автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Управление процессом формования многослойной полимерной изоляции при производстве кабелей среднего напряжения

На правах рукописи

005005170

Казаков Алексей Владимирович

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ФОРМОВАНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КАБЕЛЕЙ СРЕДНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность 05.13.06 -автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности)

- 8 ДЕК 7011

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь-2011

005005173

Работа выполнена в Пермском национальном исследовательском политехническом университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор ТРУФАНОВА Наталия Михайловна

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

АБДУЛЛАЕВ Абдулла Рамазанович

кандидат технических наук, КРЮКОВ Игорь Иванович

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»

Защита диссертации состоится 23 декабря 2011 г. в 15.00 на заседании диссертационного совета Д212.188.04 при ФГБОУ ВПО «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» (ПНИПУ) по адресу: 614990, г.Пермь, Комсомольский проспект, 29, ауд. 345.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Автореферат разослан «18» ноября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Южаков А.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Качество и эксплуатационные характеристики кабельного изделия в значительной степени зависят от правильности выбора технологического режима его изготовления. Соблюдение всех нормативных параметров кабеля, в частности толщин накладываемых на токопроводящую жилу полимерных изолирующих и полупроводящих слоев, является весьма нетривиальной задачей, поскольку в ходе технологического процесса формования изоляции существует ряд параметров, влияющих на качество готового изделия. На сегодняшний день подавляющее большинство предприятий, выпускающих кабели с многослойной полимерной изоляцией, подбирают технологические режимы лишь на основании общих рекомендаций производителей оборудования, натурных экспериментов и практического опыта технологов, что, безусловно, не являться рациональным с точки зрения качества конечного продукта и производительности линии в целом. Поэтому одной из актуальных задач кабельной промышленности является автоматизация процесса управления формованием многослойной полимерной изоляции и подбора рациональных режимов данного процесса. Проблемы автоматизации и управления в процессах экструзии и формования изоляции рассматривались в работах многих авторов (Малафеев С.И., Сагиров С.Н., Кижаев С.А., Митрошин В.Н.). Разработке математической модели стратифицированного течения посвящены исследования среди известных авторов (Первадчук В.П., Янков В.И, Мартин М.Т., Коатес П.Д. и др.). Однако практически отсутствуют результаты работ, описывающие системы автоматизированного управления процессом формования многослойной изоляции, в основе которых были бы заложены модели многослойного течения аномально вязких жидкостей в коническо-цилиндрических каналах кабельной головки.

Объектом исследования являлся процесс течения полимеров в каналах кабельной головки при наложении многослойной полимерной изоляции.

Цель работы. Разработка методики и алгоритмов автоматизированного управления процессом наложения многослойной полимерной изоляции при производстве кабелей, обеспечивающего заданное качество выпускаемой продукции.

Задачи исследования. Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. построить математическую модель стратифицированного течения расплавов полимеров с различными теплофизическими и реологическими свойствами в каналах кабельной головки;

2. разработать методику и алгоритмы определения оптимальных управляющих воздействий, поддерживающих в ходе технологического процесса максимальную скорость изолирования при обязательном соблюдении условий обеспечения качества изолируемого провода;

3. разработать алгоритм параметрической идентификации математической модели в режиме управления процессом экструзии;

4. реализация и практическая апробация разработанных методик и алгоритмов на производстве.

Методы исследования. Поставленные в работе задачи решены с использо-

ванием теорий тепломассопереноса, теории управления, методов математического моделирования, а также натурных и вычислительных экспериментов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• построена новая математическая модель, описывающая неизотермические процессы тепломассопереноса трехслойного течения аномально-вязких расплавов в коническо-цилиндрических каналах;

• разработаны новые методики и алгоритмы расчета сочетания управляющих воздействий, позволяющие поддерживать в ходе технологического процесса максимальную скорость изолирования при соблюдении условий обеспечения качества изолируемого провода;

• построены расходно-напорные характеристики каналов кабельной головки с учетом взаимного влияния каналов;

• разработан уникальный алгоритм параметрической идентификации математической модели в режиме управления процессом экструзии.

Практическая значимость работы:

• построенные расходно-напорные характеристики каналов кабельной головки и сформированная база данных позволяют в режиме реального времени управлять процессом формования многослойной изоляции;

• предложенная структура системы автоматизированного управления процессом формования изоляции обеспечивает возможность коррекции управляющих воздействий на основании данных наблюдения за процессом;

• разработанная новая геометрия каналов кабельной головки позволяет оптимизировать потоки расплавов полимеров;

• разработанный уникальный алгоритм параметрической идентификации модели позволяет уточнять оптимальные параметры процесса при неполной информации о свойствах перерабатываемых материалов;

• математическая модель процесса формования полимерной изоляции и методика автоматизированного управления могут быть использованы при разработке нового экструзиионного оборудования в составе линий по производству кабелей с многослойной полимерной изоляцией.

Реализация результатов работы: с использованием разработанных методик внедрены на ООО «Камский кабель» (г. Пермь) режимы экструзионного наложения многослойной полимерной изоляции на существующем оборудовании, а также выполнена новая геометрия формующего инструмента, реализованы методики прогнозирования выходных показателей экструдируемой многослойной полимерной изоляции и рекомендации по соблюдению условий обеспечения качества изолируемого кабеля.

На защиту выносятся: методика и алгоритмы расчета оптимальных управляющих воздействий, поддерживающих в ходе технологического процесса максимальную скорость изолирования при обязательном соблюдении условий обеспечения качества провода; математическая модель, описывающая процессы тепломассопереноса в каналах кабельной головки, сопровождающие процесс экструзионного формования многослойной изоляции; методика и алгоритмы автомати-

зированного управления технологическим процессом экструзии; алгоритм параметрической идентификации математической модели процесса формования многослойной изоляции в режиме управления.

Достоверность полученных результатов и выводов обеспечивается анализом практической сходимости численных решений, а так же удовлетворительным совпадением результатов с данными численных и натурных экспериментов других авторов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на IX Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (г. Нижний Новгород, 2006 г.); 15-ой Зимней школе по механике сплошных сред (г. Пермь, 2007 г.); 2-й Международной интернет-конференции молодых ученых, аспирантов, студентов (г. Пермь, 2010 г.); 17-ой Зимней школе по механике сплошных сред (г. Пермь, 2011 г.); 17-й Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (г. Алушта, 2011 г.); 5-й Юбилейной Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск, 2011 г.), а также на научных конференциях «Автоматизированные системы управления и информационные технологии» (г. Пермь, 2005-2011 г.г.).

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 17 печатных работах, в том числе 3 статьи в рецензируемых научных изданиях, входящих в Перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертации состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 90 наименований, приложения. Общий объем работы 95 страниц, в том числе 46 рисунков, 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, отражена научная новизна и практическая ценность результатов работы, перечислены положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит анализ состояния проблемы. Представлен обзор литературного материала, посвященного особенностям и проблемам математического моделирования и управления процессом формования многослойной полимерной изоляции при производстве электрических кабелей.

Вторая глава посвящена постановке задачи оптимизации и управления технологическим процессом формования многослойной полимерной изоляции.

