автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Система управления процессом получения равнотолщинной полиэтиленовой плёнки



На правах рукописи

Отекин Роман Владимирович

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ РАВНОТОЛЩИН-НОЙ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ПЛЁНКИ.

05. 13. 06. - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в пищевой промышленности).

АВТОРЕФЕРАТ

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук.

г Нижний Новюрол. 2004

Работа выполнена в Дзержинском филиале Нижегородского государственного технического университета на кафедре '"Автоматизация технологических процессов и производств"

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Сажин С Г.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Балакерев B.C.

кандидат технических наук, профессор Жиров М.В.

t /

Ведущая организация: ОАО ДПО "Пластик", г. Дзержинск, Нижегородская обл.

Зашита состоится Я 2005 года в^ часов на заседании

диссертационного совета К 212.149.03 при Московском государственном университете прикладной биотехнологии по адресу : 109316, г. Москва, ул. Талалихина, 33.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета прикладной биотехнологии.

года.

Учёный секретарь диссертационного совета К кандидат технических наук,

Потапов А.С.

1/3<9ГЗ>

ч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Наиболее распространённым упаковочным материалом, применяемым в пищевой промышленности, являются полимерные плёнки. Основной объём изготовляемых в мире полимерных плёнок приходится на плёнки из расплавов пластических масс, основу которых составляют полимеры, способные при нагреве переходить в вязкотекучее или высокоэластическое состояние, не подвергаясь при этом термической деструкции.

Наиболее распространённый методом получения полимерных плёнок на сегодняшний день является экструзия.

Своё большое распространение на практике метод получил благодаря простоте реализации и способностью перерабатывать в плёнки такие наиболее применимые в пищевой промышленности полимеры как: полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат и т.д.

Наибольший интерес для исследований представляет производство полиэтиленовых плёнок экструзионно-раздувным методом, т.к. оборудование основанное на данном методе постоянно находится в процессе доработок и модификаций. направленных на увеличение производительности и повышения качества продукции, а по шэтгаен является наиболее распространённым материалом при получении различных видов пищевых, упаковочных, термоусадочных и т.д. типов плёнок.

Одним из самых важных моментов в производстве полиэтиленовой пленки является калибрование ее толщины. Так как расчет механической прочности изделий из пленки производится по наиболее тонкому сечению, т.о. очевидно, что увеличение разнотолщинности пленки приводит к неоправданному перерасходу полиэтилена (1 % разнотолщинности соответствует 1% перерасхода), удорожанию изделия, а иногда и к ухудшению его эксплуатационных характеристик

Всё это определяет актуальность поставленной задачи: создание автоматической системы адаптивного поддержания технологического режима позволяющий повысить качество конечного продукта. —

Цель работы: I (елью диссертационной работы является повышение качества полиэтиленовой плёнки производимой экструзионно-раздувным методом путём создания оптимальных температурных режимов узла формирования плёнки (кольцевая формующая головка и система охлаждения) с использованием математических моделей.

Научная новизна.

1 Выявлена новая зависимость толщины полиэтиленовой плёнки от параметров охлаждающего воздуха (расход и температура), позволяющая прогнозировать изменения качества конечного продукта.

2. Создана система охлаждения, с секторальным разделение воздушною потока, позволяющая с большой точностью обеспечивать Необходимую толщину полиэтиленовой плёнки при её производстве (Получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель Заявка № 2004122878'22(024959) Название полезной модели "Устройство для получения рукавных полимерных плёнок экс-трузионно-раздувным способом").

3 Предложен новый подход к решению проблемы уменьшения разнотолшинно-сти полиэтиленовой плёнки, базирующийся на основных свойствах полимеров и управления системой охлаждения.

Практическая ценность: Разработанная секторальная система охлаждения, способная разделять охлаждающий поток воздуха на секторы и варьировать его параметрами (расходом и температурой) предлагается в качестве автоматической системы управления толщиной полиэтиленовой плёнки в линиях рукавных плёнок.

Основные положения выносимые на защиту:

1. Математические модели процесса экструзии расплава полимера

2 Математическая модель влияния температуры и расхода охлаждающего воздуха на локальное изменение толщины полиэтиленовой плёнки.

3 Процедура проверки адекватности полученных математических моделей с помощью тестового набора данных.

4. Адаптивное управление расходом и температурой охлаждающего воздуха в системе охлаждения линиях рукавной плёнки.

5. Программно-логическое управление процессом получения равнотолщин-ной плёнки.

Апробация работы. Основные положения и результаты, полученные в диссертационной рабо1е докладывались на XV Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (Тамбов, 2002.), четвертой Всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства изме-рений»( Нижний Новгород, 2002 г.), региональной молодежной научно-технической конференции «7 нижегородская сессия молодых учёных (технические науки)» (Нижний Новгород, 2002 г.), региональной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки Нижегородского региона» (Нижний Новгород, 2003 г ), региональной молодежной научно-технической конференции «8 нижегородская сессия молодых учёных (технические науки)» (Нижний Новгород, 2003 г.), региональной молодежной научно-технической конференции «9 нижегородская сессия молодых учёных (технические науки)» (Нижний Новгород, 2004 г.), III молодёжной научно-технической конференции "Будущее технической науки" (Н. Новгород 2004г.), конференции "Химическая пищевая промышленность' современные задачи техники, технологии, автоматизации, экономки " (Н. Новгород 2004г.)

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, в том числе 2 статьи, 9 тезисов докладов и получено положительное решение на патент на полезную модель Устройство для получения полимерных плёнок экструзионно-раздувным способом ".

Структура объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, содержащего 66 наименования, и 5 приложения. Основной текст занимает 116 страницы машинописного текста, содержит 44 рисунка и 8 таблиц. Приложение состоит из 12 страниц.

СОДЕРДАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность, научная новизна и практическая ценность работы. Определено направление исследования, сформирована цель работы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе сделан обзор литературы по проблемам получения полимерных плёнок Приведены требования к технологическому оборудованию и системам управления оборудованием, позволяющие обеспечить формирование более качественных плёнок. Поставлены задачи исследования

Основными характеристиками полимерных плёнок, определяющие область их применения являются :

1. Внешний вид ( плёнка не должна иметь трещин, запрессованных

складок, разрывов и отверстий) 2 Разнотолщинность ( ГОСТ 10354-82 - высший сорт плёнки - 20% от номинальной толщины)

3. Прочность при растяжении (в продольном и поперечном направлении)

4. Относительное удлинение (в продольном и поперечном направлении) Для получения качественной пленки, расплав должен выходить из формующего зазора 11 (рис.1) головки 10 с одинаковыми объемной скоростью, температурой и постоянной вязкостью в любой единице объема; при таких условиях раздувание цилиндрической заготовки постоянным давлением воздуха внутри рукава в условиях равного периферийного охлаждения по средствам обду вечного кольца (без каких-либо местных охлаждающих или горячих потоков воздуха) может привести к получению более или менее равнотолщинной пленки.

