SU805273A1 - Устройство дл регулировани температурыВ зОНАХ чЕРВ чНОй МАшиНы - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ЗОНАХ ЧЕРВЯЧНОЙ МАШИНЫ

Изобретение относитс  к экструзионному оборудованию дл  переработки пластмасс, в частности к автоматическим системам регулировани  температуры черв чных машин. Известны системы терморегулировани  черв чных машин, состо щие из регулируемых объектов в виде тепловых зон мате{хиального цилиндра, в котором с помощью электродвигател  вращаетс  черв к, и установленных на каждой зоне нагревательно-охлажд;ающих устройств, датчиков температуры и позиционных регул торов, осуществл ющих регулирование пО схеме «включено-выключено 1. Недостаткам этой системы  вл етс  то, что ввиду больщой тепловой емкости и инерционности цилиндра, при позиционном регулировании имеют место значительные колебани  его температуры, т. е. не обеспечиваетс  высока  точность терморегулировани . Точность повышаетс  при применении П-, И-, ПИ-и ПИД - законов регулировани , осуществл емых с помощью регул торов непрерывного действи . Как частичный случай, регул торами непрерывного действи  может быть реализовано пропорциональное регулирование. Дл  этих регул торов характерно плавное изменение мощности нагревателей в зависимости от отклонени  регулируемой температуры тепловой зоны от заданного значени  или в зависимости от интеграла и производной этого от-, клонени  в соответствии с примен емым законом регулировани . Однако такое регулирование требует применени  сложных и дорогосто щих непрерывных регул торов. К тому же, при работе черв чной мащины в режиме охлаждени  реализовать эти законы регулировани  с помощью непрерывных регул торов невозможно , что требует дополнительной установки позиционного регул тора, управл ющего работой системы охлаждени . Ввиду этих недостатков регул торы непрерывного действи  в последнее врем  на отечественном и зарубежном экструзионном оборудовании не примен ютс . Известны также регул торы, представл ющие собой позиционные регул торы, охваченные отрицательной обратной св зью 2. Структура обратной св зи определ ет закон регулировани , а изменение выходного параметра по аналогии с позиционным регул тором носит импульсный характер.

Однако, в отличие от позиционных, эти регул торы могут обеспечить существенно более высокую частоту переключений (импульсов ), определ емую параметрами обратной св зи, а, следовательно, значительно меньшую амплитуду колебаний регулируемого параметра.

Наиболее близкими к предлагаемым  вл ютс  импульсные регул торы температуры , предназначенные дл  терморегулировани  электропечей и машин по переработке пластмасс. Обратна  св зь в них выполнена в виде зар дно-разр дного RC-контура, состо ш,его из соединени  параллельной и последовательной RC-цепочек 3.

Недостаток системы терморегулировани  черв чной машины заключаетс  в том, что с увеличением скорости врашени  черв ка (например, при переводе черв чной машины на новый режим эксплуатации) увеличиваетс  амплитуда колебаний температуры зон цилиндра, т. е. снижаетс  точность терморегулировани  зон, а с уменьшением скорости врашени  черв ка система снижает показатели надежности.

Это вызвано тем, что динамические свойства тепловых зон цилиндра существенно завис т от скорости вращени  черв ка, в то врем  как параметры обратной св зи регул тора , которые определ ют частоту следовани  импульсов в системе, от скорости не завис т. Поэтому, при практически неизменной частоте следовани  импульсов, увеличение скорости вращени  черв ка приводит к возрастанию амплитуды колебаний температуры зон из-за повышени  скорости протекани  переходных процессов, вызванных периодическими включени ми и отключени ми систем теплоснабжени . С уменьшением скорости вращени  черв ка частота импульсов оказываетс  больше той, при которой уже могла бы быть обеспечена заданна  амплитуда. Завышенна  частота переключений снижает надежность системы .

