Пристрій керування тепловим режимом екструзії

Реферат: Пристрій керування тепловим режимом екструзії містить циліндр екструдера, нагрівальноохолоджувальні пристрої, датчики і задатчики температури, елементи порівняння, регулятори температури, коригуючий регулятор та коректори, датчики і задатчики теплофізичних параметрів розплаву, суматор, екстремальний регулятор. UA 67728 U (54) ПРИСТРІЙ КЕРУВАННЯ ТЕПЛОВИМ РЕЖИМОМ ЕКСТРУЗІЇ UA 67728 U UA 67728 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області переробки матеріалів і може бути використана у системах керування черв'ячними екструдерами. Найближчим аналогом даної корисної моделі є Авторське свідоцтво СССР № 836021. Недоліком даної моделі є відсутність можливості вимірювання потужності, що споживається нагрівально-охолоджуючими пристроями. Задача - підвищення якості одержуваних виробів. Для цього обладнання містить секційований на теплові зони циліндр екструдера, нагрівальноохолоджувальні засоби. Датчики температури зон з'єднані через перші елементи порівняння з регуляторами температури зон, виходи яких пов'язані з нагрівально-охолоджувальними пристроями. Датчики та задатчики параметрів розплаву з'єднані через другі елементи порівняння з корегуючим регулятором, вихід якого через коректори з'єднаний з першими елементами порівняння. Корегуючий регулятор змінює за допомогою коректорів задані значення температури зон. Для підвищення якості отримуваних виробів обладнання забезпечене екстремальним регулятором, вхід якого підключений через суматор до виходів других елементів порівняння, а виходи - до коректорів. У процесі роботи пристрою екстремальний регулятор задає коефіцієнти передачі коректорів, підбираючи їх такими, щоб звести до мінімуму поточні відхилення параметрів розплаву від заданих. Зменшення відхилень дозволяє підвищити точність управління режимом екструзії і якість виробів. Корисна модель пояснюється кресленням, де представлена схема пристрою управління тепловим режимом екструзії. Пристрій містить секційований на теплові зони циліндр 1 екструдера із завантажувальним бункером 2 і перехідником 3, датчики 4-6 температур і нагрівально-охолоджувальні засоби 7-9 зон. Датчики 4-6 температур зон і задатчики через перші елементи 10-12 порівнянь сполучені з регулятором 13-15 температури зон, виходи яких пов'язані із нагрівально-охолоджувальними засобами 7-9. У перехіднику 3 розташовані датчики теплофізичних параметрів розплаву полімеру на виході екструдера, у загальному випадку температури, тиску, в'язкості і щільності. На кресленні, як приклад, показані датчики температури 16 і тиску 17 розплаву. Ці датчики і відповідні задатчики 18 і 19 через другі елементи 20 і 21 порівняння сполучені з корегуючим регулятором 22, вихід якого через коректори 23-25 сполучений з першими елементами 10-12 порівнянь. Пристрій містить також екстремальний регулятор 26, вхід якого через суматор 27 підключений до виходів других елементів 20 і 21 порівняння, а виходи - до коректорів 23-25. Всі елементи пристрою, обведені пунктирною лінією на кресленні, можуть бути реалізовані за допомогою мікропроцесорного контролера 33. У цьому випадку датчики підключаються до контролера через нормувальні перетворювачі. У кожній тепловій зоні екструдера розташовані датчики споживання потужності 30-32, які через суматор 29 підключені до перетворювача з регульованим коефіцієнтом перетворення 28. Пристрій працює таким чином. Вихідна сировина через бункер 2 надходить в циліндр 1 екструдера і транспортується у ньому черв'яком до перехідника 3, розплавляючись і гомогенізуючись. Температури зон вимірюються датчиками 4-6 і порівнюються із заданими значеннями в перших елементах 10-12 порівнянь. Відповідно до отриманих розузгоджень регулятори 13-15, що реалізовують в загальному випадку ПІД-закон регулювання, керують роботою нагрівально-охолоджувальних засобів 7-9, мінімізуючи відповідні розузгодження. Теплофізичні параметри розплаву полімеру на виході екструдера вимірюються розташованими у перехіднику датчиками цих параметрів, наприклад датчиками температури 16 і тиску 17 розплаву. Виміряні значення параметрів порівнюються в других елементах 20 і 21 порівняння з відповідними заданими значеннями, що встановлюються за допомогою задатчиків 18 і 19, а сигнали розузгодження надходять паралельно на входи корегуючого регулятора 22 і суматора 27. Корегуючий регулятор 22 відповідно до отриманих розузгоджень за допомогою коректорів 23-25 змінює задані значення температури зон, що подаються на перші елементи 10-12 порівнянь, з метою ліквідаціївказаних розузгоджень. Враховуючи, що ступінь впливу дії температури кожної зони на теплофізичні параметри розплаву на виході екструдера є різною, коефіцієнти передачі коректорів 23-25 необхідно встановити відповідні до цієї різниці. Заздалегідь визначити оптимальні значення цих коефіцієнтів, які б забезпечили мінімальні відхилення теплофізичних параметрів розплаву від заданих значень, не представляється можливим. Крім того, оптимальні значення залежать від режиму роботи екструдера, матеріалу, що переробляється, та інших факторів. Для визначення цих значень в автоматичному режимі роботи пристрою використовують екстремальний регулятор 26, що змінює значення коефіцієнтів передачі коректорів 23-25 у напрямку, що забезпечує екстремум цільової функції мінімум електричного сигналу, що надходить на його вхід. Електричний сигнал формується у 1 UA 67728 U 5 10 15 20 суматорі 27 у вигляді аналога суми абсолютних величин розузгоджень на виході других елементів 20 і 21 порівняння, що взяті з певними ваговими коефіцієнтами. Використання екстремального регулятора 26 і суматора 27, що підключені описаним чином, дозволяє зменшити середнє відхилення теплофізичних параметрів розплаву від заданих значень, підвищити точність управління режимом екструзії і, таким чином, підвищити якість отримуваних виробів. Потужність зон вимірюють датчиками потужності 30-32. Після цього сигнал надходить на суматор 29 і на перетворювач з регульованим коефіцієнтом перетворення 28. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій керування тепловим режимом екструзії, який містить циліндр екструдера, що секційований по теплових зонах, нагрівально-охолоджувальні пристрої зон, датчики і задатчики температури зон і теплофізичних параметрів розплаву полімеру на виході екструдера, перші і другі елементи порівняння, регулятори температури зон, коригуючий регулятор та коректори, причому датчики і задатчики температури зон з'єднані через перші елементи порівняння з регуляторами температури зон, виходи яких підключені до нагрівально-охолоджувальних засобів зон, датчики і задатчики теплофізичних параметрів розплаву, що з'єднані через другі елементи порівняння з коригуючим регулятором, вихід якого через коректори з'єднаний з першими елементами порівняння, який відрізняється тим, що додатково оснащений суматором, а також екстремальним регулятором, вхід якого підключений через суматор до виходів других елементів порівняння, а виходи підключені до коректорів. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2