Подготовка расплава полимера играет важную роль в дальнейшем формировании плёнки. Угловые головки, применяемые в производстве пленки, имеют существенный конструктивный недостаток; неодинаковую длину путей, проходимых частицами расплава от конца шнека до различных участков формующего зазора. Поэтому конструкции лучших современных пленочных головок пока не обеспечивают равнотолшинности пленки, получаемой способом выдувания,

меньше величины ±5% и решение этой задачи представляется довольно сложной задачей требующей больших капиталовложений.

7=^

Рис 1 Принципиальная схема экспериментальной установки.

1 -Обдувачное кольцо 2 -Радиальный вентилятор 3 -Ас >.1 двигатель 4 -Тэн 5 -Контроллер 6 -Влок управления нагр\зкой 7 - Толщиномер 8 -Перегородка 9 -Сектор обдувачного кольца 10 -Кольцевая формующая

Температура расплава имеет качественное влияние на вязкость полиэтилена (в силу реологических свойств полимеров). Повышение температуры приводит к большему утончению пленки за счет падения вязкости и увеличению времени охлаждения и растяжения пленки до кристаллизации. Практически раздувание рукава прекращается в момент кристаллизации полиэтиленового расплава при 100-110°С, что проявляется в заметном помутнении и побелении прозрачного до этого рукава. Волнистая конфигурация линии кристаллизации указывает на наличие более горячих и более холодных участков рукава (при неодинаковой температуре выходящей массы на разных участках по периметру рукава), а следовательно и на неравномерную интенсивность кристаллизации полимера, что влечёт за собой неравномерность по толщине конечного продукта. В связи с чем, наи-

больший интерес для исследования представляет узел формирования плёнки (кольцевая формующая головка и система охлаждения), и возможность его влияния на скорость течения расплава в щелевом зазоре и температуру полимера во время ориентации плёночного рукава.

Вопросы управления процессом формирования полимерной плёнки, с целью достижения высокого качества конечного продукта используя систему охлаждения, весьма важны и заслуживают особого внимания.

При рассмотрении узла формирования плёнки как объекта управления необходимо отметить её следующие характерные особенности:

Непрерывный характер получения плёнки с большой инерционностью процесса '

взаимосвязь выходных технологических координат объекта управления (внешний вид, толщина, прочность при растяжении, относительное удлинение).

Отсутствие контроля и автоматического управления параметрами охлаждающего воздуха (расход, температура).

Недостаточная изученность процесса течения расплава полимера и его перехода из неньютоновской жидкости в кристаллическое вещество.

Особую трудность при получении полимерной плёнки составляет тот факт, что происходит медленная разкалибровка щелевого зазора в связи с большим давлением расплава внутри формующей головы и растяжением калибровочных болтов от температуры. А также большая техническую сложность поддержания одинаковой объёмной скорости и температуры расплава на выходе из щелевого зазора. Отсутствие на современных установках контроля и автоматического управления параметрами охлаждающего воздуха (расход, температура) приводит к невозможности исправлять дефекты щелевого зазора образовавшиеся в процессе работы оборудования. Изменение положения калибровочных болтов ( до-калибровка) в процессе работы оборудования носит в большинстве случаев интуитивный характер, а система контроля температуры расплава в щелевом зазоре требует больших капиталовложений.

В задачу исследования входит:

построение моделей, описывающих динамику процесса формирования полиэтиленовой плёнки.

построение адекватных математических моделей, позволяющие учесть возможность изменения температуры хладагента и влияние этого изменения на качество конечного продукта.

разработка алгоритма программно-логического управления процессом формирования плёнки.

Результаты предлагаемых исследований позволят создать автоматическую систему управления формирования полиэтиленовой плёнки, которая обеспечит точное нахождение оптимальных режимов уЛла формирования плёнки, и как следствие повышение качества конечного продукта.

Во второй главе показана особенность узла формирования плёнки как объекта управления на ст адиях подготовки расплава, выхода пластической массы из щелевого зазора и зоны кристаллизации.

Для нахождения определяющего показателя качества полиэтиленовой плёнки необходимо ввести систему приоритетов и использовать функции желательности относящиеся к показателям: внешний вид разнотолщинность, прочность при растяжении, относительное удлинение соответственно.(ГОСТ 10354-82 п. 5.5, п.5.2, п.5.6)

&Ж> «

НЮ

о ___

20 Я) юо Но

Температура ориентации,*С

Рнс 2 Зависимость прочности на разрыв 1 относительного удлинения 2 полиэтиленовой пленки от температуры ориентации

В связи с тем, что внешний вид плёнки зависит от соблюдения всего технологического процесса в целом, принимаем решение не использовать данный показатель в поставленной задаче.

Анализ графика, представленного на рис.2, показывает, что при выходе температуры ориентации полиэтиленовой плёнки за пределы 130-140 V резко ухудшаются её физико-механические свойства, следовательно можно ограничить зону влияния проектных параметров на объект регулирования, исключив области неустойчивости системы. При этом температура ориентации полиэтиленовой плёнки не должна превышать 130-140 °С и быть меньше чем температура размягчения полиэтилена 80 °С.

Исходя из вышеперечисленного, в качестве основного показателя качества плёнки можно считать её равноточщинностъ

Задача управления - поддержание толщины плёнки одинаковой по всему периметру полиэтиленового рукава.

Для получения равнотолщинной пленки необходимо выполнение ряда условий'

1 Расплав должен выходить из формующего зазора с одинаковой объемной скоростью.

2. Температура и вязкость в любой единице объема пластической массы на

выходе из формующего зазора должны быть постоянными 3 Периферийное охлаждения заготовки должно быть равномерное Рассматривая первое условие равнотолщинности, были составлены уравнения, описывающие поведение полимерного расплава :

скх V - 0

; „ „ (П

р(— + (V V И) = -Чсг + рё СI

здесь р-плотность, <г-тензор напряжений, # - ускорение свободного падения

Для тензора напряжений модели полимерных молекул в виде своболносвя-занных цепей, где каждая цепь содержит N шариков и N-1 звеньев длины а, имеет место выражение

£7 = рд'+ \пкТ\—$- )rft-f) \df-¿ J\(t-f)Bdt\ (2)

i 3 , i

Здесь А и В - тензоры, зависящие от тензора конечных деформаций у10'-

А = §c¡ + yM,uu$uudu (3)

В = —Лу+ — fíl + /"'] :uuuudu (4)

2 4жJ

Здесь /-тензор скоростей деформации, и - единичный вектор, S - единичный тензор, п - плотность числа полимерных цепей.

Функция v(s) определяется формулой:

, , 16 V • ^rs. , . Л dv

, v(5) = — 21 j "exP<—т~) . где//Ь) = --— / (5,6)

Константа X, имеющая размерность времени, связана с параметрами модели соотношением:

= (7)

2кТ v 7

где ß - эмпирическая постоянна.

Окончательное выражение содержит четыре подгоночных параметра-N.X.ß,Для некоторых расплавов полимеров эти параметры варьируются ßs 1/3,г = 3/8, XsO-1-lOOO сек.

