Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Разработка и исследование системы автоматического управления процессом сушки текстильных материалов, обработанных пеной

Диссертация: Разработка и исследование системы автоматического управления процессом сушки текстильных материалов, обработанных пеной
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

На основании анализа процесса пенного шлихтования основы разработаны принципы управления процессом сушки основы. Рассмотрены особенности сушки ошлихтованной основы и различные типы сушильных камер, на основании которых предложена предположительная структура автоматической системы управления процессом сушки основы (материала) после обработки ее вспененной шлихтой. Проведено моделирование… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ШЛИХТОВАНИЯ В ПЕНЕ
    • 1. 1. Краткая характеристика процесса
    • 1. 2. Управление процессом приготовления пены, основные параметры пены
    • 1. 3. Управление процессом нанесения пены
    • 1. 4. Основные показатели ошлихтованной основы
    • 1. 5. Особенности сушки ошлихтованной основы
  • ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1
  • ГЛАВА 2. ДИНАМИКА ПРОЦЕССОВ СУШКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
    • 2. 1. Анализ описаний динамики процессов сушки текстильных материалов
    • 2. 2. Динамические характеристики устройств, входящих в систему управления процессом сушки основы после шлихтования в пене
      • 2. 2. 1. ч Динамические характеристики пеногенератора
        • 2. 2. 1. 1. Канал «частота вращения вала — кратность пены»
        • 2. 2. 1. 2. Канал «расход шлихты — кратность пены»
        • 2. 2. 1. 3. Канал «расход воздуха — кратность пены»
        • 2. 2. 1. 4. Регрессионный анализ экспериментальных результатов
        • 2. 2. 1. 5. Математическая модель процесса приготовления пены в пеногенераторе
      • 2. 2. 2. Динамические характеристики конвективной сушки основы после ее шлихтования в пене
        • 2. 2. 2. 1. Описание экспериментальной установки
        • 2. 2. 2. 2. Методика эксперимента
  • ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2
  • ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ СУШКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПЕННОМ ШЛИХТОВАНИИ
    • 3. 1. Динамические характеристики одноконтурных систем управления
    • 3. 2. Динамические характеристики двухконтурных систем управления
    • 3. 3. Динамические характеристики трехконтурных систем управления
    • 3. 4. Дискретная модель системы управления процессом сушки основы по трем контурам управления
    • 3. 5. Система сушки основы на базе искусственной нейронной системы
  • ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3
  • ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ СУШКИ ОСНОВЫ
    • 4. 1. Основные элементы системы автоматического управления процессом сушки основы при пенном шлихтовании
    • 4. 2. Исполнительные механизмы приводов управления заслонкой защитного кожуха и валом турбины пеногенератора
    • 4. 3. Датчики скорости и угловых перемещений
    • 4. 4. Тензодатчики для измерения величины приклея
    • 4. 5. Датчики контроля качества расхода шлихты и расхода воздуха
    • 4. 6. Датчики измерения влажности основы (ткани)
    • 4. 7. Микроконтроллеры для управления технологическим процессом
    • 4. 8. Описание алгоритма работы системы автоматического управления процессом сушки основы при пенном шлихтовании
    • 4. 9. Программная реализация АСР сушки при пенном шлихтовании
  • ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

Разработка и исследование системы автоматического управления процессом сушки текстильных материалов, обработанных пеной (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы. Одним из наиболее важных процессов в подготовке основы к ткачеству является шлихтование. После обработки пряжи -(основы) в шлихте значительноповышается устойчивость нитей к многократным механическим воздействиям на ткацком станке, сокращая тем самым обрывность нитей. Усовершенствование ткацкого производства, в том числе и увеличение скоростных режимов, заставляет искать новые пути развития и процесса обработки пряжи (основы) шлихтой.

Пенная технология по сравнению с традиционной имеет преимущества: снижение энергозатрат и, как следствие, экономия затрат на энергию при подготовке шлихтовального раствора, снижение общего потребления воды, увеличение скорости шлихтования, уменьшение проникания раствора в пряжу, увеличение равномерности слипания, волокон, повышение производительности труда. В настоящее время разработаны системы автоматического управления (САУ) пеногенератором с целью получения пены заданного качества. Однако, последующие технологические операции нанесения пены, ее плюсования и сушки не автоматизированы. Поэтому актуальной задачей является разработка САУ процессом нанесения и сушки, основы, обработанной пеной, что имеет определенную специфику. В конечном итоге это позволит снизить потребление электроэнергии за счет меньшего испарения влаги, сократить производственные площади, повысить качество вырабатываемой основы в соответствие с новым технологическим регламентом.

