Дипломная работа (ВКР) — бакалавр, специалист на тему Автоматическая система регулирования концентрации раствора в процессе обработки волокнистых материалов

Содержание:

Введение. 3

Глава 1. Основные показатели и характеристики
объекта исследования.. 5

1.1…………………………………………. Постановка задачи исследования. 5

1.2. Анализ конструктивных особенностей поточных линий
красильно-отделочного производства ЛЖО-2. 8

1.3.Патентный
поиск. 10

1.3.2. Катализаторы
гидрообработки на основе волокнистых подложек и связанные с ними способы.. 14

1.4……………………………………… Выбор конкретной модели машины.. 24

Выводы
по 1-й главЕ.. 28

ГЛАВА 2. Описание проектного решения. 29

2.1.
Построение функциональной схемы автоматизации пропиточной ванны. 29

2.2. Составление принципиально-электрической схемы. 32

2.3. Выбор закона управления, настройка регулятора и его
параметров. 34

2.4. Разработка человеко-машинного интерфейса. 35

Выводы
по 2-й главе. 38

3…………………. Исследование динамических средств АСР. 39

3.1…………………………………………….. Описание
математической модели. 39

3.2…. Оценка
устойчивости системы и качества переходных процессов. 39

Выводы по 3-й главе. 39

СПИСОК литературы… 40

Введение:

В основе большинства современных
технологических производств, в которых перерабатываемый продукт подвергается
различным химико-физическим воздействиям, лежат химико-технологические
процессы. Основу этих процессов составляют различные химические и
физико-химические процессы, которые протекают в аппаратах, на агрегатах и
машинах в соответствии с технологическими схемами производства.

Сложные химико-технологические
процессы, осуществляемые при первичной обработке волокна, отделке тканей,
требуют управления такими технологическими параметрами, как концентрация
кислот, щелочей, пероксида водорода, красителей и аппретов, уровень химических
растворов, красителей и воды, температура воздуха, воды и отдельных растворов,
рН среды, влажность текстильных материалов после сушки и др.

Качество продукции в значительной
мере определяется качеством приготовления химических растворов, используемых
при различных видах обработки текстильных материалов (карбонизация,
отбеливание, крашение, печатание, аппретирование) на химических станциях. Поэтому
концентрация растворов является одним из основных регулируемых параметров.

Отечественные установки регулирования
концентрации раствора для окрашивания устарели, требуются более современные,
обладающие большим быстродействием системы. Поэтому на данном этапе необходимо
создание систем регулирования концентрации растворов для карбонизации, которые
будут обладать относительно низкой стоимостью, но по качеству будут
превосходить уже имеющиеся разработки.

Проблемы, возникающие при текстильной переработке и отделке
волокнистых материалов из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), в большой степени
связаны с наличием в них значительного (от 1,3 до 4 %) количества
низкомолекулярной фракции волокнообразующего полимера. Олигомеры,
распределенные во всем объеме полимерного волокна и на его поверхности,
затрудняют процесс крашения любых полиэфирных материалов, отрицательно влияя на
интенсивность и равномерность получаемой окраски. Кроме того, поверхностная
локализация олигомеров серьезно затрудняет текстильную переработку полиэфирных
волокна, ровницы и пряжи. При перемотке, сновке и т. п. операциях олигомеры
осыпаются и способствуют росту обрывности волокнистых материалов. В связи с
тем, что концентрация и местоположение олигомеров в ПЭТФ существенно влияют на
свойства материалов из него, следует предположить, что регулирование содержания
олигомеров может служить действенным путем улучшения качественных характеристик полиэфирных
материалов. Как показано некоторыми ранее проведенными в ИХР РАН
исследованиями, к числу наиболее перспективных модифицирующих агентов относятся
разбавленные водные растворы аммиака (0,01 – 0,05 моль/л). Подробное изучение
влияния разбавленных растворов аммиака на олигомеры ПЭТФ позволило разработать
новый метод направленного изменения свойств полиэфирных текстильных материалов,
в основе которого лежит регулирование поверхностного содержания олигомеров в
полимере, воздействие на их состояние и, на базе этого, создать
высокоэффективные технологии улучшения качественных характеристик полиэфирных
текстильных материалов. Интересно отметить, что основные принципы регулирования
свойств как хлопчатобумажной пряжи при подготовке её к ткачеству с
использованием жидкого аммиака, так и полиэфирных текстильных материалов в
целях улучшения их способности к переработке и накрашиваемости с использованием
разбавленных водных растворов аммиака, совпадают. Если, как было показано выше,
жидкий аммиак воздействует на нецеллюлозные примеси хлопка, вследствие чего
изменяются многие свойства хлопчатобумажной пряжи, то разбавленный водный
аммиак взаимодействует с олигомерами ПЭТФ, которые, по сути, также являются
примесями полимера, и определяют многие его характеристики.