Видно, что а является функцией константы л, которая имеет диапазон изменения для разных образцов полимеров 5 порядков, поэтому точные вычисления имеют лишь академическое значение, важное для понимания сути рассматриваемых явлений На практике расчёты формы кольцевой формующей головки (поддерживающей одинаковую объемную скорости расплава на выходе из щелевого зазора) чрезвычайно сложны и в подавляющем большинстве случаев носят экспериментальный характер.

На рис.3, показано распределение скорости движения расплава полиэтилена в имитированном щелевом зазоре с использованием предложенной математической модели и пакета программ FEM LAB 2 3. Моделирование позволяет на-

I лядно убедиться в неравномерном распределение скорости расплава полиэтилена в щелевом зазоре

Щ___^

Рис 3 Распреде 1еиие скорости движения расплава гюиптитена в шетевом ¡азоре (Уч 1-формуюшая головка, Уч 2-щелевой формующий зазор, Уч 3-пленочная заготовка)

Температура полиэтилена имеет качественное влияние на скорость его кристаллизации на интересующем нас участке (рис 4) Отсюда следует, что установив распределение температуры полиэтиленового рукава в зоне кристаллизации

I I

к <? 5

г &

о."-"1 <в в:

I Ё I £

а. 3

(73 ЕГ

С о>

а °

5*

т

X

е-

■'3 к

а

Температура кристаллизации, С* Рис 4 Зависимость интенсивности крисгал ппации по шэтилена от температуры

равномерно по всему периметру, можно добиться одинаковой интенсивности кристаллизации полиэтилена, а следовательно и устранить недостатки щелевого зазора формующей головы.

Аналитическим способом была исследована модель распределения температуры внутри полимера, основанная на решении краевой задач для уравнения Лапласа применимая для данного случая. Общее решение уравнения Лапласа имеет вид (в полярных координатах г и 6):

Т(/-)=ао+Ьо 1п (г) +Ьг-"]со5(пв) + \сг" +с1Г"]ьт(пв) (8).

, где постоянные ао и Ь0 определяются граничными условиями на выходе из щелевого зазора экструдера и перед верхним тянущим механизмом.

Используя полученную математическую модель и пакет программ Мар! 9.5 были построены распределения температуры внутри полимера представленные на рис.5.

Анализируя полученное уравнения (8) и построенные распределения, видно, что внося локальные изменения в температурное распределение полиэтиленовой трубы, амплитуда линий равных температур уменьшается, следовательно появляется дополнительная возможность варьировать скоростью кристаллизации

Рис 5 Распределение температуры полиэтиленовой пленки в зоне кристаллизации

полимерной заготовки.

Исследование системы охлаждения и её влияния на интенсивность кристаллизации полимера в зоне кристаллизации показало, что можно отказаться от условия равномерного периферийного охлаждения и изменить конструкцию стандартного обдувочного (одно-щелевого) кольца, разделив периферийный охлаждающий поток на секторы, с возможностью управления параметрам охлаждающего воздуха (расход и температура) каждого сектора независимо друг от друга.

Таким образом, условия получения равнотолщинной полиэтиленовой плёнки состоит в том. чтобы при текущем составе исходного сырья подобрать оптимальный расход ((}) и температуру (Т) охлаждающего воздуха каждого сектора-(рис. 1.). '

В третьей главе описаны выполненные с помощью стандартных и аттестованных средств измерения эксперименты. Первоочередной задачей данной главы, является построение математических моделей, связывающих проектные параметры с значениями показателей качества выходного продукта. Решение такой важной задачи, как проверка адекватности математических моделей, позволит утверждать, что полученные модели пригодны для прогнозирования значения выхода равнотолшинности плёнки.

М мм

• окр 1 1ооор

внешние переменные

Рис 6 Структурная схема объекта рету.жрования (ОР)

Экспериментальные исследования проводились на установке УРП 63/1200 позволяющей производить наиболее распространенные номиналы плёнок 0,0514

0.15 мм толщиной и 250-1000 мм шириной В качестве исходного сырья применялся полиэтилен марки 15803-020 по ГОГТ 16337-77

Структурная схема объекта регулирования (ОР) представлена на рис. 6. В соответствии со структурной схемой ОР принимаем, что вентилятор и ТЭН являются внутренними элементами ОР, имеющего в качестве входных координат расход охлаждающего воздуха О и его температуру Т, а выходной координатой-толщину плёнки М.

Вследствие сложности задачи математического описания ОР на основе теоретического анализа проходящих в системе физических процессов, для получение математической модели зависимости толщины полиэтиленовой плёнки от расхода и температуры охлаждающего воздуха был применен'эксперименталь-ный метод с использованием тестового набора.

Порядок проведения эксперимента и анализа полученных результатов следующий:

1 Проведены тестовые измерения 2. Получены некоторые дискретные данные.

3 Данные обработаны МНК с привлечением 20 наиболее используемых при аппроксимации функций.(обработка информации осуществлялась в программном пакете СигуеЕхреП 1.3) 4. Установлено, что зависимость толщины полиэтиленовой плёнки от расхода охлаждающего воздуха наилучшим образом описывается унифицированной функцией, вида:

, . аЪ + сх1

(9)

Максимальная относительная погрешность модели составляет =2,5% Пример кривых изменения толщины полиэтиленовой плёнки для режима работы оборудования с номинальным расходом охл. воздуха 1,5 тыс м,;ч , построенные на основании предложенной мат модели, представлен на рис.7

Аналогичные действия были предприняты для поиска зависимости толщины полиэтиленовой плёнки от температуры охлаждающею воздуха В результате получена функция вида:

у(х) - а + Ьх + сх2 + сЬс1 (10)

Максимальная относительная погрешность модели составляет 8=1,4% Пример кривых изменения толщины полиэтиленовой плёнки для режима работы оборудования, с номинальным расходом о\л. воздуха 1,5 тыс. м'/ч. построенные на основании предложенной мат. модели представлен на рис.8.

О 1 и

О тыс М3/ч

Рис 7 Зависимость толщины почизтиленовой птенки от изменения расхода охлаждающего воздуха

М. мм

Рис X Зависимость то шины полиэтиленовой пченки от изменения темпера1уры охлаждающего возд\\а 16 '

Рассматривая переходные характеристики объекта управления, полученные экспериментально для случаев: расход охлаждающего воздуха толщина плёнки и температура охлаждающего потока воздуха - толщина плёнки (рис.9,10), можно убедиться, что объект управления на стадии формирования плёнки может быть представлен как последовательное соединение звена чистого запаздывания и апериодического звена:

Рис 9 Переминая характеристика ОР (управляющее во ¡действие - изменение расхода охл вопуха толщина гпёнки 0 100 мм)

\

\ ;

\

Гб» \ ' I

*--^ . !

\ ;

,_______I

</■ %

Рис 10 I (ереходная характеристика ОР (управляющее воздействие - изменение тсмпера1>ры охл воздуха тотщина пленки 0 100 мм)

Следовательно, аппроксимирующая передаточная функция будет иметь вид

к ■е~'>г°6

™ = пи

г + 1

. где к10 - коэффициент усиления объекта ти - постоянная времени объекта, (с) г„ - время транспортного запаздывания, (с).