Изоляция кабеля представляет собой осесимметричную конструкцию, состоящую из трех слоев-оболочек из полимеров с различными физико-реологическими свойст- / вами - два экрана из полу проводящей ком по- / \ i

в ¿f - Экран по изоляции

зиции и изолирующий слой (рис. 1). I Í 1

В процессе экструзионного наложения I I . <Ур полимерна»изоляция

многослойной изоляции можно выделить еле- \ ^ч^З^Х-] экран по жме дующие основные параметры и воздействия: i

1 ^-1 Токопроводящая жила

• собственные параметры объекта Х - те- 1

плофизические и реологические свойства каж- Рис" '■ Структура изоляции кабеля

дого соэкструдируемого материала;

• внешние воздействия Z - температуры расплавов полимера на выходе каждого из трех экструдеров, температура корпуса кабельной головки, температура предварительного подогрева жилы;

• управляющие воздействия U - линейная скорость движения жилы, давления, создаваемые экструдерами, геометрия кабельной головки;

• выходные параметры Y - толщины накладываемых слоев изоляции (Д', /=1..3) и локальные перегревы материалов а (полупроводящий экран) и b (изоляция) (ДГ, ДТ4).

С одной стороны в процессе экструзионного наложения многослойной изоляции требуется обеспечить получение качественной изоляции заданной толщины при отсутствии чрезмерных перегревов, с другой - уменьшить себестоимость продукта, поддерживая максимальную скорость процесса. Поэтому в качестве целевой функции целесообразно выбрать максимально возможную линейную скорость движения жилы Ул: J(U) = К, —> шах.

Для получения качественной многослойной полимерной изоляции необходимо соблюдать следующие условия, подтвержденные в работе численными и натурными экспериментами:

1) толщина каждого слоя должна находиться в заданных пределах: A,j(\-z')<&(X,Z,U) < Anri.'(L + e'), где Д^б.' - нормативная толщина /-го слоя;

е' - относительное допустимое отклонение толщины /-го слоя от нормативного значения; /=1..3 - номер слоя изолирующего материала;

2) температура расплава полимера в каналах кабельной головки не должна превосходить температуру деструкции: тах{дг°(г,£;X,Z,U)}< Тхщ>°,

шах{дTb(r,^X,Z,U)}<TxJ, где шах{дr(r,^X,Z,U)}, таx{ATb(r&X,Z,U)}

- максимальная температура (перегрев) для каждого из соэкструдируемых материалов; г, С, - цилиндрические координаты; ГяесгРД Ткотрь - температуры начала деструкции каждого из материалов.

В операторном виде математическая модель процесса тепломассопереноса, лежащая в основе задачи управления процессом экструзии, имеет следующий вид:

Y(r,Q = F(r,S;X,Z,U);r,Sen, (1)

где F - оператор, представляющий собой систему нелинейных дифференциальных уравнений состояния для каждого из соэкструдируемых материалов, дополненных граничными условиями; Ö - исследуемая область, включающая в себя границы с заданными граничными условиями.

Поставленная задача управления процессом экструзии многослойной изоляции может быть сформулирована следующим образом: необходимо найти такой оптимальный вектор управляющих воздействий О, который сообщит максимум критерию оптимальности J(U) = F -> шах при ограничениях типа равенств (1), а также ограничениях на качество получаемого продукта д ^ 0 -£')-А' (X,Z,U)< Aj (l + е'), тах{дГ (г, t;,X,Z, U)} < ,

на параметры управления 0 < К < Ут

тах{АТ\г,ЬХ,г,и)}<Тхстрь

0<Р'<Р'™, 0<ГК <ГК™*.

Так же при автоматизированном управлении вводится обратная связь с использованием метода параметрической идентификации модели, схема которой представлена на рис.2. Это необходимо для учета вектора неконтролируемых возмущений Я, входящего в X и представляющего собой неизвестные реологические свойства перерабатываемого материала. X — детерминированные свойства материалов. Заранее строится адаптер, позволяющий на основании упрощенной «рабочей модели» о) поведения объекта управ-

ления оперативно восстанавливать реальные свойства перерабатываемых материалов и определять новые необходимые управляющие воздействия Ц* с учетом скорректированных реологических свойств полимеров.

Задача адаптивного управления может быть сформулирована следующим образом: необходимо оперативно внутри контура управления найти такой вектор управляющих воздействий и*, который обеспечит соответствие выходных параметров объекта управления V эталонным значениям Уот. При равенстве выходных параметров объекта управления эталонным значениям результат операции сравнения ДГ = 0 и процедура адаптации запускаться не будет.

Третья глава посвящена разработке математической модели процесса стратифицированного течения расплавов перерабатываемых полимеров в каналах кабельной головки.

Математическое описание процессов тепломассообмена расплавов полимера при многослойном течении основано на законах сохранения. В работе принимались следующие допущения: процесс стационарный; среда несжимаемая, без упругих свойств; массовые силы значительно меньше поверхностных; течение осесимметричное; на границах канала реализуются условия прилипания и непроницаемости; теплофизические характеристики постоянны.

В результате сделанных допущений система дифференциальных уравнений для каждого из слоев потока в скоростях имела следующий вид:

Рис. 2. Схема параметрической идентификации

дг дг

2 И

Ш

, Зуг ' дг

1 Э(гуг) ЭУ, г дг дС,

- 2 Из

С _

= 0

дv: Эу

V* дс

дг

Ш'

V. +:

дх

ЭУ£ ЭУГ

'а?

ЭУ, ЭУ,

э7+ эс А

1 Ъ

дР дг

2ц:

ЭР

(2)

(3)

(4)

р'С'

эг э т

\

гЭг^ Эг; Э^ ЭС.

+ ф

(5)

где индекс г - определяет номер слоя в потоке и соответствующий ему материал; г, С, — радиальная и продольная цилиндрические координаты; V,, - компоненты вектора скорости; Ф - диссипативный источник тепла; Р - давление; Т- температура; р - плотность; С - теплоемкость; X - теплопроводность; цэ - эффективная вязкость, являющаяся функцией скорости сдвига и температуры:

Цэ =\10е

-Р'(Г-Го)

(6)

где Цо - начальная вязкость при То, Р - температурный коэффициент вязкости, и -коэффициент аномалии вязкости, /2 - второй инвариант тензора скоростей деформации.

Система (2) - (6) замыкалась следующими граничными условиями: на неподвижных стенках Уг = К; = О, Тк = 443К; на границе контакта с подвижной жилой К = 0, VI = 0,183м/с, ГЖ = 383К; для каждого из каналов задавался перепад давления, температуры расплавов Т\ = Т2 = Т^ = 423К; на выходе - ГУ второго рода по скорости и температуре; на границах раздела: по напряжениям

(т„ со${г,п) + ТгС сов^.и)) I ,= (т„ соь(г,п) + т^ совС^й)) |2

(т,, соп) + соб(^, и)) |2= (тгг со5(Г, п) + ТгС СОЯ^, и)) |3 (т„ сов^, й) + т,с сое (г, «))],=(т„ С08Й, п) + т,с собСг, «)) |2 (хгг соб(^, и) + хг1 сов(г, п)) |2 = (тп и) + тг; со&{г, й)) |3 по скоростям

(7)

по потокам тепла

чг I ¡=<1 г 12; чг 12=Яг |3;

П 12= П 1з

(8)

(9)

по температуре на границах раздела потоков

Т\,= Т\2- 7>П,

(10)

где индексы 1, 2, 3 - номера слоев стратифицированного течения, нормальные и касательные напряжения, определяемые как:

ЭУ. ( Эу. ЭУ, л

= 2Ш

Эг '

а; Эг

(11)

цх, ^ - потоки тепла в направлении соответствующих осей. Для определения реологических характеристик полимерных материалов, входящих в состав выражения (6), была проведена серия экспериментов на промышленной установке ИИРТ-АМ. После обработки экспериментальных данных построены зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига и температуры

для каждого исследуемого расплава и получены реологические характеристики расплавов полимеров изоляции (ЬЕ4421М) и полу проводящего экрана (ЬЕ0540) (табл.1).