Заключение:

В
процессе работы рассмотрен вопрос автоматического регулирования концентрации
раствора при обработке волокон.

Возмущения,
действующие на объект, связаны с изменением влажности ткани на входе, массового
расхода материала, скорости ткани, внешних условий.

На
основании обзора и анализа средств контроля и регулирования концентрации
предложена структурная схема АСР концентрации раствора кислоты в процессе
карбонизации.

На
основании анализа динамики объекта и элементов АСР составлена алгоритмическая
схема, проведены расчеты устойчивости системы, выбраны параметры системы,
проведено моделирование в программе MatLab.

Расчеты
переходных процессов по возмущению для различных параметров системы и по
заданию показали, что предлагаемая система обеспечивает необходимое
регулирование даже при максимальных возмущениях, действующих на объект.

Составлена
принципиальная электрическая схема АСР концентрации, общий вид щита автоматики,
схема внешних соединений.

Фрагмент текста работы:

Глава 1. Основные показатели и характеристики объекта
исследования

1.1. Постановка
задачи исследования

Комбинированные
системы регулирования применяют при автоматизации объектов, подверженных
действию существенных контролируемых возмущений. На рисунке 1 приведен фрагмент
функциональной схемы автоматизации выпарной установки, в которой одним из
наиболее сильных возмущении является расход питания.

Основная
задача регулирования — стабилизация концентрата упаренного раствора за счет
изменения расхода греющего паpa — выполняется регулятором 1. Кроме сигнала
регулятора, на клапан, регулирующий подачу пара, через динамический компенсатор
2 поступает корректирующий импульс по расходу питания. Рисунок
1. Пример комбинированной системы регулирования концентрации упаренного
раствора 1 — регулятор состава; 2 – динамический компенсатор.

На
рисунке 2 приведен пример комбинированной АСР состава дистиллята в
ректификационной колонне. Стабилизация состава дистиллята обеспечивается
регулятором 5 путём изменения подачи флегмы на орошение колонны. Для повышения
качества регулирования в системе предусмотрена автоматическая коррекция задания
регулятору 5 в зависимости от одного из основных возмущений в процессе расхода
разделяемой смеси. Корректирующий импульс на задание регулятору поступает через
динамический компенсатор 6. Рисунок
2. Пример комбинированной системы регулирования состава дистиллята: 1-
подогреватель исходной смеси; 2 – ректификационная колонна; 3 – дефлегматор; 4
– флегмовая ёмкость; 5 – регулятор состава; 6 – динамический компенсатор.

Рассмотренные
примеры иллюстрируют два способа построения комбинированных АСР. Как видно из
структурных схем (рисунок 3), обе системы регулирования обладают общими
особенностями: наличием двух каналов воздействия на выходную координату объекта
и использованием двух контуров регулирования – замкнутого (через регулятор 1) и
разомкнутого (через компенсатор 2). Отличие состоит лишь в том, что во втором
случае корректирующий импульс от компенсатора поступает не на вход объекта, а
на выход регулятора.

Введение
корректирующего импульса по наиболее сильному возмущению позволяет существенно
снизить динамическую ошибку регулирования при условии правильного выбора и
расчёта динамического устройства, формирующего закон изменения этого
воздействия.