Параметры передаточной функции в дальнейшем участвуют в определении оптимальных настроек регуляторов.

В четвёртой главе рассмотрено аппаратное решение задачи управления расходом и температурным режимом охлаждающею воздуха на базе стандартных средств автоматизации.

Решая задачу регулирования (стабилизации) толщины плёнки, было определено, что входная координата, расход охлаждающего воздуха, выступает в качестве грубого управляющего воздействия, а температура охлаждающего потока воздуха - в качестве точного управляющего воздействия.).

Для поддержания необходимой температуры охлаждающего потока воздуха применялся регулятор температуры с ПИД законом регулирования. В данной главе приведены расчёты для нахождения оптимальных настроем ПИД-регулятора. И с учетом предыдущих результатов предложен алгоритм автоматического управления толщиной плёнки представленный на рис. 11 Алгоритм управления разделён на три этапа;

ввод параметров получаемой плёнки и первоначальный опрос системы охлаждения.

грубое управление толщиной плёнки используя изменения расхода охлаждающего воздуха.

точное управление толщиной плёнки используя изменения температуры охлаждающего воздуха На первом этапе осуществляется ввод предполагаемой толщины плёнки первоначальный опрос системы для получения данных о расходе и температуре охлаждающего воздуха.

На втором этапе производятся тестовые замеры плёнки при максимальном расходе воздуха и при выключенном вентиляторе. По результатам первого отклика на изменения расхода воздуха происходит построение предполагаемого изменения толщины плёнки по п=3 точкам ( с учётом предложенной математической модели). Введя предложенное изменение расхода, определяется реальная толщина плёнки. С учётом полученных измерений строится предполагаемое изменения толщины плёнки по п=п+1 точкам и т.д. В случае достижения плёнкой установленного диапазона толщин, расход воздуха стабилизируется.

На третьем этапе происходит выбор необходимой температуры охл. воздуха, для достижения наилучшей равнотолщинности, используя метод половинного деления.

Труб ая- регулировка

Рис 11 Атгоритм автоматического управления толщиной пленки

В этой главе приводиться конструктивные и схемные особенности системы охлаждения с разделённым секторами и рассматривается вопрос повышения производительности линии рукавной плёнки используя преобразователи частот для управления частотой вращения ас. эл. двигателей радиальных вентиляторов.

Секторальная система охлаждения, созданная в результате проведения данной работы, позволит повысить качество полимерных плёнок выпускаемых экс-трузионно-раздувным методом с воздушным охлаждением и может применяться как отдельная система автоматического управления толщиной полимерных плёнок, так и в совокупности с уже существующими системами. Данная система относится к тем средствам автоматизации, которые способствуют ликвидации мо-нотоПного непроизводительного труда, сокращению числа рабочих, занятых на контрольных операциях, повышению качества выпускаемой продукции и достижению на этой основе высоких экономических показателей.

В результате проведённых приёмо-сдаточных испытаний установлены высокие функциональные возможности системы, выражающиеся в точности поддержания толщины плёнки до 0,004-0,005 мм. что позволило снизить разнотол-щинность выпускаемой продукции с 10% до 5% при низком энергопотреблении и высокой надёжности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. В результате проведённого анализа особенностей экструзионно-раздувною метода установлено, что воздушная сиаема внешнего охлаждения используется не достаточно эффективно, что ограничивает улучшения качества продукции и производительность установки в целом.

2. Предложена и проанализирована математическая модель процесса получения плёнки с использованием системы охлаждения с разделёнными секторами, в результате чего установлены аналитические зависимости, связывающие параметры охлаждающего воздуха и толщину полиэтиленовой плёнки.

3. Рассмотрены представляющие практический интерес частные, но важные случаи контроля толщины плёнки, на основе которых предложен новый метод управления толщиной полимерных плёнок используя секторальную систему

охлаждения, позволяющая повысить производительность установки и уменьшить разно голшинность плёнки

4 Основные аналитические зависимости, полученные на основании рассмотрения математической модели процесса получения полиэтиленовой плёнки, подтверждены результатами экспериментальных исследований используя специально созданную экспериментальную установку.

5 Экспериментально установлено, что секторальная система охлаждения позволяет снизить разнотолшинности плёнки до 4%, что в 5 раз меньше установленных нормами высшего сорта плёнки.

6 Разработан алгоритм работы систему управления, учитывающий особенности переработки полимера

7 Основные положения исследований использованы при разработке и внедрении секторальной системы охлаждения на линию рукавной плёнки УРП 63/1500 .

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ 1 Отекин Р В , Сажин С Г Влияние температуры воздушного потока при экструзии полиэтиленовой плёнки. // Доклад на XV Международной научной конференций "Математические методы в технике и технологиях", сборник докладов, Тамбов, 2002,- 164-165 с.

2. Отекин Р В., Сажин С.Г. Влияние условий экструзии на разнотолщинность полиэтиленовой плёнки // Тезис доклада IV Всероссийской научно-технической конференции "Методы и средства измерений", Нижний Новгород, 2002.-3 с.

3. Отекин Р.В., Сажин С.Г. Толщиномеры для полимерных материалов.// Тезис доклада IV Всероссийской научно-технической конференции "Методы и средства измерений", Нижний Новгород, 2002. - 2 с.

4 Отекин Р В Влияние скорости кристаллизации полиэтилена на разнотол-щиннооь полиэтиленовой плёнки /' Тезис доклада конференции "7 нижегородская сессия молодых учёных (технические науки)" Нижний Новгород, 2002 г -60-61 с.

5. Отекин Р.В., Сажин С Г. Высокоэффективные системы управления экстру-зионными установками. // Статья в журнале "'Автоматизация в промышленности " №4 2003 г.-16-18 с.

6. Отекин Р.В., Сажин С.Г. Анализ и опыт применение частотных преобразователей на линиях по производству полимерных рукавных плёнок. // Статья в журнале "Приборы и системы Управление, контроль, диагностика." №5 2003 г,-26-28 с.

7. Отекин Р.В., Сажин С.Г. Анализ влияния температуры системы охлаждения в линиях рукавной плёнки. Ч Тезис доклада конференции "Будущее технической науки Нижегородского региона". Нижний Новгород, 2003 г.- 216-217 с.

8. Отекин Р.В./Сажин С.Г. Применение частотных преобразователей в процессе охлаждения полиэтиленовых плёнок // Тезис доклада конференции "8 нижегородская сессия молодых учёных (технические науки)". Нижний Новгород, 2003 г.- 83-84 с.

9 Отекин Р.В Секторальная система охлаждения в линиях рукавной плёнки // Тсзис доклада конференции "9 нижегородская сессия молодых учёных (технические науки)". Нижний Новгород, 2004-10 с.

10. Отекин Р.В. Калибрование толщины полиэтиленовой плёнки используя систему охлаждения I1 Тезис доклада конференции 111 молодёжной научно-технической конференций "'Будущее технической науки" Н.Новгород 2004 г,-349-350 с.