Таблица 1

Реологические характеристики полимерных материалов

Исследуемый материал Начальная вязкость цо при Т= 160°С, Па с Температурный коэффициент вязкости р, 1/°С Показатель аномалии вязкости п

ЬЕ4421М 14946 0,0168 0,542

1.Е0540 38523 0,0027 0,251

Задача решалась методом конечных элементов в программном комплексе Апзув.

В работе приведено сравнение результатов, полученных по предлагаемой математической модели и моделям других авторов. На рис. 3 показано сравнение эпюр продольных компонент вектора скорости в кольцевом зазоре с подвижной стенкой при однослойном течении аномально-вязкой жидкости для различных моделей. Сравнение степени адекватности предлагаемой модели проводилось при помощи статистического критерия Фишера. Дисперсия для узловых значений продольной компоненты вектора скорости по поперечному сечению кольцевого зазора, полученных с использованием предлагаемой модели составила ст2^ =0,093, для значений, полученных по модели других авторов- =0,101.

Коэффициент Фишера равен 1,092. Критическое значение коэффициента Фишера для р = 5% /ч-р = 1,84. При сравнении полученного коэффициента с критическим был сделать вывод, что по степени однородности дисперсий с 5% уровнем значимости различий по распределениям скоростей в цилиндрическом зазоре между сравниваемыми моделями нет.

V;, м/с 1,2

0,8

0,4

г 10', м

¡Л

0 0,5 1,0 1,5 (ИО'.м

Рис. 3. Профили скорости V; по радиусу в кольцевом цилиндрическом зазоре --предлагаемая модель

0,8

0,4

1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 СЮ!,м

Рис. 4. Координаты границы раздела потоко1

--численное моделирование;

---- результаты эксперимента

- - модель других авторов

Так же сравниваются результаты, полученные по предлагаемой модели, I экспериментальными данными для двухслойного совместного течения аномаль но-вязких жидкостей. На рис. 4 показаны координаты границы раздела потоков

Дисперсия значений радиальной координаты для предлагаемой математической модели стратифицированного течения составила а2| =2,44-10"4, для экспери-

I числ. '

ментальных данных - о2[ ^ =2,0-10'4. Значение коэффициента Фишера1,22.

Критическое значение коэффициента Фишера для р = 5% = 2,16, что больше рассчитанного. Следовательно, можно сделать вывод о достаточно точном математическом описании и адекватной численной реализации поставленной задачи.

Решение краевой задачи (2)-(11) позволило получить поля распределения температур, скоростей, давлений, потоков расплавов полимеров, границы раздела слоев, построены расходно-напорные характеристики каналов.

Приведен анализ существующего режима наложения многослойной изоляции, приводившего к занижению слоя полупроводящего экрана по жиле, который показал нерациональную геометрию кабельной головки. Была предложена кабельная головка с альтернативной формой каналов, распределяющая потоки расплавов полимеров более рационально.

На рис.5 приведены траектории движения расплавов полимеров в каналах кабельной головки, по которым определялись границы раздела потоков. Можно отметить стабильность поверхности раздела потоков материалов с различными физико-реологическими свойствами, что подтверждает правильность технологического режима изолирования.

Рис. 6 иллюстрирует семейство расходно-напорных характеристик первого канала для наложения экрана по жиле при различных начальных вязкостях полупроводящей композиции полиэтилена. При увеличении начальной вязкости до 5000-80000 Пас для значения рабочего расхода 0,0225 кг/с давление в канале возрастает в 2,6 раза. Это обстоятельство необходимо учитывать и увеличивать давление, создаваемое экструдером при увеличении начальной вязкости полимера.

Исследовано влияние на результирующие толщины накладываемых слоев изолирующего и полупроводящего материалов теплофизи-ческих (плотности расплавов полимеров), реологических (начальная вязкость, коэффициент аномалии вязкости) и технологических (расходы экструдеров, линейная скорость движения жилы) параметров.

На рис. 7 представлены зависимости толщин накладываемых слоев при изменении плотности материала экрана (А) и изоляции (Б). Видно, что при увеличе-

Рис. 5. Траектории и границы раздела потоков на выходе из кабельной головки

Л, МПа

80

70 60 50 40 30 20 10 0

-

/

л /

у г—А-

/И i

/ '/sQ*

i Yr\ I .....L.

Lic, Пас

-•-5000 -«-15000 -•-30000 -*~50000 -»-80000

0 0,005 0.01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 д,,кг/с

Рис. 6. Расходно-напорные характеристики первого канала для различных цо материала экрана

нии плотности расплава полупроводящего материала в 2,3 раза накладываемы! толщины экранов уменьшались в среднем на 50%, а толщина изоляции возрастал; на 30%. При увеличении плотности расплава изолирующего материала в 2,8 ра толщина экрана по жиле увеличивалась на 15%, толщина экрана по изоляции - н; 82%, а толщина изоляции падала на 21 %.

Толщины экранов, мм 1,8

1,6

1,4

1,2

1

0,8

[ГО!,

1 —»

N

У

"Ч

I

Толщина Толщины

мм

4,6

1,8

4,4

4,2 1,4

4

3,8

3,6 0,6

/Г

--

Толщина изоляции.

4,7

3,9

3,5

400 600 800 1000 1200 1400 р, кг/м3

LE0540

400 600 800

1000 1200 1400 р, кг/м

LE4421m

Рис. 7. Изменение толщин слоев материала при изменении плотности р: —о— экран по изоляции, - •«— изоляция, —к--экран по жиле

Толщины экранов, мм

1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 О

J

у'

Толщина изоляции, мм 5,2

5,0

4,8

4,6

4,4

4,2

Толщины экранов,

О 0,005 0,010 0,015 0,020 0,, кг/с Рис. 8. Изменение толщин слоев материала при изменении расходов

—&— - экран по изоляции; ■ ■■♦. --

2,2 1,8 1,4 1,0 0,6 0,2

у >

/

<7

Толщина изоляции, мм

4,8

4,7 4,6 4,5 4,4

4,3

У.» м/с

0 0,2 0,4 0,6 0,8 Рис. 9. Изменение толщин слоев материала при изменении линейной скорости К, изоляция; —х— экран по жиле

График, приведенный на рис. 8, показывает изменение толщины накладываемых слоев материала при изменении массового расхода в первом канале.

При увеличении расхода в 10 раз толщина экрана по жиле возрастала в 6,8 раз, толщина изоляции уменьшалась на 20%, а толщина экрана по изоляции уменьшалась на 30%.

На рис. 9 показана зависимость толщин слоев от линейной скорости. При увеличении Ул в технологическом диапазоне толщина экрана по жиле уменьшалась, толщина изоляции и экрана по изоляции возрастали.

