Роль и значение резиновой промышленности в сегодняшнее время трудно переоценить. Нет практически ни одной отрасли промышленности, в которой не применялись бы резиновые изделия. Резина отличается от других материалов комплексом редких и ценных свойств, из которых главное — высокая эластичность, т. е. способность растягиваться под действием прилагаемых усилий и возвращаться в исходное состояние после снятия этих усилий.
Объем производства клиновых ремней, да и резиновых изделий вообще, неуклонно возрастает. Выполнение задач, которые стоят перед резиновой промышленностью, может быть обеспечено только при высоком уровне автоматизации производственных процессов, росте производительности труда на всех операциях. А для этого необходимо глубокое знание производства, всех элементов технологического процесса, освоение новой техники. Все это обеспечит повышение производительности труда, улучшения качества продукции, дальнейший прогресс резиновой промышленности.
Одной из самых важных стадий, при производстве резины, является — вулканизация. В результате вулканизации происходит превращение каучука (или его смесей с другими компонентами) в резину — материал с ценными свойствами, не присущими другим материалам (способность к большому удлинению, стойкость к многократным деформациям, амортизационные свойства и др.). В процессе вулканизации очень важно обеспечивать точное поддержание заданных технологических режимов (поддержание температуры и давления греющего пара). Этого можно добиться за счет разработки автоматизированных систем управления процессами или модернизации существующих процессов.
В шинной промышленности распространена так называемая горячая вулканизация. Она достигается нагреванием вулканизуемого изделия или в металлической форме, или в автоклаве в паровой, воздушной либо паровоздушной среде при температуре порядка 140–170°С.
Для нагревания изделий при вулканизации в большинстве случаев используется теплота конденсации насыщенного пара. Другие теплоносители, такие как перегретая вода, горячий воздух, паровоздушная смесь, электроэнергия, применяются реже, а если и применяются, то в основном там, где нагрев паром не даёт полного комплекса свойств вулканизуемого изделия (внешний и другие качества). В процессе конденсации насыщенный пар отдает около трех четвертей своей теплоты, в то время как перегретая вода — лишь одну пятнадцатую часть, а горячий воздух около одной десятой.
Поддержание заданной технологическими нормами температуры очень важно при вулканизации. Так слишком низкая температура приводит к недовулканизации, а слишком высокая к подвулканизации резиновой смеси. Все это сказывается на качестве производимых клиновых ремней.
В качестве объекта управления был выбран вулканизатор ВДКР-2000, где осуществляется вулканизация клиновых ремней. Вулканизация проводится в течении 7–10 минут при температуре 145 ˚С и стабилизируют ее в диапазоне 140–150˚С. Регулирование осуществляется за счет изменения расхода греющего пара. В существующей системе использовались морально устаревшие пневматические регуляторы типа «СТАРТ» и «КЭП-12у», которые не позволяли достичь качественного регулирования и поддержания температуры в вулканизаторе. Это приводило к подвулканизации и недовулканизации клиновых ремней и как следствие к частым бракам продукции. Поэтому в работе была предложена замена устаревших пневматических регуляторов современными цифровыми системами регулирования, которые позволят снизить брак при вулканизации.
Для управления вулканизацией применяется устаревшая система с использованием электропневматического задатчика режима вулканизации. В строительной промышленности применяются автоклавы для производства строительных материалов с устаревшей системой управления, либо с ручным управлением. Устаревшие системы управления не позволяют осуществлять качественно контроль и управление техпроцессом, производить изменения режимов при возникновении аварийных ситуаций. Это приводит к браку продукции, перерасходу энергоресурсов и опасности в работе обслуживающего персонала. Предлагаемая автоматизированная система управления позволяет увеличить точность задания режимов, сократить время техпроцесса, получить экономию энергоресурсов, сделать гибкой смену режима, исключить ошибки персонала, повысить безопасность эксплуатации оборудования, получать объективную информацию о ходе техпроцесса с архивированием, получение отчетов по выполненной работе. Введение дополнительных датчиков давления позволяет производить контроль температуры в паровой камере по давлению пара. Этим увеличивается точность регулирования, снижается инерционность системы регулирования, ускоряется процесс набора рабочей температуры. Датчики температуры, установленные в нижней части паровой камеры, используются как датчики наличия конденсата. Система управления может автоматически сбрасывать конденсат из паровой камеры, выявлять аварийные ситуации и производить изменения технологических режимов для предотвращения порчи продукции. Анализ существующих систем управления, основанных микропроцессорной технике показал, что при всём различии технологических процессов большинство типовых задач можно решать с помощью небольшого числа стандартных алгоритмов или их комбинаций. Поэтому представляется целесообразным создавать программное обеспечение из отдельных блоков программ для решения типовых задач и вводить их не в оперативную память машины, а в постоянную. В этом случае для составления системы управления достаточно вызвать из памяти машины соответствующие блоки программ и смонтировать из них алгоритм управления для конкретного объекта. Технологическое программирование позволит резко сократить сроки внедрения и разработки системы управления на объектах.
Исходная система управления вулканизацией клиновых ремней содержит существенный недостаток, который заключается в том, что в системе управления использованы устаревшие средства автоматизации. Так, часть процессов управляется локальными регуляторами, часть дистанционно оператором, а часть процесса управляется вручную, что естественно отражается на качестве и эффективности управления процессом.
Литература:
- Система управления автоклавом и форматором-вулканизатором [Электронный ресурс]// Астрон–автоматика. URL: http://www.astron- avt.ru/content/view/5/ (дата обращения 18.01.2018)
- Система управления прессом-вулканизатором резиновой ленты [Электронный ресурс]// МОНИТОР — системы промышленной автоматизации. URL: http://www.monitor-vrn.ru/3asutp/3_8_sysvul/ (дата обращения 18.01.2018)
- Автоматизированные системы управления в промышленности: учеб. пособие / М. А. Трушников [и др.]; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. — Волгоград: ВолгГТУ, 2010. — 97с.
- Основы автоматизации типовых технологических процессов в химической промышленности и в машиностроении: учеб. пособие / М. А. Трушников [и др.]; ВПИ (филиал) ВолгГТУ. — Волгоград: ВолгГТУ, 2012. — 107с.
- Соснин, О. М. Основы автоматизации технологических процессов и производств/ О. М. Соснин. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — 240 с.
- Устройство для вулканизации клиновых ремней (Патент SU 1237454) [Электронный ресурс]// Поиск патентов и изобретений, зарегистрированных в РФ и СССР. URL: http://www.findpatent.ru/patent/122/1237454.html (дата обращения 18.01.2018)