Цель и задачи работы. Целью" диссертационной работы является исследование и разработка устройства сушки текстильных материалов, а также системы автоматического управления (САУ) процессом сушки текстильных материалов, обработанных пеной.

Поставленная цель определяет необходимость решения следующих задач:

1. Анализ особенностей технологического процесса шлихтования в пене, а также процесса сушки текстильных материалов и исследование уже известных методов, средств и технологий процессов сушки, приготовления и подачи пены.

2. Экспериментально-теоретическое исследование процесса сушки основы, обработанной пеной, в сушильной камере, как объекта управления и получение ее математической модели.

3. Разработка многоконтурных систем' автоматического управления процессом сушки текстильных материалов, обработанных пеной.

4. Моделирование разработанных систем управления для оценки переходных характеристик в процессе сушки.

5. Разработка адаптивной нейронной системы управления, позволяющей корректировать оптимальные настройки регулятора в зависимости от величины приклея и влажности на выходе, а также величины возмущения на входе в сушильную камеру (машину).

6. Выбор технических средств для реализации разрабатываемой системы.

На защиту выносятся:

1. Математическая модель процесса сушки текстильных материалов, обработанных пеной.

2. Структура системы управления процессом сушки текстильных материалов.

3. Результаты математического моделирования разработанных систем автоматического управления.

Методика проведения исследований. В работе использована комплексная методика исследования, включающая математические анализы и инструментальные методы. При построении математической модели процесса сушки текстильных материалов применялись экспериментальные методы исследования и компьютерная обработка информации.

Теоретические исследования основывались на современных методах теории автоматического управления. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях путем: физического макетирования. Расчеты характеристик и моделирование системы автоматического управления процессом сушки текстильных материалов проводились по разработанным программам математических систем Ма1ЬСЛП) и МАТЪАВ.

Научная новизнаВ результате выполнениядиссертационной!, работы-исследована, статическаязависимостьтехнологических параметровприклея и влажности, как выходных параметров сушильной камеры.

Получена:. математическаямодель, процессасушки текстильных материалов, обработанных пеной.

Разработана': структура системьг взаимосвязанного? автоматического управления процессом сушки текстильных материалов при? пенном шлихтовании./' ' •. , ¦

Достоверность результатов^ работы. Адекватность полученных моделей: — процесса: сушки-текстильных: материалов. исистемы!- управления" подтверждается совпадением теоретических и экспериментальных исследованийшетодом математического моделирования- :

Научные решения диссертационной работы обоснованы в рамках допущения, являющихся общепринятыми.

Практическая' ценность. Использование разработанной системы автоматическогоуправления процессом сушки/ текстильных материалов, обработанных пеной, позволит повысить эффективность сушки и уменьшить энергозатраты на нее! .

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на вузовской научной студенческой конференции «Текстиль 21 века» (Москва, МГТУ им. А.Н. Косыгина) 2010 г.

Всероссийских научно-технических конференциях «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТККСТИЛЬ) 2010, 2011 гг.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано восемь печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 169 страницах и состоит из введения, четырех глав, выводов по каждой главе и общего вывода по работе, а также содержит список используемой литературы из 89 наименований и шести приложений. Работа иллюстрирована 65 рисунками и 38 таблицами.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. На основании анализа процесса пенного шлихтования основы разработаны принципы управления процессом сушки основы. Рассмотрены особенности сушки ошлихтованной основы и различные типы сушильных камер, на основании которых предложена предположительная структура автоматической системы управления процессом сушки основы (материала) после обработки ее вспененной шлихтой.

2. На основании анализа способов и устройств получения пены определены основные показатели ошлихтованной основы и произведен расчет, позволяющий утверждать, что влажность полотна основы после пенногошлихтования при входе в сушильную камеру в 2−3 раза меньше, по сравнению с классическим способом шлихтования.

3. Приведено описание экспериментальной установки и методика эксперимента, в результате которого были получены кривые изменения веса при сушке трех исследуемых образцов и передаточные функции объекта сушки.