11. Отекин Р.В. Секторальная система охлаждения рукавных плёнок // Тезис доклада конференции "Химическая пищевая промышленность' современные задачи техники, технологии, автоматизации, экономки" г. Нижний Новгород 2004 г.- 165-167 с.

12 Принято положительное решение о выдаче патента на полезную модель "Устройство для получения рукавных полимерных плёнок экструзионно-раздувным способом". Заявка №2004122878/22(024959)

*

\

t

«

р-1 195

РНБ Русский фонд

2005-4 49053

Основные условные обозначения.

Введение.

ГЛАВА1 Обзор и анализ основных методов и технологического 10 оборудования производство полимерных плёнок. Выбор направления исследования

1.1. Особенности производства полимерных плёнок.

1.2.Обзор технологического оборудования для производства рукавных плёнок.

1.3. Анализ, классификация и требования к системам формования и охлаждения полимерных плёнок.

1.4.Постановка задачи исследования.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2 Теоретическое исследование процесса формирования полиэтиленовых плёнок.

2.1. Выбор основных показателей качества полиэтиленовой плёнки.

2.2. Описание течения расплава полимера внутри щелевого зазора формующей головки.

2.2.1 .Уравнение состояния расплавов полимеров.

2.2.2.0сновные уравнения динамики для расплава полимера.

2.3. Распределение температуры (вязкости) полиэтиленовой плёнки в зоне кристаллизации.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3 Экспериментальное исследование воздушной системы охлаждения с разделёнными секторами.

3.1. Методика проведения эксперимента.

3.1.1. Выбор метода экспериментальных исследований.

3.1.2. Описание экспериментальной установки.

3.1.3. Обеспечение достоверных экспериментальных исследований.

3.2. Определение статических характеристик испытательной системы.

3.2.1. Область допустимых температур охлаждающего воздуха.

3.2.2. Максимально-достаточная мощность теплового потока.

3.2.3. Расчет процесса охлаждения полимерной пленки.

3.2.4.Поиск адекватных зависимостей толщины конечного продукта от параметров охлаждающего воздуха.

3.3. Определение динамических характеристик испытуемой системы.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4 Разработка и внедрение автоматической системы обеспечения равнотолщинности рукавных плёнок.

4.1 .Определение характеристик объекта регулирования.

4.2. Автоматизированное секторальное охлаждающее кольцо для получения равнотолщинной полиэтиленовой плёнки.

4.2.1. Конструктивные и схемные особенности системы охлаждения. v

4.2.2. Определение оптимальных настроек регулятора температуры воздуха.

4.2.3. Алгоритмы работы установки.

4.3. Пути повышения производительности линии рукавной плёнки с секторальной системой охлаждения.

4.4. Результаты внедрения секторальной системы охлаждения.

4.5. Перспективы развития диссертационной работы.

ВЫВОДЫ.

Полимерные плёнки изготавливают из природных, искусственных и синтетических полимеров. Наиболее обширную группу составляют полимерные плёнки из пластических масс на основе синтетических полимеров.

Переработка синтетических полимеров - одна из важнейших и непрерывно развивающихся отраслей промышленности пластмасс - в последнее время приобретает все более прочный теоретический фундамент. В настоящее время подход к технологии переработки пластмасс только как к совокупности эмпирических приемов, позволяющих получать изделия хорошего качества, означал бы сведение деятельности в этой области и ремесленничеству и ограничение прогресса рамками накопления навыков и знаний стандартных случаев производственной практики.

Наиболее плодотворным в технологии переработки является разумное сочетание ценного опыта инженерной практики с выявлением общих закономерностей поведения полимеров в процессе формования изделий - механико-химических явлений, законов аномально-вязкого течения упруго-вязких жидкостей, ориентационных эффектов и т. д. Только при этом может быть обеспечено значительное повышение эффективности производства и качества изделий, оптимизация существующих и разработка принципиально новых интенсивных технологических процессов.

В области переработки полимеров технологическая практика до сих пор всегда опережала теорию. В последние годы положение в области переработки пластмасс меняется, рядом исследователей созданы теоретические предпосылки для интенсификации технологических процессов. В частности, разработка теории сложного сдвига и доказательство того, что при сложнонапряженном состоянии полимера можно обеспечить его более интенсивное течение, стимулировали поиск конструкций машин с повышенной скоростью формования, получаемой на основе реализации этого эффекта. Успехи в изучении ориентационной кристаллизации полимеров сулят в ближайшем будущем освоение промышленной технологии получения сверхпрочных плёнок.

Известно несколько способов получения пленок из полиолефинов. До начала широкого промышленного производства пленок из термопластов наиболее распространенными методами их изготовления были пролив и каландрирование. Развитие экструзионно-раздувного способа получения пленок связано прежде всего с широким развитием полиэтилена высокого давления ( ПЭВД ). В настоящее время экструзия с раздувом - безусловно самый простой, производительный и, следовательно, самый экономичный метод изготовления пленок высокого качества [1]. Созданы агрегаты на базе экструдеров со шнеками диаметром 200 мм и более, обеспечивающие получение рукавных пленок шириной 24 м при производительности до 800 кг/ч и выше.

Качество пленок из высших кристаллизующихся полиолефинов может быть существенно улучшено (повышение прочности и морозостойкости, прозрачности и способности к значительной усадке), и во многом это зависит от того, насколько успешно будет крепнуть теоретический базис технологии. В последнее время процессы и оборудование для переработки пластмасс претерпели значительные качественные изменения: технологические линии стали более сложными, технически оснащёнными, с высокой степенью автоматизации. Учитывая специфичность экструзионно-раздувного метода переработки полиолефинов, представляется целесообразным разработка и исследования системы автоматического регулирования процесса получения полиэтиленовой плёнки с возможностью улучшения качества выходного продукта.

Цель диссертационной работы: повышение качества полиэтиленовой плёнки, производимой экструзионно-раздувным методом путём создания оптимальных режимов узла формирования плёнки (кольцевая формующая головка и система охлаждения) с использованием математических моделей.

Научная новизна:

1. Выявлена новая зависимость толщины полиэтиленовой плёнки от параметров системы охлаждения (расход и температура), позволяющая прогнозировать изменения качества конечного продукта.

2. Создана система охлаждения, с секторальным разделение воздушного потока, позволяющая с большой точностью обеспечивать необходимую толщину полиэтиленовой плёнки при её производстве. Получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель. Заявка № 2004122878/22(024959). Название полезной модели "Устройство для получения рукавных полимерных плёнок экструзионно-раздувным способом".

3. Предложен новый подход к решению проблемы уменьшения разнотолщинно-сти полиэтиленовой плёнки, базирующийся на основных свойствах полимеров и управления системой охлаждения.

Промышленная ценность. Предложена методика исследований и инженерных расчётов автоматизированного контроля и регулирования толщины полиэтиленовой плёнки при помощи секторальной системы охлаждения, выполнена конструктивная разработка, проведены испытания и промышленное внедрение автоматического секторального охлаждающего кольца. Предложен способ регулирования толщины полиэтиленовой плёнки, который возможно использовать как отдельно, так и в совокупности с уже существующими способами.

