Способ управления процессом термического обезвоживания влажных каучуков в червячных сушильных машинах

Способ управления процессом термического обезвоживания влажных каучуков в червячных сушильных машинах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ВЛАЖНЫХ КАУЧУКОВ В ЧЕРВЯЧНЫХ СУШИЛБНЫХ МАШИНАХ путем изменения соиротивления выгрузочного устройства в зависимости от температуры каучука в машине, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности машины , из.меряют величину мош,ности, затрачиваемой на разогрев каучука, определяют ее максимальное значение и устанавливают частоту враш,ения червячного вала и расход влажного каучука на входе в машину в соответствии с максимальным значением мош,ности.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1073121

3(5y) В 29 Н !/06; G 05 D 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

N, !гВт

300

+1H0AC

700

//ХНИКС

Я0

/6РЯ С а00

100

Лд м,ajjeuH

1Ю ЯО ипт <2uen < тпрр

Фи.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3514957/23-05 (22) 30.11.82 (46) 15.02.84. Бюл. № 6 (72) А. В. Бронфенбренер, Ф. А. Коугия, В. Л. Колин, Б. И. Олеринский, А. П. Поздняков и М. А. Гуревич (53) 66.012 — 52 (088.8) (56) I. Патент США ¹ 3222797, кл. 34 — 17, on убл и к. 1965.

2. Авторское свидетельство СССР № 457616, кл. В 29 НI/06,,1973. (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ВЛАЖНЫХ КАУЧУКОВ В ЧЕРВЯЧНЫХ СУШИЛЬНЫХ МАШИНАХ путем изменения сопротивления выгрузочного устройства в зависимости от температуры каучука в машине, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности машины, измеряют величину мощности, затрачиваемой на разогрев каучука, определяют ее максимальное значение и устанавливают частоту вращения червячного вала и расход влажного каучука на входе в машину в соответствии с максимальным значвнием мощности.

1073121

10

N = с ° Q ЛТ.

Изобретение относится к управлению процессами переработки различных полимерных материалов и может быть использовано для управления червячными машинами, в которых проводится процесс термического обезвоживания влажных полимерных материалов, например синтетических каучуков, а также в нефтехимической пром ы шл ен иост и.

Известен способ управления процессом термического обезвоживания влажных каучуков в червячных сушильных машинах путем изменения частоты вращения червячного вала по температуре каучука в машине. Управление сушильной машиной при этом осуществляется оператором, который вручную изменяет частоту вращения червячного вала, причем при увеличении температуры оператор уменьшает частоту вращения, а при уменьшении температуры увеличивает ее (1).

Недостатком данного способа является то, что ручное регулирование температуры приводит к большим колебаниям выходной влажности, т. е. к низкому качеству готового продукта.

Наиболее близким к изобретению является способ управления процессом термического обезвоживания влажных каучуков в червячных сушильных машинах путем изменения сопротивления выгрузочного устройства в зависимости от температуры каучука в машине (2).

Однако известный способ характеризуется недостаточно высокой производительностью машины при изменении реологических и фрикционных свойств перерабатываемого материала.

° Целью изобретения является увеличение производительности машины.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления процессом термического обезвоживания влажных каучуков в червячных сушильных машинах путем изменения сопротивления выгрузочного устройства в зависимости от температуры каучука в машине, измеряют величину мощности, затрачиваемой на разогрев каучука, определяют ее максимальное значение и устанавливают частоту вращения червячного вала и расход влажного каучука на входе в машину в соответствии с макcHMBJlbHbIM значением мощности.

Принцип действия предлагаемого способа основан на определении экстремальной зависимости мощности, затрачиваемой на разогрев каучука (N), от частоты вращения червячного вала (й)) при постоянной температуре каучука перед выгрузным устройством.

На фиг. 1 показан график зависимостей

N — . 0u на фиг. 2 — схема системы управления, реализующей предлагаемый способ.

Так как червячные сушильные машины работают в адиабатическом режиме, т. е.

55 практически вся электрическая мощность электропривода идет на разогрев каучука (потери мощности на перемещение материала и на трение в подшипниках составляют 3 — 5 /О), то между величиной мощности (N) и производительностью машины (Q) при заданном приращении температуры (dT) и постоянной теплоемкости каучука (С) существует линейная зависимость в соответствии с соотношением

Наличие этого соотношения позволяет в результате измерения величины затрачиваемой мощности судить о производительности машины и осуществлять оптимальное управление процессом, направленное на повышение производительности машины.

Анализ зависимостей N (Ю показывает, что имеется такое значение частоты вращения червячного вала (60 ), при которой достигается максимальное значение мощности, затрачиваемой на разогрев каучука (Я„), и, следовательно, максимальное значение производительности машины, причем это значение при постоянстве геометрии червячного вала и заданном приращении тем пературы зависит только от реологических и фрикционных свойств перерабатывемого материала. Наличие максимума на зависимости N — э Ж связано с изменением характера движения материала в канале червячного вала, когда при определенной частоте вращения червячного вала возникает неустойчивое течение каучука вследствие его интенсивного проскальзывания по поверхности червячного вала и корпуса машины. Дальнейшее повышение частоты вращения приводит к снижению производительности машины и величины мощности, затрачиваемой на разогрев каучука.