В процессе производства оператор-технолог контролирует величины давлений, нагнетаемые экструдерами. Были построены зависимости давлений от начальной вязкости ¡10 и плотности каждого из эксрудируемых материалов р для трех каналов (рис. 10). Видно, что при увеличении р0 полупроводящего материала в технологическом диапазоне давление в первом канале возрастает в 3,7 раза, во втором - в 2,4 раза, в третьем - в 5,7 раза. При увеличении цо изолирующего ма-

териала давление в первом канале практически не меняется (увеличивается на 1,3%), давление во 2-м канале возрастает в 4 раза, давление в 3-м канале возрастает в 2 раза. При увеличении плотности р полупроводящего материала в технологическом диапазоне давление в первом канале падает на 65%, во втором - на 8%, в 3-м - на 20%. При увеличении плотности материала изоляции давление в первом канале практически не меняется (увеличивается на 0,4%), давление во втором канале уменьшается на 40%, в 3-м канале - уменьшается на 10%.

Л* 10 ', Па 4.5 3,0 1,5

0

л*10-',Па

Л«10ЛП а

2,59

7,5

2,58

5'° 2,57

2,5 2,56

2,55

"0 20000 40000 60000 80000 цЛа-с

V

>

0 10000 20000 30000 40000 50000 ц,. Па-с

Р,х10" РэхЮ"6, Па

8,0 6,0 4,0 2,0 0

А*1<Г, Па 3,6 3,2 2,8 2,4 2,0

Р,х 10 Л* ЮЛ Па

5,4 4,8

3,6

3.0

1100 1300 р, кг/м3

Л* Ю, Па 2,565 2,560 2,555 2,550 2,545

>

/

/>г* 10-'

4,70 4,15 3,60 3,05

2,50

1000 1200 1400 р.кг/м1

ЬЕ0540 ЬЕ4421ш

Рис. 10. Давление в каналах при изменении цо и р: —- для канала 1 (Р,); - - - для канала 2 (Р2); - • ■ - для канала 3 (Р3)

Четвертая глава посвящена описанию методик и алгоритмов автоматизированного управления технологическим процессом одновременного наложения нескольких слоев полимерной изоляции.

Разработан алгоритм определения оптимальных условий процесса экстру-зионного формования нескольких слоев, позволяющий находить максимальную скорость движения провода при обеспечении необходимого качества целевого продукта (рис. 11). Данная методика основана на том, что для максимально возможной скорости изолирования (по паспорту тягового устройства) рассчитываются результирующие толщины накладываемых на жилу слоев изоляции для максимального и минимального значения давлений, развиваемых экструдерами. Далее методом деления всего диапазона давления на половинные отрезки определяются необходимые значения давления для каждого из трех каналов, позволяющие накладывать слои требуемой толщины. Затем анализируется температурное поле с целью обнаружения возможных перегревов в материале. В случае, когда перегревы не превышают заданного значения и толщины слоев лежат в заданном диапазоне, рассчитанный режим считается оптимальным. Если для максимального зна-

чения линейной скорости подобрать рациональное соотношение давлений не удается, или если перегревы превосходят заданные, линейная скорость снижается на технологически обоснованную величину и процесс подбора давлений и проверки на перегревы повторяется. Рассчитанные по данному алгоритму оптимальные режимы экструзии для различных физико-реологических свойств полимерных материалов, температур расплавов на выходах из экс-трудеров, подогрева корпуса формующего инструмента и предварительного подогрева то-копроводящей жилы и требуемых толщин слоев изоляции записываются в базу данных (БД), откуда они могут быть восстановлены в режиме управления.

С использованием разработанного алгоритма были получены параметры рационального технологического режима наложения трехслойной изоляции при производстве кабеля жилой круглого сечения площадью 240 мм2 со следующими требованиями: допустимая величина перегрева материалов 5°С, толщина слоя полупроводящего экрана по жиле (0,9±0,1)мм, толщина изолирующего слоя (5,2±0,1)мм, толщина внешнего полупроводящего экрана по изоляции (0,8±0,1)мм.

Расчитанный по данной методике технологический режим на практике позволил повысить производительность линии более чем в два раза.

Для управления процессом предложена автоматизированная система (АСУ). Контур управления замкнут через управляющий вычислительный комплекс (УВК), а функции оператора-технолога сводятся к общему наблюдению за ходом процесса и внесению начальной информации, а также управлению в аварийных режимах. При каждом новом запуске экструзионной линии, при смене марки изолируемого провода или при смене полимера на вход УВК поступает информация о процессе (X, Т), а также ограничения на управляющие воздействия и качество изоляции.

На основании этой информации УВК находит в сформированной вне контура управления базе данных соответствующий начальным условиям рациональный режим экструзии и восстанавливает вектор управляющих переменных {/, сообщая оператору все параметры технологического режима.

На структурной схеме АСУ (рис. 12) показан состав УВК. Ядром системы является управляющее устройство (УУ), представляющее собой ЭВМ. Через уст-

Рис. 11. Алгоритм определения оптимальных управляющих воздействий в расчетном режиме

ройство сопряжения (УС) к УУ подключаются различные информационные датчики (датчики температуры, расходов, скорости). У У определяет необходимые управляющие воздействия и управляет различными исполнительными устройствами (ИУ) экструзионной линии (приводы экструдеров, приводы протяжки провода). Обмен информацией с оператором осуществляется через терминал ввода-вывода.

увк

ОУ - объест управления; УУ - устройство управления (ЭВМ); ИУ - исполнительное устройство; УВК - управляющий вычислительный комплекс; Д| - датчик толщин каждого из слоев изоляции; Д2-Д4 - датчики температур расплавов материалов на выходах из экструдеров 1-3; Д5-Д7 - датчики давления на выходах из экструдеров 1-3; Да - датчик линейной скорости движения жилы; Дд-Дю - датчики температуры корпуса и жилы

Рис. 12. Структурная схема АСУ экструзионной линии

>| Лгд, I—1

>1 д- I-

-¡►I ДгД|. |-

4-

1ГУ

При работе АСУ возможно возникновение ситуации, когда датчик будет фиксировать толщины слоев, отличные от требуемых. Это может иметь место, т.к. зачастую партии полимеров одной марки обладают различными реологическими свойствами. В этом случае АСУ на основе заложенных вне контура управления расходно-напорных характеристик для данной геометрии кабельной головки и поступающих данных о фактических толщинах накладываемых слоев материала и давлениях в каналах определяет реальные реологические свойства перерабатываемых материалов и автоматически корректирует режим. На время коррекции линейная скорость движения жилы снижается, и по рассчитанным заранее расходно-напорным характеристикам (рис. 6) определяются необходимые давления в каналах. После расчета необходимых управляющих воздействий УВК задает требуемые давления. Линейная скорость будет восстановлена после того, как давления в каналах достигнут заданных значений. Такой подход позволяет заранее вне контура управления рассчитать наборы расходно-напорных характеристик для различных реологических свойств перерабатываемых материалов и линейных скоростей, сформировав тем самым «рабочую модель» адаптера, которая, по сравнению с полной математической постановкой, обладает большим быстродействием.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Построена математическая модель многослойного совместного течения аномально-вязких жидкостей с различными физико-реологическими свойствами в каналах кабельной головки.

2. Разработана методика и алгоритмы определения оптимального режима формования при соблюдении условий обеспечения качества процесса и изоляции.

