания альфацеллюлозы в вискозе ограничено условиями перерабатываемости вискозы. Кроме того, нестабильность содержания альфацеллюлозы в вискозе также приводит к нестабильности текса получаемого волокна диаметра элементарных волокон и снижению качества готовой продукции .