Поэтому для определения максимальной производительности машины при переменных реологических и фрикционных свойствах перерабатываемого материала необходимо обеспечить постоянство температуры каучука в машине путем изменения сопротивления выгрузного устройства, измерить величину мощности, затрачиваемой на разогрев каучука, определить ее максимальное значение и установить частоту вращения червячного вала и расход каучука на входе в машину в соответствии с максимальным значением мощности.

Обеспечение степени разогрева каучука в червячной сушильной машине 1 происходит за счет контура регулирования температуры, включающего датчик 2 температуры, регулятор 3 и исполнительный механизм 4 изменяющий величину сопротивления выгрузного устройства 5 (фиг. 2). Мощность, затрачиваемая на разогрев каучука, измеряется датчиком 6 мощности, 1073121 сигнал с которого поступает на экстремальный регулятор 7. С помощью этого регулятора осуществляется поиск максимальной величины мощности и в соответствии с найденным максимальным значением мощности воздействия на исполнительные устройства 8 и 10, изменяющие частоту вращения электропривода 9 и положение регулирующего органа 11, установленного на линии подачи влажного каучука в машину.

Система управления, реализующая предлагаемый способ, работает следующим образом.

В номинальном режиме для переработки определенной марки каучука установлены требуемые для обеспечения заданных степени разогрева и максимальной производительности температура каучука в машине и величина мощности. Значения этих параметров обеспечиваются определенным положением исполнительных устройств, которые устанавливают требуемую величину сопротивления выгрузного устройства, частоту вращения червячного вала и расход влажного каучука на входе в машину.

При изменении реологических и фрикционных свойств исходного материала, например при увеличении эффективной вязкости, изменяется (увеличивается) температура каучука в машине (датчик 2 увеличивает свой выходной сигнал) . Регулятор 3, стремясь обеспечить заданное значение температуры каучука в машине, уменьшит с помощью исполнительного механизма 4 величину сопротивления выгрузного устройства и тем самым вернет температуру к заданному значению. Экстремальный регулятор 7, воздействуя на исполнительные устройства 8 и 10, начнет увеличивать частоту вращения червячного вала и расход влажного каучука на входе в машину, тем самым увеличивая мощность, затрачиваемую на разогрев каучука (датчик б увеличивает свой выходной сигнал) . Увеличение частоты вращения и расхода продолжается до тех пор, пока экстремальный регулятор 7 не почувствует уменьшение мощности (уменьшение сигнала с датчика 6) и остановится на максимальном ее значении. Новое (увеличенное) значение мощности обеспечивается новым (увеличенным) значением частоты вращения червячного вала и расхода влажного каучука на входе в машину, что в конечном счете ведет к увеличению производительности машины при заданной степени разогрева каучука.

При уменьшении эффективной вязкости исходного материала схема работает аналогично вышеописанному, только в противоположную сторону.

Пример. При обработе каучука типа

СКИ для получения заданного содержания влаги в каучке на выходе из машины (q < 0,50/o) и максимальной производительности необходимо установить следующие параметры (фиг. 1, кривая 2);

25

123,0

Производительность машины

Я, кг/ч 7100

Частота вращения червячного вала Ь3 опт об/мин 200

Объемный расход влажного каучука на входе в машину (Щ>х )

lvl3 /ч 8910

Мощность, затрачиваемая на разогрев каучука (Na кВт 630

Температура каучука на выходе из машины (Т ц ) С 190

При переходе на переработку каучука

1s типа СКД, если управлять машиной по известному способу, производительность машины, частота вращения и расход влажного каучука на входе в машину останутся прежними.

При использовании данного способа управления экстремальный регулятор устанавливает следующие параметры (фиг. 1, кривая 1):

Производительность машины (Q ) кг/ч 8700

Частота вращения червячного вала <ю,т об/мин 244

Объемный расход влажного каучука на входе в машину (бх ) 10870

Мощность, затрачиваемая на разогрев каучука (Nq max ), кВт 767

Следовательно, данный способ управления позволяет при сохранении заданного качества каучука на выходе повысить про35 изводительность м а шины на 22,5 /р.

При переходе на переработку каучука типа СКБСР известный способ привел к неустойчивому течению каучука вследствие его интенсивного проскальзывания по поверхности червячного вала и корпуса ма40 шины, так как для данного каучука рабочая частота вращения оказалась выше критической. При этом производительность машины резко упала, что привело к переполнению машины, ее забивке и остановке.

При управлении машиной по данному спо4> собу установлены следующие параметры, соответствующие для данного каучука максимальной производительности (фиг. 1, кривая 3):

Производительность машины (Q), кг/ч 4400

Частота вращения червячного вала М>О об/мин

Объемный расход влажного каучука на входе в машину (Qg< ), м /ч 5500

Мощность, затрачиваемая на разогрев каучука (11зыах ) кВт 387

1073121

Составитель В. Шувалов

Редактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор А. Дзятко

Заказ 11764/15 Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Таким образом, данный способ позволяет установить такой оптимальный режим работы машины при колебаниях реологических и фрикционных свойств исходного материала, который обеспечивает максимальную производительность и заданную влажность каучука на выходе из машины.

Преимуществом предлагаемого .способа является то, что он может бйтй реалйзован с помощью серийно выпускаемых отечественных приборов.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа управления может быть получен в результате снижения себестоимости перерабатываемого материала за счет повышения производительности и сокращения простоев оборудования и er.о чистки.