4. Впервые получена уточненная математическая модель конвективной сушки материалов (ткани, нити основы), обработанных пеной.

5. Определены динамические характеристики одноконтурных, двухконтурных и трехконтурных аналоговых и дискретных систем автоматического управления. Получены графики переходных процессов по заданию и при возмущающем воздействии, удовлетворяющие заданному качеству управления. Время регулирования для всех систем автоматического управления составляет порядка 60 — 170 секунд.

Проведено моделирование аналоговых систем управления в дискретной форме и получены передаточные функции для дискретных систем управления, качество которых оказалось выше, чем аналоговых систем. Время регулирования не превышает 100 секунд. Кроме того, наблюдаются в различной степени колебания, амплитуда которых носит затухающий характер.

Предложена система автоматического управления с нейрорегулятором, позволяющая адаптировать системы к различным видам возмущающих воздействий. Разработан и предложен алгоритм ее работы.

Определены основные элементы системы автоматического управления процессом сушки при пенном шлихтовании. Предложены технические средства ее реализации. Изложены основные требования к МПРУ и предложена программная реализация АСР сушки при пенном шлихтовании на основе искусственной нейронной системы.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Г. Н. Применение пены для отделки текстильных материалов // ЦНИИТЭИЛегпром., экс.-информ. Текстильная промышленность. — 1981, — № 3. — С. 12−14
  2. А. И. Юзефович М.И. Крашение и отделка текстильных материалов в пене // ЦНИИТЭИЛегпром., экс.-информ. Текстильная промышленность. — 1984, № 4. — С. 13−15
  3. Проведение процессов в пене // ЦНИИТЭИЛегпром., экс.-информ. Текстильная промышленность. 1987, — № 4. — С. 12−15
  4. Ulmer К. Nekonwendni technologie scheichtowant // UZCHY Leska Leibova, 1985, № 5
  5. B.B., Брут-Бруляко А.Б. Устройство и обслуживание шлихтовальных машин // М.: Легкая индустрия, 1988
  6. Н.С., Манухин А. С. Пути снижения обрывности нитей основы в хлопкоткацком производстве // М.: Легкая индустрия, 1965
  7. С.Д. Теория процессов, технология и оборудование подготовительных операций ткачества // М.: Легпромбытиздат, 1993
  8. Х.Ш., Брут-Бруляко А.Б. Особенности шлихтования основной пряжи // Кострома: ДиАр, 2002
  9. Автоматизация производственных процессов текстильной промышленности // под редакцией Петелина Д. П., Бакмана Р., 2 кн. М.: Легпромбытиздат, 1993. —С. 102
  10. В.Л. Совершенствование и анализ процессов на шлихтовальных машинах // Иваново: ИГТА 2003
  11. Л.И., Лопатина О. П. Тенденции развития шлихтования с учетом экологических и ресурсосберегающих проблем // Текст, промышленность, 1976, — № 27
  12. Р. Использование вспененной шлихты // Текст, промышленность, ФРГ, 1990, — № 2
  13. Аспекты шлихтования пеной // Текст, промышленность, ФРГ, 1986, -№ 3
  14. Е.В. Разработка технологии шлихтования в пене хлопчатобумажных основ // Диссертация кандидата технических наук, -М.: МГТА, 1992
  15. П.В., Безрукова Е. В. Шлихтование пряжи в пене // Учебное пособие М.: МГТА, 1994
  16. В.П., Смирнов В. М. Технология шлихтования хлопчатобумажных основ в пене // Текстильная промышленность, 1991, — № 2
  17. Р.И., Слостина Г. Л. Новые способы шлихтования нитей // Учебное пособие, М.: МГТА, 1993
  18. В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения // 2-е изд., М.: Химия, 1983
  19. К.Б. Капиллярная гидродинамика пен // Новосибирск: Наука, 1989
  20. В.Н., Канн К. Б., Дружинин С. А. Пены. Получение и применение // М.: Химия, 1974
  21. А.П., Таубе П. Р. Непрочное чудо // М.: Химия, 1983
  22. М.П., Малофеев Н. И. Пены. Получение и применение // М.: Химия, 1974
  23. C.B. Шлихтование основ пенным способом // Текстильная промышленность, 1993, — № 3
  24. Новая техника и технология в шерстоткачестве // М.: Легпромбытиздат, — 1990
  25. Е.М. Анализ дисперсности пен // Коллоидный журнал, 1951, т. 13,-№ 4