Реализация в промышленности. Результаты исследований использованы при разработке автоматизированного секторального охлаждающего кольца, предназначенного для контроля и регулирования толщины полиэтиленовой плёнки при её производстве экструзионно-раздувным методом. Кольцо внедрено в производство на ООО предприятии Нижполимерупак (г. Дзержинск, Нижегородской обл.).

Материалы работы могут быть использованы предприятиями и организациями производящими плёнку экструзионно-раздувным методом, как из полиэфиров, так и из поливинилхлоридов (ПВХ).

В первой главе вьтолнен анализ методов получения полиэтиленовой плёнки и конструкций систем охлаждения. Отмечено, что возможности метода охлаждения при помощи охлаждающего кольца в существующих линиях рукавных плёнок используются не в полной мере и показаны пути их усовершенствования.

Сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе рассматриваются литературные источники, посвященные исследованию реологических свойств полиэтилена и поведения полимерного расплава при экструзии и формовании плёнки через щелевой зазор формующей головки. Показана недостаточная изученность и сложность теоретического описания этих процессов.

В результате исследований предложен новый метод снижения разнотол-щинности плёнки основанный на применении системы охлаждения плёночной заготовки с использованием обдувочного кольца с разделенными секторами.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований влияния параметров охлаждающего воздуха на толщину полиэтиленовой плёнки. Предложена адекватная математическая модель и даны рекомендации по установке режимов системы охлаждения с разделёнными секторами.

В четвёртой главе рассмотрена реализация результатов исследований. Определены динамические характеристики испытуемой системы. Подробно рассмотрены основные технические решения, заложенные в установку, приведено описание алгоритмов её функционирования.

Апробация работы. Основные положения и результаты, полученные в диссертационной работе докладывались на XV Международной научной конференции « Математические методы в технике и технологиях» (Тамбов, 2002.), четвертой Всероссийской научно-технической конференции « Методы и средства измерений» ( Нижний Новгород, 2002 г.), региональной молодежной научно-технической конференции « 7 нижегородская сессия молодых учёных (технические науки)» (Нижний Новгород, 2002 г.), региональной молодежной научно-технической конференции « Будущее технической науки Нижегородского региона» (Нижний Новгород, 2003 г.), региональной молодежной научно-технической конференции « 8 нижегородская сессия молод ых учёных (технические науки)» (Нижний Новгород, 2003 г.), региональной молодежной научно-технической конференции « 9 нижегородская сессия молодых учёных (технические науки)» (Нижний Новгород, 2004 г.), III молодёжной научно-технической конференции Будущее технической науки (Н. Новгород 2004г.).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, в том числе 2 статьи, 9 тезисов докладов и получено положительное решение о выдаче патента на полезную модель "Устройство для получения полимерных плёнок экструзионно-раздувным способом Основные положения, выносимые на защиту:

1.Математические модели процесса экструзии расплава полимера.

2.Математическая модель влияния температуры и расхода охлаждающего воздуха на локальное изменение толщины полиэтиленовой плёнки.

3.Процедура проверки адекватности полученных математических моделей с помощью тестового набора данных.

4.Адаптивное управление расходом и температурой охлаждающего воздуха в системе охлаждения линий рукавных плёнок.

5.Программно-логическое управление процессом получения равнотолщинной плёнки.

Г JI А В А I. Обзор и анализ основных методов и технологического оборудования производства полимерных плёнок. Выбор направления исследования

Основные результаты работы:

1.В результате проведённого анализа особенностей экструзионно-раздувного метода занимающего ведущие позиции в практике производства полиэтиленовой плёнки установлено, что воздушная система внешнего охлаждения используется не полностью, что ограничивает качество конечного продукта и производительность установки в целом.

2. С использованием предложенных в работе классификационных признаков составлена классификация методов получение полиэтиленовой плёнки, позволяющая наметить пути решения проблем разнотолщинности плёнки и повышения производительности оборудования. Эти проблемы позволяет решить секторальная система охлаждения в совокупности с экструзионно-раздувным методом получение полиэтиленовой плёнки.

3. Предложена и проанализирована математическая модель процесса получения плёнки с использованием секторальной системы охлаждения, в результате чего установлены зависимости, связывающие параметры охлаждающего воздуха и толщину полиэтиленовой плёнки.

4. Рассмотрены представляющие практический интерес частные, но важные случаи контроля толщины плёнки, на основе которого предложен новый метод управления толщиной полиэтиленовой плёнки используя секторальную систему охлаждения, позволяющая повысить производительность установки и уменьшить разнотолщинность плёнки.

5. Проведено исследование САР толщины плёнки, в результате, которого установлено, что объект регулирования по каналу регулирующего воздействия может быть представлен последовательным соединением апериодического звена и звена с чистым запаздыванием.

6. Основные аналитические зависимости, полученные на основании рассмотрения математической модели процесса формирования плёнки, подтверждены результатами экспериментальных исследований. Эксперименты проводились на специально созданной экспериментальной установке.

7. Экспериментально установлено, что секторальная система охлаждения позволяет добиться разнотолщинности плёнки до 4%, что в 5 раз меньше установленных нормами высшего сорта плёнки.

8. Разработан алгоритм работы системы управления, учитывающий особенности переработки полимера.

9. Основные положения исследований использованы при разработке и внедрении секторальной системы охлаждения на линии рукавной плёнки УРП 63/1200.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе рассмотрены направления дальнейшего совершенствования системы внешнего воздушного охлаждения экструзионно-раздувного метода получения полиэтиленовой плёнки. Показано, что применение в системе охлаждения принципа секгоральности, частотных преобразователей и системы контроля температуры охлаждающего воздуха значительно расширяет её функциональные возможности, в частности позволяет поддерживать толщину пёнки на заданном уровне, увеличит производительность установки в целом.

1. Фридман M.JI. Технология переработки кристаллических полиолефинов.- М.: Химия, 1977.

2. Сирота Г.П. Модификация структуры и свойств полиолефинов. Л.: Химия, 1974 .

3. Самосадский Н.Н. Полиэтилен. Способы переработки. Киев.: Техника, 1968.

4. Козлов П.В., Плате Н.А. Полиэтилен и другие полиолефины: Пер. с нем. и англ. М.: Мир, 1964.

5. Торнер Р.В. Теоретические основы переработки полимеров. — М.: Химия, 1977.

6. Сенатос В.А., Петухов А.Д., Ведь Г.И. Определение параметров систем охлаждения рукавных плёнок воздухом. М.: Химическое и нефтяное машиностроение, 1977.

7. Лукач Ю.Е., Петухов А.Д., Сенатос В.А. Оборудование для производства полимерных плёнок. М.: машиностроение, 1981.

8. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача.- М.: Энергия, 1975.

9. ШенкХ.И. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972 .

10. Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. М.: Машиностроение, 1981 г.

11. Bird R.B., Armstrong R.C., Hassager О.В. Dynamics of Polimeric Liquids.- N.Y.: Kinetic Theory, 1977, Vol.2

12. Doi M., Edwards S.F. //The Theory of Polymer Dynamics. Oxford: Oxford Univ. Press, 1986.

13. Волькештейн M.B. Конфигурационная статистика полимерных цепей. М.: Изд-во АН СССР, 1959.