3. Построены расходно-напорные характеристики каналов кабельной головки для различных реологических свойств перерабатываемых полимеров.

4. Разработана новая конфигурация кабельной головки, оптимизирующая потоки полимеров в каналах истечения.

5. Разработана методика и алгоритмы автоматизированного управления технологическим процессом формования многослойной изоляции с использованием математической модели процесса.

6. Разработан алгоритм параметрической идентификации математической модели в режиме управления процессом формования изоляции.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

Статьи в изданиях, указанных в перечне ВАК:

1. Казаков A.B., Савченко В.Г., Труфанова Н.М. Моделирование процессов тепломассопереноса полимера в головке экструдера с учетом и без учета зависимости вязкости от температуры // Интеллектуальные системы в производстве. -2010.-№1 (15).-С. 130-133.

2. Казаков A.B., Савченко В.Г., Труфанова Н.М. Расчет влияния геометрии каналов технологического инструмента кабельной головки на возникновение вихревых потоков при наложении изоляции//Кабели и провода. -2010. -№2 (321).-С. 11-13.

3. Зиннатуллин P.P., Казаков A.B., Труфанова Н.М. Автоматизированная система управления процессом наложения пластмассовой изоляцией кабелей методом экструзии // Электротехника. - 2011. - № 11. - С. 24-28.

Статьи в других изданиях и материалы научно-технических конференций:

1. Казаков A.B., Труфанова Н.М. Определение технологических параметров оптимального режима экструзионного наложения трехслойной полимерной изоляции // Вестник ПГТУ, Электротехника, информационные технологии, системы управления. - 2011. - №5. - С. 200-207.

2. Казаков A.B., Труфанова Н.М. Методика адаптивного управления процессом экструзионного наложения многослойной изоляции // Электромеханические преобразователи энергии: материалы V Юбилейной Международной научно-технической конференции, Томск, 12-14 октября 2011 г. - Томск, 2011. - С. 327-331.

3. Казаков A.B., Труфанова Н.М. Трехслойное течение аномально вязких жидкостей в коническо-цилиндрических каналах // XVII Международная конференция по вычислительной механике и современным прикладным программным системам: сб. тезисов докладов, Алушта, 25-31 мая 2011 г. -2011. - С. 546-549.

4. Казаков A.B., Труфанова Н.М. Расчет стратифицированного течения полимера с разными теплофизическими свойствами в трехслойной кабельной головке // XVII Зимняя школа по механике сплошных сред: сб. тезисов докладов, Пермь-Екатеринбург, 28 февр. - 3 мар. 2011 г. - Пермь, 2011. - С. 145.

5. Зенков A.B., Казаков A.B. Исследование характеристик кабельной головки для наложения многослойной изоляции для материалов с различными тепло-физическими и реологическими свойствами // Инновационные технологии: теория, инструменты, практика (Innotech 2010): материалы II Международной интернет-конференции молодых ученых, аспирантов, студентов, Пермь, 1 ноя. - 1 дек. 2010 г. - Пермь, 2011. - С. 334-337.

6. Зенков A.B., Казаков A.B. Оценка применимости геометрии кабельной головки для материалов с различными теплофизическими и реологическими свойства-

ми // Автоматизированные системы управления и информационные технологии: материалы краевой науч.-техн. конф., Пермь, 13 мая 2010 г. - Пермь, 2010. - С. 340-344.

7. Казаков A.B., Щербинин А.Г., Труфанова Н.М., Савченко В.Г. Расчет охлаждения кабеля в канале с учетом конвективного тепломассообмена и теплового излучения // Вестник ПГТУ, Электротехника, информационные технологии, системы управления. - 2010. - №4. - С. 4-11.

8. Казаков A.B., Труфанова Н.М. Численное моделирование процесса течения полимера в кабельной головке и анализ зависимости параметров процесса от некоторых теплофизических свойств материала // Вестник ПГТУ, Механика. -2009. -№1._ С. 130-136.

9. Казаков A.B., Труфанова Н.М. Анализ течения полимера в кабельной головке и построение расходно-напорных характеристик на основе численного моделирования // Вестник ПГТУ, Электротехника, информационные технологии, системы управления. - 2009. - №3. - С. 110-115.

10. Казаков A.B., Труфанова Н.М. Сравнение процессов тепломассопереноса при экструзии полимерной изоляции в производстве кабелей для различных расчетных моделей // Автоматизированные системы управления и информационные технологии: материалы краевой науч.-техн. конф., Пермь, 14-15 мая 2008 г. -Пермь, 2008.-С. 153-157.

11. Казаков A.B., Труфанова Н.М. Моделирование процесса тепломассопереноса при разработке кабельной головки для кабелей с секторными жилами // Зимняя школа по механике сплошных сред (пятнадцатая): сб. статей в 3-х. ч., Пермь, 26 февр. - 3 март. 2007 г. - Пермь, 2007. - 4.2.

12. Казаков A.B., Труфанова Н.М. Разработка кабельной головки для производства кабелей с секторными жилами // Информационные управляющие системы. - 2006. - С. 83-89.

13. Попов O.A., Казаков A.B. Разработка математической модели процесса тепломассобмена в канале формующего инструмента // IX Всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике: аннотации докл., 22-28 авг. 2006 г. -Н.Новгород, 2006.-Т.2.

14. Казаков A.B., Труфанова Н.М. Разработка кабельной головки для производства кабелей с секторными жилами // Автоматизированные системы управления и информационные технологии: материалы областной науч.-техн. конф., Пермь, 2005 г. - 2005. - С. 8-10.

Подписано в печать 18.11.2011 г. Формат 60 х 90/16. Набор компьютерный. Усл.печ.л. 1. Тираж 100 экз. Заказ №2395/2011.

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии издательства Пермского национального исследовательского политехнического университета. Адрес: 614990, г. Пермь, пр-т Комсомольский, 29, к. 113. Тел. (342)219-80-33

Введение.

1. Общее положение и состояние проблемы.

1.1. Реологические и теплофизические свойства полимеров.

1.2. Процесс тепломассопереноса в кабельной головке.

1.3. Выводы по главе и постановка задач исследования.

2. Постановка задачи оптимизации и управления технологическим процессом экструзии многослойной изоляции.

2.1. Процесс формования изоляции как объект управления.

2.2. Выбор управляющих воздействий.

2.3. Постановка задачи оптимизации и управления процессом формования

2.4. Выводы по главе.

3. Математическое моделирование процесса стратифицированного течения

3.1. Постановка математической модели.

3.2. Метод решения.

3.3. Экспериментальное определение реологических характеристик расплавов полимеров на приборе ИИРТ-АМ.

3.4. Проверка адекватности счетного метода.

3.4.1. Изотермическое однослойное течение.

3.4.2. Неизотермическое однослойное течение.

3.4.3. Неизотермическое многослойное течение.

3.4.4. Проверка стабильности решения при различных граничных условиях.

3.5. Моделирование исходной геометрии и головка альтернативной конфигурации.

3.6. Оценка влияния свойств материалов и параметров технологического процесса.

3.7. Выводы по главе.

4. Методика и алгоритмы автоматизированного управления технологическим процессом наложения нескольких слоев полимерной изоляции.

4.1. Определение оптимального режима экструзии.

4.2. Режим адаптивного управления.

4.3. Процедура параметрической идентификации модели.