  26. П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах // М.: Наука, 1978
  27. Э.Я. Пенный режим и пенные аппараты // Л.: Химия, 1977
  28. А.Ф. Теория жидкостной обработки продуктов прядения в пенной среде // М.: МГТА, 1992
  29. A.c. SU, № 690 193 Пеногенератор // Шарафутдинов P.C., Шувалова Г. А., Яфаров Ш. З. и др.
  30. A.c. RU, № 2 137 534 Устройство для приготовления пены // Соколов Д. П., Винаров А. Ю., Смирнов В.Н.
  31. A.c. RU, № 1 553 130 Пеногенератор // Машковцев Б. И., Москаленко Э. М., Саворский В. П. и др.
  32. Bauer N. Praktische tips zur Optimierung der schuchteret // Melliand Textielberichte. 1987, Bd. 68 — № 1
  33. Brunn V. Schlichte-Technologien fur verschi edene einesizgeblete // Chemiefasern Textilin dustrie. 1988, — № 85
  34. Шлихтование пенными растворами // ЦНИИТЭИЛегпром., экс.-информ. Текстильная промышленность. -1983.
  35. РовеньковаТ.А. Планирование эксперимента в производстве химических' волокон // М.: Химия, — 1977
  36. А.Н., Жовинский В. Н. Инжекторный экспресс-анализ случайных процессов // М.: Энергия, 1979, — 112 с.
  37. С.В. Система автоматического управления температурным режимом нагрева заготовки при производстве фторидных волокон // Диссертация кандидата технических наук. — М.: «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2004
  38. А.Н. Электротехническая система управления процессом вытяжки оптического стекловолокна // Диссертация кандидата технических наук. — М.: «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2004
  39. В.М., Калинина В. Н. Математическая статистика // М.: Высшая школа, 1975, — 567 с.
  40. В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика // М.: Высшая школа, 1977, — 479 с.
  41. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и z-преобразования // М.: Наука, 1971, — 288 с.
  42. В.А., Ющенко A.C. Теория дискретных систем автоматического управления// М.: Наука, 1983, — 483 с.
  43. В.А., Прудников А. П. Операционное исчисление // М.: Высшая школа, 1975, — 408 с.
  44. В.Г., Смирнов Ю. С. Цифроаналоговые системы позиционирования // М.: Энергоатомиздат, 1990, — 240 с.
  45. В., Круглов В. MATLAB, Анализ, идентификация и моделирование систем // Специальный справочник. СПб.: Питер, 2002, -448 с.
  46. И.М., Евтихиев H.H., Дмитриева Н. Д. Основы автоматизации управления производством // Учебное пособие, под ред. Макарова И. М. -М.: Высшая школа, 1983, 504 с.
  47. B.C., Казаков И. Е., Гладков Д. И. и др. Основы автоматического управления // Под ред. Пугачева B.C. М.: Физматгиз, 1963, — 648 с.
  48. С.Н., Козлов А. Б. Автоматизация процесса приготовления пены для шлихтования // Тезисы докладов, Иваново, 2004
  49. С.Л., Кипнис А. Б., Стороженко Ю. И., Айзенберг Т. Г. Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы в легкой промышленности // М.: Легкая индустрия, 1968, — 298 с.
  50. X. Актуальные проблемы в шлихтовании и тенденция его развития // Текстильная промышленность. 1963, — № 4
  51. А.Ф. Шлихтование основ // М.: Легкая индустрия, 1965
  52. Klimek М. Wybrane zadanunia z naredu elektrycznego maszin wloklenniczich //Lodz, 1964
  53. А .Я. Исследование динамики натяжений нитей при их сматывании с рулона // Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. — 1964, № 5
  54. Д.П., Козлов А. Б., Джелялов А. П., Шахнин В. Н. Автоматизация технологических процессов в текстильной промышленности // М.: Легкая индустрия, 1980, — 320 с.
  55. И.Д. Математическое описание и оптимизация процесса шлихтования хлопчатобумажной пряжи // Диссертация кандидата технических наук. — М.: МТИ, 1968, 94 с.
  56. Schutz R., Exbrayat P. Importance relative des tensions diversement appliquees aux fils de chaines rendant l’encollage // Bulletin de de I’Jnstitut de France, 1959, № 80
  57. Т. и др. Волоконно-оптические датчики // Л.: Энергоатомиздат, 1990,-256 с.
  58. М.М. Оптоэлектронные устройства контроля и измерения в текстильной промышленности // М., 1992
  59. Н. Спектроскопия внутреннего отражения // М.: Мир, 1970
