Математическое моделирование и оптимальное управление процессом тепловой обработки силикатного кирпича в промышленных автоклавах

• Автор: Харченко, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 143 с. : ил

Введение

Глава 1 Литературным обзор и постановка задачи исследования

1.1 Технология производства силикатного кирпича

1.2 Современное состояние исследований в области моделирования и управления процессом тепловой обработки силикатного кирпича
1.3 Общая постановка задачи оптимального управления процессом тепловой обработки силикатного кирпича

1.4 Цели и задачи исследования

Глава 2 Разработка математической модели процесса тепловой обработки силикатного кирпича в промышленных

автоклавах и проверка адекватности математической модели

2.1 Математическое моделирование процесса тепловой

обработки силикатного кирпича в промышленных

автоклавах
2.1.1 Основные ограничения и допущения математической модели процесса тепловой обработки
2.1.2 Математическое описание процесса распространения тепла в кирпичах
2 I 3 Математическое описание процесса твердения кирпича
2.1.4 Математическая модель распространения тепла в стенках автоклава
2.1.5 Математическое описание процессов, протекающих в паровом объеме автоклава
2.2 Идентификация и проверка адекватности математической модели тепловой обработки силикатного кирпича
2.2 I Методика идентификации и проверки адекватности
математической модели тепловой обработки
силикатного кирпича 2 2 2 Идентификация параметров модели твердения
кирпича
2.2.3 Идентификация теплофизических характеристик
изделий
Глава 3 Исследование и оптимизация процесса тепловой обработки
3.1 Обоснование выбора системы технологических
ограничений процесса и показателей качества изделий
3.1.1 рочностъ изделий
3. Ограничение по температуре изделий
3.1.3 Ограничение по перепаду температуры в кирпиче
3.1.4 Температура поверхности пластин кирпичей
3.1.5 Температура в автоклаве
3.1.6 Ограничения на изменение входных воздействий
3.2 Математическая формализация критерия оптимизации
3 3 Имитационное исследование процесса тепловой обработки
силикатного кирпича
3.3.1 Методика проведения имитационных исследований
3.3.2 Результаты имитационных исследований влияния режимных параметров на качественные показатели процесса
3.3.3 Выбор управляющих воздействий
3.4 Оптимальное управление процессом тепловой обработки
силикатного кирпича
3.4.1 Постановка задач оптимального программного управления процессом тепловой обработки
3.4.2 Алгоритм приближенного решения задачи оптимального программного управления
3.4.3 Определение классов варьируемых функций
3 4 4 Решение задачи оптимизации
Глава 4 Разработка системы управления процессом тепловой
обработки силикатного кирпича
4.1 Методика выбора структуры системы управления 9 процессом
4.2 Формирование множества структур СУ процессом 4 тепловой обработки
4.3 Реализация алгоритмов управления процессом тепловой 2 обработки силикатного кирпича
Выводы по работе
Литература


Автор считает своим приятным долгом выразить искреннюю признательность моим научным руководителям д. Бодрову В И. Фролову С. В . Информационные процессы и управление д. Глава 1. Кирпич по многокомпонентное изделие определнной формы н процессе изготовления которого сырье подвергается механическому измельчению. В настоящее время на заводах по производству силикатного кирпича примяты поточные методы организации технологического процесса 1. Стадии условно подразделяют на основные и вспомогательные. Основные стадии приведены на рис. Эти операции, выполняемые на обособленных технологических линиях с помощью специальных механизмов и приспособлений, определяют метод изготовления изделия в целом. Вспомогательные стадии получения и подачи воды и пара, операции по перемещению материалов, полуфабрикатов и изделий без изменения их состояния и формы, . Задачей процесса смешения компонентов является получение однородной смеси компонентов, т. Этот процесс осуществляется в несколько стадий дозирование сырьевых компонентов песка, извести или известковокремнеземистого вяжущего вещества, добавок, воды перемешивание оiдозированных компонентов в смесителе, г ашение гидратация силикатной смеси в реакторах вторичное
Рис. Наибольшее распространение получила технологическая схема участка дозирования с применением дозаторов непрерывного действия для песка, извести или другого вяжущею и воды В этом случае применяют смеситель непрерывного действия. После гашения силикатную смесь вторично перемешивают в смесителе с доувлажнением до требуемой для прессования влажности. Основное назначение процесса формования получить полуфабрикат заданной юрмы, заданной плотности без дефектов структуры Формование осуществляется в прессовом отделении. Готовую силикатную смесь загружают в приемные бункера прессов, на которых ее прессуют в кирпичсырец при удельном давлении до Ма2,4. Со стола пресса готовый кирпичсыреи снимают и укладывают на вагонетки автоматамиукладчиками и откатывают их в отделение тепловой обработки. Себестоимость выпускаемой продукции, степень заводской готовности изделий и их качество зависят главным образом от технологии выполнения этого, наиболее сложного, длительного и трудоемкого процесса тепловой обработки силикатного кирпича. Производственный опыт показывает, что процесс тепловой обработки занимает времени всего цикла изготовления изделий и является очень энергоемким до энергозатрат приходятся на эту стадию3. В последние годы разработано и внедрено много нового оборудования для тепловой обработки силикатного кирпича. Кроме того, к другим недостаткам установок тепловой обработки непрерывного действия относится их высокая стоимость, сложность в эксплуатации и обслуживании, невысокая надежность сложной и громоздкой кинематики. Таким образом, основной аппаратурой для тепловой обработки силикатного кирпича остаются установки периодического действия, которые применяются на большинстве заводах строительной промышленности России. Среди установок периодического действия наибольшее распространение получили автоклавы с острым паром в качестве теплоносителя Использование в автоклавах острого пара, непосредственно контактирующего с открытой поверхностью кирпичей, предотвращает испарение влаги из сырца. Эго дает возможность сохранить влагу, необходимую для химических реакций с идрагации8. Автоклав представляет собой цилиндрический горизонтальный сварной сосуд внутренним диаметром 2 м. В зависимости от планировочного решения цеха или завода применяют тупиковые СМС9, СМС7 и СМС9 или проходные СМС1, СМС6, СМС8 и 2X автоклавы. Первые отличаются односторонней загрузкой и выгрузкой вагонеток с кирпичомсырцом и оборудованы одной торцовой крышкой вторые двусторонней загрузкой и выгрузкой и двумя открывающимися торцовыми крышками6. При решении задач моделирования и управления технологическим процессом ТО СК важное значение имеют данные о влиянии внешних факторов на формирование прочностных свойств кирпича, поскольку они являются одними из основных качественных показателей процесса.