4.4. Результаты применения методик и алгоритма автоматизированного управления технологическим процессом экструзии.

4.4.1. Расчет оптимального режима наложения многослойной изоляции

4.4.2. Расчет адаптивного управления.

4.5. Выводы по главе.

Качество и эксплуатационные характеристики кабельного изделия в значительной степени зависят от правильности выбора технологического режима его изготовления. Соблюдение всех нормативных параметров кабеля, в частности толщин накладываемых на токопроводящую жилу полимерных изолирующих и полупроводящих слоев, является весьма нетривиальной задачей, поскольку в ходе технологического процесса экструзии существует ряд параметров, влияющих на качество готового изделия. На сегодняшний день подавляющее большинство предприятий, выпускающих кабели с многослойной полимерной изоляцией, подбирают технологические режимы экструзии лишь на основании общих рекомендаций производителей оборудования, натурных экспериментов и практического опыта технологов, что, безусловно, не являться оптимальным с точки зрения качества конечного продукта и производительности линии в целом. Поэтому одной из актуальных задач кабельной промышленности является автоматизация процесса управления формованием многослойной полимерной изоляции и подбора рациональных режимов данного процесса.

Объектом исследования являлся процесс течения полимеров в каналах кабельной головки при формовании многослойной полимерной изоляции.

Цель работы.

Разработка методики и алгоритмов автоматизированного управления процессом формования многослойной полимерной изоляции при производстве кабелей, обеспечивающего заданное качество выпускаемой продукции.

Задачи исследования.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• построить математическую модель стратифицированного течения расплавов полимеров с различными теплофизическими и реологическими свойствами в каналах кабельной головки;

• разработать методику и алгоритмы определения оптимального режима и расчета управляющих воздействий, поддерживающих в ходе технологического процесса максимальную скорость изолирования при обязательном соблюдении условий обеспечения качества изолируемого провода;

• разработать алгоритм параметрической идентификации математической модели в режиме управления процессом экструзии;

• реализация и практическая апробация разработанных методик и алгоритмов на производстве.

Методы исследования.

Поставленные в работе задачи решены с использованием теорий тепло-массопереноса, теории управления, методов математического моделирования, а также натурных и вычислительных экспериментов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• построена новая математическая модель, описывающая неизотермические процессы тепломассопереноса трехслойного течения аномально-вязких расплавов в коническо-цилиндрических каналах;

• разработаны новые методики и алгоритмы расчета сочетания управляющих воздействий, позволяющие поддерживать в ходе технологического процесса максимальную скорость изолирования при соблюдении условий обеспечения качества изолируемого провода;

• построены расходно-напорные характеристики каналов кабельной головки с учетом взаимного влияния каналов;

• разработан уникальный алгоритм параметрической идентификации математической модели в режиме управления процессом экструзии.

Практическая значимость работы:

• построенные расходно-напорные характеристики каналов кабельной головки и сформированная база данных позволяют в режиме реального времени управлять процессом формования многослойной изоляции;

• предложенная структура системы автоматизированного управления процессом формования изоляции обеспечивает возможность коррекции управляющих воздействий на основании данных наблюдения за процессом;

• разработанная новая геометрия каналов кабельной головки позволяет оптимизировать потоки расплавов полимеров;

• разработанный уникальный алгоритм параметрической идентификации модели позволяет уточнять оптимальные параметры процесса при неполной информации о свойствах перерабатываемых материалов;

• математическая модель процесса формования полимерной изоляции и методика автоматизированного управления могут быть использованы при разработке нового экструзиионного оборудования в составе линий по производству кабелей с многослойной полимерной изоляцией.

Реализация результатов работы.

С использованием разработанных методик внедрены на ООО «Камский кабель» (г. Пермь):

• оптимальный режим экструзионного наложения многослойной полимерной изоляции на существующем оборудовании;

• новая геометрия кабельной головки, оптимизирующая потоки расплавов полимера в каналах;

• методики прогнозирования выходных показателей экструдируемой многослойной полимерной изоляции;

• рекомендации по соблюдению условий обеспечения качества изолируемого кабеля.

На защиту выносятся:

• методика и алгоритмы расчета оптимальных управляющих воздействий, поддерживающих в ходе технологического процесса максимальную скорость изолирования при обязательном соблюдении условий обеспечения качества провода;

• математическая модель, описывающая процессы тепломассопере-носа в каналах кабельной головки, сопровождающие процесс экс-трузионного формования многослойной изоляции;

• методика и алгоритмы автоматизированного управления технологическим процессом экструзии;

• алгоритм параметрической идентификации математической модели процесса формования многослойной изоляции в режиме управления.

Достоверность полученных результатов и выводов обеспечивается анализом практической сходимости численных решений, а так же удовлетворительным совпадением результатов с данными численных и натурных экспериментов других авторов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на IX Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (г. Нижний Новгород, 2006 г); 15-ой Зимней школе по механике сплошных сред (г. Пермь, 2007 г.); 2-й Международной интернет-конференции молодых ученых, аспирантов, студентов (г.Пермь, 2010 г.); 17-ой Зимней школе по механике сплошных сред (г. Пермь, 2011 г.); 17-й Международной конференции по вычислительной механике и современным прикладным программным системам (г. Алушта, 2011 г.); 5-й Юбилейной Международной научно-технической конференции «Электромеханические преобразователи энергии» (г. Томск, 2011 г.), а также на научных конференциях «Автоматизированные системы управления и информационные технологии» (г. Пермь, 20052011 г.г.).

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 17 печатных работах, в том числе 3 - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертации состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 90 наименований, приложения. Общий объем работы 95 страниц, в том числе 46 рисунков, 6 таблиц.

4.5. Выводы по главе

1. Описана методика и разработан алгоритм расчета управляющих воздействий, поддерживающих в ходе технологического процесса максимальную производительность линии при обязательном соблюдении условий обеспечения качества процесса и результата.

2. Разработан алгоритм параметрической идентификации математической модели процесса экструзионного формования многослойной изоляции.

3. Построены функциональная и структурная схемы автоматизированной системы управления процессом экструзии.

4. Приведены примеры применения разработанных методик и алгоритмов.

Заключение

1. Построена математическая модель многослойного совместного течения аномально-вязких жидкостей с различными физико-реологическими свойствами в каналах кабельной головки.

2. Разработана методика и алгоритмы определения оптимального режима формования при соблюдении условий обеспечения качества процесса и изоляции.

3. Построены расходно-напорные характеристики каналов кабельной головки для различных реологических свойств перерабатываемых полимеров.

4. Разработана новая конфигурация кабельной головки, оптимизирующая потоки полимеров в каналах истечения.

5. Разработана методика и алгоритмы автоматизированного управления технологическим процессом формования многослойной изоляции с использованием математической модели процесса.

6. Разработан алгоритм параметрической идентификации математической модели в режиме управления процессом формования изоляции.

1. Виноградов Г.В., Малкин А.Я. Реология полимеров. М.: Химия, 1977.440 с.

2. Хан Ч.Д. Реология в процессах переработки полимеров. М.: Химия, 1979. 368 с.

3. Мидлман С. Течение полимеров. М.: Мир, 1971. 260 с.

4. Тадмор 3., Гогос К. Теоретические основы переработки полимеров. М: Химия, 1984. 632 с.

5. Торнер Р.В. Теоретические основы переработки полимеров. М.: Химия, 1977. 460 с.