  60. Ю.Н., Милехин Г. В., Кочеткова С. А., Ермолаев Ю. А. Использование первичного преобразователя в качестве компенсатора для измерения параметров технологических процессов // Изв. Вузов Технология текстильной промышленности. 1994, № 3
  61. A.M., Бусурин В. И., Носов Ю. Р. Измерения, контроль, автоматизация // 1987, № 2. — С. 3−13
  62. А.Л., Королев Ю. Н. Экологический мониторинг. Некоторые методы неинвазивного анализа интактных клеток // М.: Издательство Прима — Пресс-М, 2000
  63. С.Н., Козлов А. Б. Особенности автоматизации процесса шлихтования в пене // Сборник научных трудов аспирантов М.: «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2003, № 7
  64. Д.П., Милехин Г. В., Ермолаев Ю. А., Королев Ю.Н. Реализация первичной информации о параметрах технологических процессов при использовании одного преобразователя
  65. Е.М. и др. Оптические материалы для инфракрасной техники // М.: Наука, 1965
  66. С.Н., Козлов А. Б., Королев Ю. Н. О возможности применения оптических первичных измерительных преобразователей для контроля процесса шлихтования в пене // Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. 2004, № 2. — С. 101−103
  67. Автоматизированное проектирование систем автоматического управления // Под ред. Солодовникова В. В., М.: Машиностроение, 1990, — 332 с.
  68. .Б., Аверьянов H.H., Белоус А. И. и др. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем // Справочник. Том 1 и Том 2. М.: Радио и связь, 1991, — 368 с.
  69. A.B. Теория сушки // М., 1968
  70. Г. К. Кинетика сушильных процессов // Оборониздат, 1939
  71. Rowen H. Evaluation of drying times, drying rates and evaporative fluxes when drying wood with impinging jests // Princeton, Science Press, 1978
  72. Я.В., Швыров C.C. Автоматизация технологических процессов текстильной промышленности // М.: Легкая индустрия, 1971
  73. И.П., Жмакин Л. И. Тепломассообмен в пористых телах // М., 2000
  74. .С., Сажин В. Б. Научные основы техники сушки // М., 1997
  75. В.М. Оборудование текстильных отделочных предприятий // С-Пб., 2001
  76. А.Б., Макаров A.A., Ермаков A.A., Тимохин А. Н., Потураев О. С., Рыжкова Е. А., Себина Л. П. Микропроцессорные системы контроля и управления в текстильной промышленности // М., ГОУВПО «МГТУ им. Косыгина», 2004
  77. A.C. Разработка и исследование адаптивной системы вытяжки ленты на базе нейронного управления. Диссертация кандидата технических наук. М.: «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2008
  78. С.Н. Разработка и исследование системы автоматического управления процессом шлихтования в пене. Диссертация кандидата технических наук. — М.: «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2005
  79. М.С., Виниченко С. Н., Козлов А. Б. К вопросу построения системы управления сушкой основы в процессе пенного шлихтования // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. — 2010, № 6. — С. 64−66
  80. М.С., Козырев И. В., Виниченко С. Н., Козлов А. Б. Динамика сушки текстильных материалов после их обработки вспененными растворами // Химические волокна. М.: 2010. — № 3. — С. 35−36
  81. М.С. Особенности сушки волокнистых текстильных материалов после обработки их вспененными составами // Сборник научных трудов аспирантов М.: ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2010, № 16. — С. 63−68
  82. М.С., Новикова H.B. A new solution to the problem of sizing // Тезисы докладов на научно-практической конференции аспирантов университета на иностранных языках М.: ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2009, — С. 4
  83. М.С., Новикова Н.В. Experimental research of automated drying in foam sizing // Тезисы докладов на научно практической конференции аспирантов университета на иностранных языках — М.: ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2010, С 12 — 13
  84. М.С. Сравнительный анализ цифровой и аналоговой систем управления сушкой основы в процессе пенного шлихтования // Изв. вузов. Технология текстильной промышленности. 2011, № 4. — С. 133 137
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!