14. М.Бирштейн Т.М., Птицын О.Б. Конформации макромолекул. М.: Наука,1964.

15. Флори П. Дж. Статистическая механика цепных молекул. М.: Мир, 1971.

16. Каргин Б.А, Слонимский Г.Л. //АН СССР 1948.- Т. 62 С. 239.

17. Rouse Р.Е.// Chemical Physics. 1953 V. 21. P. 1272 .

18. Dean P.//J. Inst. Math. Appl. 1967 No. 3. P. 98.

19. Kuhn W., Kuhn H. //Helv. Chim. Acta. 1945.- V. 28. P. 1533.

20. Гроссберг А.Ю., Хохлов A.P. Статистическая физика макромолекул. М.: Наука, 1989.

21. Райзман Д., Кирквуд Д.Г. Статистическая теория необратимых процессов в растворах, содержащих макромолекулы. М.: ИЛ, 1962.

22. Цветков В.Н., Эскин В.Е., Френкель С. Я. Структура макромолекул в растворах. М.: Наука, 1964.

23. Готлиб Ю.Я., Даринский А.А., Светлое Ю.Е. Физическая кинетика макромолекул. Л.: Химия, 1986.

24. Покровский В.Н., Тонких Г.Г. Механика жидкости и газа. Изп. АН СССР: 1988.

25. Daoud М., Cotton J.P., Faruoux В.Е. // Macromolecules. 1975.- V. 31. P. 272.

26. Ерухимович И.Я., Иржак В.И., Ростиашвили В.Г. Высокомолекулярные соединения.// А., 1976. -Т. 18. С. 1470.

27. Maconachie A, Richards R. // Polymer. 1978. V. 19. P. 739.

28. Graessley W.W. // Mv. Polymer Sci. 1974.-V. 16. P. 1.

29. Hess W.V.// Macromolecules. 1986.-V. 17. P. 1395.

30. Schweizer K. // Chemical Physics. 1989.-V. 91. Pp. 5802, 5822.31 .Pocmuauieumu .K. //Chemical Physics. 1990. -T. 97. C. 1005.

31. Покровский B.H., Волков Я.С. Высокомолекулярные соединения.// А., 1978.- Т. 20. С. 255,2700.

32. Покровский В.Н., Кокорин Ю.К. // Ibidem. 1984.-Т. 26. С. 573.

33. Покровский В.Н., Кокорин Ю. К. // Ibidem 1985 .-Т. 27. С. 794.

34. Покровский В.Н., Пышнограй Г.В// Ibidem. 1988.-Т. 30. С. 35.

35. De Gennes P.G. // Chemical Physics. 1971.-V. 55. P. 572.

36. Покровский B.H., Кокории Ю.К. Высокомолекулярные соединения // А.,1987.-Т. 29. С. 2173.

37. KauchЕ., TirrellМ. //Ann. Rev. Mater. Sci. 1989.-V. 19. P. 341.

38. Кокорин Ю.К., Поповский Я.Я. Высокомолекулярные соединения. // А., 1990.-Т. 32. С. 2409.

39. Richter D. // Phys. Rev. Lett. 1990 .-V. 64. P 1389

40. Volkov V.S., Vinogradav G.V. // Non-Newtonian Fluid Mech. 1984.-V. 15. P, 29.

41. Покровский B.H. Динамика макромолекул// Успехи физических наук -1986. т. 126, с. 105-131.

42. Чандрасекар С.Н. Стохастические проблемы в физике и астрономии. М.: ИЛ, 1947.

43. Пышнограй Г.В., Покровский В.Н. Высокомолекулярные соединения // А.,1988.-Т. 30. С. 2447.

44. Грей П.Г. Кинетическая теория явлений переноса в простых жидкостях. Физика простых жидкостей. Статистическая теория. М.: Мир, 1971.

45. Cerf R. //J. Phys. etRadium 1958.- Т. 19. P. 122.

46. Peterlin A//. J. Polymer Sci. Pt. A-2. 1967. V. 5. P. 179.48,Onogi S., Masuda Т., Kitagawa E. // Macrcmolecules. 1970.- V. 3. P. 109. 49.Raju V.R., Rachapudy H., Graessley W.W. // J. Polymer Sci.: Polymer Phys. Ed. 1979. V. 17. P. 1223.

47. Aharoni S.M.//Macromolecules. 1983. V. 16. P. 1722.

48. Яновский Ю.Г., Виноградов Г.В., Иванова JI.H.// Новое в реологии полимеров. М.: ИНХС АН СССР, 1982. - Вып. 1. С. 80.

49. Montford J., Marin G., Monge P.//Macromolecules. 1984.- V. 17. P. 1551.

50. Daoud M., de Gennes P.G.//J. Polymer Sci.: Polymer Phys. Ed. 1979.- V. 17. P. 1971.

51. Berry G.C., FoxT.G.//J. Polymer Sci. 1968.- V. 5. P. 261.

52. Poh B.T.//European Polymer J. 1984.- V. 20. P. 975.

53. Takahashi Y., Isono Y., Noda I., Nagasawa M. // Macroraolecules. 1985.- V. 18. P. 1002.

54. Трапезников А.А., Пылаева А. Г.//Высокомолекулярные соединения. A. 1970. -Т. 12. С. 1294.

55. Трапезников А.А., Корогин Ю.А. //Ibidem. 1971.- Т. 13. С. 255.

56. Гребнев В.Л., Покровский В. H.//Ibidem. 1987.- Т. 29. С. 704.

57. Покровский В.Н., Кручинин r.B.//Ibidem. 1980.- V. 22. С. 335.

58. Покровский В.Н., Пышнограй Г.В.//Изв. АН СССР. Мех. жидкости газа. 1990,-№4, С. 88;

59. Эренбург В.Б., Покровский В.Н.//Инж.-физ. жидкости. 1981.- Т. 41. С. 449.

60. Алтухов Ю.А. и др.//Структура гидродинамических потоков. Новосибирск: ИТФ СО АНСССР 1986. - С. 5.

61. Prokunin AN.//Rheologica Acta. 1989.- V. 28. P. 38.

62. Ronca G.//J. Chemical Physics. 1983.- V. 79. P. 1031.

63. Клюев A.C. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1989.

64. Рекомендуемые коэффициенты аппроксимирующей функции зависимости толщины полиэтиленовой плёнки от изменения расхода охлаждающего воздуха (базовый расход воздуха составляет Q = 1 тыс. м3/ч),ab + cxd

65. Функция вида: У\х) ~ , а J b + cxтабл. 1.

66. Расход охлаждающего воздуха, 1 тыс. м /с

67. Коэффициенты Толщина плёнки Толщина плёнки Толщина плёнки0,050 мм 0,080 мм 0,100 мма 0.049 0.079 0.094b 36.99 35.47 8.156с 0.092 0.126 0.146d 7.46 8.286 5.146

68. R (критерий корреляция) 0.9982 0.9938 0.99881. M,mmа и0.120.10.080.0605 1 1.5 2 2.51. Q,ml4

69. Рекомендуемые коэффициенты аппроксимирующей функции зависимости толщины полиэтиленовой плёнки от изменения расхода охлаждающего воздуха ( базовый расход воздуха составляет Q = 1,75 тыс. м3/ч )лаЬ + cxd1. Функция вида : У\х) ~ ~Тb + cxтабл.2.