6. Бернхардт Э. Переработка термопластических материалов. М.: Химия, 1965. 747 с.

7. Янков В.И., Первадчук В.П., Боярченко В.И. Процессы переработки волокнообразующих полимеров (методы расчета). М.: Химия, 1989. 320 с.

8. Мак-Келви Д.М. Переработка полимеров. М.: Мир, 1965. 444 с.

9. Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкости. Д.: Наука, 1975. 592 с.

10. Реология полимеров. Об универсальности температурно-инвариантной характеристики вязкости полимеров в конденсированном состоянии // Г.В. Виноградов, А.Я. Малкин, Н.В. Прозоровская и др. / Докл. АН СССР, 1963, т.150, № з. с. 574-577.

11. Реология полимеров. Об универсальности температурно-инвариантной характеристики вязкости полимеров в конденсированном состоянии // Г.В. Виноградов, А.Я. Малкин, Н.В. Прозоровская и др. / Докл. АН СССР, 1964, т. 154, № 4. С. 890-893.

12. Силин В.А. Динамика процессов переработки пластмасс в червячных машинах. М.: Машиностроение, 1972. 150 с.

13. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: ГХИ, 1961. 831 с.

14. Курант Р. Уравнения с частными производными. М.: Мир, 1964. 843 с.

15. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. М.: Наука. 1977. 735 с.

16. Khomami, В., and М. М. Ranjbaran. Experimental studies of interfacial instabilities in multilayer pressuredriven flow of polymeric melts. // Rheol. Acta 36. 1997. P. 345-366.

17. Elastic encapsulation in bicomponent stratified flow of viscoelastic fluids / Yue, P., Zhou, C., Dooley, J., Feng, J.J. // 1027 J. Rheol. 524, July/August 2008. P. 1027-1042.

18. Yu, Т. C. and Han, C. D. Stratified Two-Phase Flow of Molten Polymers // J. Appl. Polym. Sei. 1973. 17. P. 1203.

19. Bicomponent flow of molten polymers in annular dies of extruders / A. Ya Malkin, M. L. Friedman, K. D. Vachagin, G. V. Vinogradov // J. Appl. Polym. Sei. 1975. 19. P. 375-390.

20. C. D. Han, R. Shetty. Studies on Multilayer Film Coextrusion // Polym. Eng. Sei. 1976. 16(10). P. 697-705.

21. C. D. Han, R. Shetty. Studies on multiplayer film coextrusion II. Interfacial instability in flat film coextrusion.//Polym. Eng. Sei. 1978. 18(3). P. 180.

22. C. D. Han, H. B. Chin. Theoretical prediction of the pressure gradients in coextrusion of non-newtonian fluids // Polym. Eng. Sei. 1979. 19. P. 1156-1162.

23. Interfacial flow instability in multilayer coextrusion / W. J. Schrenk, N. L. Bradley, T. Alfrey and H. Maack // Polym. Eng. Sei. 1978. 18(8), P. 620-623.

24. H. Mavridis, A. N. Hrymak and J. Vlachopoulos. Finite Element Simulation of Stratified Multiphase Flows// AIChE J. 1987. 33, P. 410-422.

25. E. Mitsoulis and F.Heng. Numerical Simulation of Coextrusion from a Circular Die//J. Appl. Polym. Sei. 1987. 34. P. 1713-1725.

26. R. Ramanathan, J. Dooley. Dynamics of Mulitlayer Polymer Melt Flow: An experimental and nume&tl investigation // SPE ANTEC. 1992. 50. P. 426-430.

27. A general non-isothermal model for one-dimensional multilayer coextru-sion flows / S. Puissant, B. Vergnes, Y. Demay and J. F. Agassant // Polym. Eng. Sci. 1992. 32(3). P. 213-220.

28. R. Ramanathan and W. J. Schrenk, Plast. Eng. 1993. 6. P. 73.

29. Boundary Conditions for Contact Lines in Coextrusion Flows / A. Torres, A.N. Hrymak, J. Vlachopoulos, J. Dooley and B.T. Hilton // Rheol. Acta. 1993. 32. P. 513-525.

30. M. T. Martyn, T. Gough, R. Spares and P.D. Coates, SPE ANTEC. 2001. 59. P. 1031-1035.

31. Visualisation and Analysis of LDPE Melt Flows in Coextrusion Geometry / M. T. Martyn, T. Gough, R. Spares, P.D. Coates and M. Zatloukal // SPE ANTEC. 2002. 60. P. 937-941.

32. Experimental Observations of LDPE Melt Flow in Coextrusion Geometries / M. T. Martyn, T. Gough, R. Spares, P. D. Coates and M. Zatloukal // SPE ANTEC. 2004. 62. P. 205-209.

33. M. T. Martyn, P. D. Coates and M. Zatlouka. Visualisation and Analysis of Polyethylene Coextrusion Melt Flow // AIP Conference Proceedings, 7/24/2009, Vol. 1152 Issue l.P. 96-109.

34. Левицкий Б.П. Автореф. канд. дис. -М.:МТИ, 1976. 18 с.

35. Khan А.А., Han C.D.//Trans.Soc.Rheol. 1976. Vol.20, №4 P.595-621

36. M. Zatloukal, M. T. Martyn, P. D. Coates and J. Vlc^ek. Modelling of vis-coelastic coextrusion flows in multi-manifold flat dies // Plastics, Rubbers and Composites. 2004. Vol.33 №7. P. 305-309

37. Han, C.D. Multiphase Flow in Polymer Processing. Academic Press: New York, 1981.

38. Ануфриев B.A., Яхно O.M., Петухов А.Д. // Реология полимерных и дисперсных систем и реофизика. Минск: ИТМО АН БССР, 1975. С. 218-228.

39. Ануфриев В.А., Яхно О.М., Петухов А.Д. // Хим. машиностроение. Киев: Техника, 1977. №26. С. 70-74.

40. Власов В.И. // Реология полимерных и дисперсных систем и реофизи-ка. Минск: ИТМО АН БССР, 1975. С. 206-217.

41. Ануфриев В.А., Петухов А.Д., Лукач А.Д., Яхно О.М. // Хим.технология. 1976. №2. С. 44-47.

42. Ануфриев В.А., Петухов А.Д., Лукач А.Д., Яхно О.М. // Хим.технология. 1977. №4. С. 10-12.

43. Панов А.К., Дорохов И.Н. // Докл. АН СССР. 1985. Т.284, №4. С. 921-924.

44. Goto S., Kato Н. // Bull. JSME. 1984. Vol.27, №223. P. 30-37.

45. Nordberg M.E., Winter H.H. // J.Polym.Eng. and Sci. 1988. Vol.28, №7. P. 444-448.

46. Генералов М.Б., Кауфман И.Н. // Тр.факульт.прикл.матем. и механики Воронежского ун-та. Воронеж: ВГУ, 1971. №2. С. 37-40.

47. Первадчук В.П., Лялькина Г.Б., Казаченко Т.А. // ИФЖ. 1989. Т.56, №1. С. 135-136.

48. Бабчин А.И., Левин С.М. // Журн. Научн. и прикл. фотографии и кинематографии. 1972. Т.17, №5. С. 21-324.

49. Будак Б.М., Соловьева Е.Н., Успенский А.Б. // Журн.вычисл.мат. и мат.физики. 1965. Т.5. С. 828-840.

50. Воронцов Е.Г., Яхно О.М. // Хим.машиностроение. 1985. №41. С. 23-28.

51. Гарин Р.И., Вачагин К.Д. // Тр.Казанского хим.-технол.ин-та. Казань: КХТИ, 1972. №48. С. 120-124.

52. Тябин Н.В., Скрябин О.Б. // Машины и аппараты переработки каучу-ков, полимеров и резиновых смесей. Ярославль: ЯрПИ, 1978. №2. С. 88-92.

53. Nordberg, M.E.III. Numerical Modelling of Multilayer Polymer Flows. Ph.D. dissertation. University of Massachusetts, Amherst, 1989.

54. Matsunaga, К., Kajiwara, Т., Funatsu, К. Numerical simulation of multilayer flow for polymer melts—a study of the effect of viscoelasticity on interface shape of polymers within dies. Polym. Eng. Sci. 1998, 38 (7). P. 1099-1 111.

55. Gifford, W.A. Three-dimensional analysis of coextrusion. Polym.Eng. Sci. 1997,37 (2). P. 315-320.

56. Sunwoo, K.B.; Park, S.J.; Lee, S.J.; Ahn, K.H.; Lee, S.J. Numerical simulation of three-dimensional viscoelastic flow using the open boundary condition method in coextrusion process. J. Non-Newton. Fluid Mech. 2001, 99 (2-3). P. 125— 144.

57. Southern J.H., Ballman R.L. Stratified bicomponent flow of polymer melts in a tube //Appl.Polym.Symp. 1973. №20. P. 175-189.

58. Southern J.H., Ballman R.L. Additional observations on stratified bicomponent flow of polymer melts in a tube //J.Polym.Sci. 1975. Vol.13, №4. P. 863-869.

59. Lee B.L., White I.L. An experimental study of rheological properties of polymer melts in laminar shear flow and of interface deformation and its mechanisms in two-phase stratified flow // Trans.Soc.Rheol. 1974. Vol.18, №3. P. 467-492.

60. Arda, D.R.; Mackley, M.R. The effect of die exit curvature, die surface roughness and a fluoropolymer additive on sharkskin extrusion instabilities in polyethylene processing. J. Non-Newtonian Fluid Mech. 2005, 126. P. 47-61.

61. Zhang, M., Sun, S.; Jia, Y. Three-dimensional finite element simulation and analysis of half club coextrusion processes. Polymer-Plastics Technology and Engineering. 2008, 45. P. 1257-1262.

62. Zhang, M., Huang, C., Sun, S.; Jia, Y. The Finite Element Simulation of Polymer Coextrusion Based on the Slip Boundary/ Polymer-Plastics Technology and Engineering. 2009. 48. P. 754-759.

63. Подгаец P.M. // Краевые задачи: Межвуз.сб.научн.трудов Пермского политех.ин-та. Пермь:ППИ, 1985. С. 54-59.

64. Малафеев С.И., Сагиров С.Н. Автоматизированная система управления экструзией полимерных материалов // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2010. № 2. С. 10-12.

65. Митрошин В.Н. Методы автоматического управления процессом наложения кабельной изоляции на экструзионных линиях // Вестн. Самар. гос. техн. ун-та. Сер. Технические науки. Самара, 2005. Вып. 33. С. 51-55.

66. Митрошин В.Н., Митрошин Ю.В. Использование системного подхода при автоматизации непрерывных технологических процессов кабельного производства // Вестник Самар. гос. техн. ун-та. 2010. № 7(25). С. 26-31.

67. Бульхин А.К., Ключников В.Ф., Кижаев С.А. Моделирование технологических процессов в реальном масштабе времени с помощью программ для ЭВМ//Кабели и провода. 2010. №1. С. 12-13.

68. Окрепилов В.В. Управление качеством: Учебник для ВУЗов /2-е изд., доп. и перераб. СПб.: ОАО «Издательство «Наука», 2000. 912 с.

69. Огвоздин В.Ю. Управление качеством: основы теории и практики. Уч. пос. М.:Дело и сервис, 2002.

70. Столбов В.Ю., Швейкин А.И. Построение системы адаптивного управления процессом восстановления насосных штанг // Труды XXXIII Уральского семинара «Механика и процессы управления». Екатеринбург: Изд-во УрО РАН, 2003. С. 338-345.

71. Готлиб Б.М., Добычин И.А., Баранчиков В.М., Стародумов В.В., Зай-нулин А.К. Адаптивное управление процессами обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1985. 144 с.

72. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах / Я.З. Цыпкин. М.: Наука: Физматлит, 1995. 336 с.

73. Бесекерский В.А. Теория систем автоматического управления / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. 4-е изд., перераб. и доп. СПб: Профессия, 2004. 749 с.

74. Анисимов С.А., Дынькин В.Н., Касавин А.Д. и др. Основы управления технологическими процессами. М.: Наука, 1978. 440 с.

75. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 392 с.

76. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галёркина. Пер. с англ. М.: Мир, 1988. 352 с.

77. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. В 2 т. Пер. с англ. М.: Мир, 1991. Т. 1. 504 с.

78. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. В 2 т. Пер. с англ. М.: Мир, 1991. Т. 2. 552 с.

79. Основы кабельной техники / В.А. Привезенцев, И.И. Гроднев, С.Д. Холодный, И.Б. Рязанов. Под ред. В.А. Привезенцева. М.: Энергия, 1975. 472 с.

80. Ковригин JI.A., Сырчиков И.Л., Щербинин А.Г., Щепеткова В.Г. Исследование реологических свойств электрозоляционных полимеров на приборе ИИРТ // Электрическая изоляция кабелей и проводов. Тез. докл. Всесоюз. на-уч.-техн. семинара. М. 1990. С. 50-51.

81. Ковригин Л.А. Труфанова Н.М. Сырчиков И.Л., Щербинин А.Г. Определение реологических характеристик полимеров, используемых в качестве изоляции и оболочек кабелей. М.: 1990. С. 130.

82. Ковригин Л.А., Сырчиков И.Л., Щербинин А.Г. Экспресс-контроль реологических характеристик полимеров на компьютерах типа IBM // Моделирование и синтез вычислительных и управляющих систем. Межвуз. сб. науч. тр. Пермь: ПГТУ. 1992. С. 135-142.

83. Терлыч А.Е., Щербинин А.Г., Труфанова Н.М. Экспериментальное определение реологических характеристик блоксополимера этилена с пропиленом // Информационные управляющие системы. Сб. науч. тр. Пермь: ПГТУ. 2000. С. 52-56.

84. Щербинин А.Г. Процессы движения и теплообмена нелинейных полимерных сред в условиях фазового перехода в каналах экструзионного оборудования. Дис. . д-ра. техн. наук. Пермь. ПГТУ. 2005. 327 с.

85. Труфанова Н.М. Разработка методов расчета процесса пластикации и рабочих органов экструзионного оборудования для пластмасс. Дис. . д-ра. техн. наук. Пермь. ПГТУ. 1993. 304 с.

86. R.I.Tanner. Some Experiences Using Finite Element Methods in Polymer Processing and Rheology. Proceedings of the Seventh International Congress on Rheology, Gothenburg, Sweden, 1975. p. 140.

87. Крылов В.И., Бабков В.В., Монастырский П.И. Вычислительные методы. Москва, Наука, 1976.