70. Расход охлаждающего воздуха, 1,75 тыс. м3 /с

71. Коэффициенты Толщина плёнки 0,050 мм Толщина плёнки 0,080 мм Толщина плёнки 0,100 мма 0.0259 0.0328 0.0563b 29.32 12.84 13.527с 0.0915 0.128 0.143d 7.14 6.2 5.98

72. R (критерий корреляция) 0.9992 0.9994 0.9971

73. Рекомендуемые коэффициенты аппроксимирующей функции зависимости толщины полиэтиленовой плёнки от изменения расхода охлаждающего воздуха (базовый расход воздуха составляет Q = 2,25 тыс. м3/ч )\ +c*d Функция вида: У\х) ~табл.3.

74. Расход охлаждающего воздуха, 2,25 тыс. м3 /с

75. Коэффициенты Толщина плёнки 0,050 мм Толщина плёнки 0,100 мм Толщина плёнки 0,150 мма 0.025 0.071 0.13b 8.393Е+3 2.207Е+4 3.928Е+4с 0.063 0.125 0.162d 11.906 12.676 13.685

76. R (критерий корреляция) 0.9961 0.9955 0.9970

77. Документ подтверждающий внедрение разработок организацией (предприятием), у которых отсутствует отчетность по форме Р-10

78. УТВЕРЖДАЮ предприятия (организации) е НИЖПОЛИМЕРУПАК1. А.Ю.Веретенников2004 г.1. АКТ

79. Назначение внедрённой(ых) разработки(ок) £><?.гул и Ре> л'А-р1. C^J С? /?Р/!ираскрыть конкретные рабочие функции внедренной (ых) разработки (ок))

80. Технический вровень разработки(ок) /7 0/ty?<*<H£? лсд #ОРtffeib авторских свидетельств на изобретение, лицензий, патентов)1. С>7<>ь?Ч fOAPjHjrU?

81. Вид внедрения 5>k.<r/>Ay<j 7с* *<c<Q yfu/yuLr s>s> г и г и У?() oOэксплуаАйия изделий^ сооружений, изготовление |фоД^кции и.т.д

82. Акт внедрения по форме Р-10 организацией( предприятием ) не представляется по П DU к-<ят

83. J (указатк-Ьричину и № документа, не составления акта по форме Р-10 ЦСУ) ^

84. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ L Организационногтехнические преимущества сJ t&t-fjtfi^c* р ffi?t- , / (параметры характеризующие степе1^качественного улучшенияфункциональных и эксплуатационных показателей по сравнению с базовыми или заменяемыми вариантами)

85. Экономический эффект от внедрения разработчик) достигнут за счёт й и ?количественная характеристика^юномии^гсрищырвх, энергетических" и трудовых ресурсов, сокращение капитальных влфкрний повышение качества продукции и т.д.)

86. При этом получен фактический(ожидается получить) экономический эффект с момента внедрения1. Начальник производства7/ /1. С.Г. Макарин1. Главный технолог1. В.И. Отекин1. Главный бухгалтер1. Н.М. Медведеваи*и д.р. oc+s. s>/> <&>>

87. ОТЧЕТ О ВНЕДРЕНИИ ЧАСТОТНОГО УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯТОРОМ, ОБДУ1. ВОЧНОГО КОЛЬЦА ADF200-500

88. Исследование экономичности применения преобразователей частоты серии L100-075 HFE (HITACHI, Ltd) для управления вентилятором охлаждения на линиях рукавной плёнки по сравнению с системой регулирования шиберами.1. Методика испытаний:

89. Испытания проводилось в два этапа:

90. Измерение затрат электроэнергии при работе с преобразователями частоты (Производительность и давление воздуха регулируется за счет изменения скорости вращения вентилятора).

91. Измерение затрат электроэнергии при работе с шиберами. Значения расхода газа:

92. Максимальный расход -9600 мЗ/час Минимальный расход 4200 мЗ/час1. Исходные данные:

93. Вентилятор двигатель тип Т132 SB2, 7,5 кВт, Ihom - 15А, п = 2910 об/мин. Показания счетчиков фиксировались в "Журнале учета электроэнергии".1. Результаты испытаний:

94. Период Расход газа, м3/ч Расход э/энергии при использовании шиберов кВт Расход э/энергии при использовании ПЧ кВт Экономия э/энергии %6 7800 33,3 19,9 406 7300 36,5 17,1 476 6400 46,7 28,9 62

95. Кроме экономии электроэнергии преобразователи обеспечивают мягкие режимы работы двигателей, снимают проблемы с прямыми пусками, обеспечивает защиту эл. двигателя и т.д.

96. За весь период эксплуатации преобразователей частоты HITACHI, Ltd -с июля 2002 г. по апрель 2003 г не наблюдалось ни одного сбоя в их функционировании.

97. В настоящий момент ООО предприятие "НИЖПОЛИМЕРУПАК" продолжает устанавливать преобразователи частоты на управление скоростями питающих шнеков и приёмно-тянущих устройств на линиях рукавной плёнки.

98. Программа визуализации скорости течения полимерного расплава внутрищелевого зазораflclear fern

99. FEMLAB Version clear vrsn;vrsn. name='FEML AB 2.3'; vrsn.major=0; vrsn.build=107; fem.version=vrsn;

100. Описание сетки fem. mesh=meshinit(fem,.•Out', {'mesh'},. 'jiggle', 'mean',.

101. Hcurve', 0.29999999999999999,. Hgrad', 1.3,.

102. Umax', {0.001,2 0.0001 3 0.0001 8 0.0001 9 0.0001 11 0.0001.,[2 . 0.00050000000000000001 9 0.00020000000000000001 11 0.00020000000000000001], . zeros(l,0)},.

103. Hnum', {.,zeros(l,0)},. Hpnf, {10,zeros(l,0)});

104. Проблемная форма fem. outform-general';

105. Дифференцирование fem.difH,ga7gVfViJ, W/expr'};

106. Упрощение дифференцирования fem.simplify='ori;

107. Внутренние границы fem.appl{ 1} ,border='off;

108. Прикладная скалярная переменная fem.appl{ 1} ,var= {'pet',' 1 e-8'};1. Функции формыfem.appl{ 1} .shape={'sWag(2,"u7,,sMag(2,"v")','sWag(l ,"p")'};

109. Geometry element order fem. appl {1}. sshape=2;

110. Differentiation rules fem.rules={};

111. Define constants fem.const={};

112. Multiphysics fem=multiphysics(fem);1. Extend the meshfem.xmesh=meshextend(fem,'context','localVcplbndeqVonVcplbndsh','1

113. Оценка начальных условий init=asseminit(fem,.context','local',.init', fem.xmesh.eleminit);

114. Save current fem structure for restart purposes femO=fem;