Зависимость динамических свойств зон цилиндра от скорости вращени  черв ка объ сн етс  резким возрастанием коэффициента теплоотдачи от стенки цилиндра к перерабатываемому полимерному материалу при увеличении скорости вращени  черв ка. Очевидно, чем больше коэффициенты теплоотдачи , чем быстрее протекают переходные тепловые процессы в зонах, тем меньше инерционность регулируемых объектов.

Цель изобретени  - повышение точности и надежности режима работы устройства при различных скорост х вращени  черв ка в диапазоне от нул  до максимума.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  регулировани  температуры в зонах черв чной машины, содержащее установленные в каждой зоне нагревательно-охлаждаюшие элементы и датчики температуры , подключенные соответственно к выходам и входам позиционных регул торов с обратными св з ми, выполненными в виде зар дно-разр дных RC-контуров, введен контактный датчик оборотов, св занный с приводом черв ка, и задающие резисторы , причем контакты датчика оборотов включены параллельно задающим резисторам , установленным в цеп х зар да-разр да RC-контуров.

Вследствие этого по мере увеличени  скорости вращени  черв ка последовательно замыкаютс  контакты датчика оборотов, причем каждый из них - при достижении, определенной скорости вращени , в соответствии с настройкой. Через эти контакты запитываютс  обмотки промежуточных реле , контакты которых, замыка сь, шунтируют добавочные сопротивлени  на входах обратных св зей регул торов зон. Это измен ет частоту следовани  импульсов в системе в соответствии с изменением динамических свойств объектов регулировани , что позвол ет поддерживать требуемую точность и максимально возможную при этом надежность системы во всем диапазоне ско5 ростей вращени  черв ка.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема предлагаемой системы терморегулировани , а на фиг. 2 - принципиальна  схема обратной св зи.

В материальном цилиндре 1 с помощью

0 электродвигател  2 и редуктора 3 вращаетс  черв к 4. Цилиндр секционирован на три тепловые зоны, кажда  из которых содержит нагревательно-охлаждающие элементы 5, датчик 6 температуры (термопару) и позиционный регул тор 7 (например, ре гулирующий миливольтметр МР64-ОЗЙП), охваченный обратной св зью 8. На электродвигателе установлен контактный датчик 9 оборотов, первый контакт которого замыкает с , например, при скорости вращени  ротора 500 об/мин, а второй - при 1000 об/мин. При коэффициенте редукции к-20 это соответствует скорост м вращени  черв ка соответственно 25 и 50 об/мин.

Контакты датчика оборотов включены в цепи питани  катушек промежуточных

5 реле 10 и И (фиг. 2). Контакты реле 10 и 11, замыка сь, шу.нтируют задающие резисторы 12-15, устанавливаемые на входах обратных св зей регул торов зон.

Обратна  св зь состоит из двух симметричных половинок (фиг. 2). Одна из них используетс  при работе системы в режиме нагрева, втора  - в режиме .охлаждени . Кажда  половинка состоит из соединени  параллельных зар дно-разр дных RC-контуров 12, 13, 16 и 17 (при управле5 НИИ охлаждением), 14, 15, 18 и 19 (при управлении нагревом) и последовательных RC-контуров 20, 21 (охлаждение), 22, 23 (нагрев). Диоды 24 и 25 служат дл  однополупериодного выпр млени  напр жени 

220В, поступающего из цепи управлени  охлаждением, а диоды 26 и 27 - дл  выпр млени  напр жени  220В, поступающего из цепи нагревателей. Встречное включение диодов позвол ет подать на вход регул тора ,из обратной св зи сигналы разной пол рности при работе системы в режимах нагрева и охлаждени . Резисторы 28 и 29 предусмотрены дл  разр да через них конденсаторов 17 и .19 после отключени  систем соответственно охлаждени  и нагрева.

Устройство терморегулировани  черв чной машины работает следующим образом.

Пусть скорость вращени  черв ка сравнительно невелика, например, 20 об/мин, и ни один из Контактов датчика оборотов не замкнут.

При этом периодический зар д-разр д параллельных RC-контуров обратной св зи осуществл етс  через все три сопротивлени  на входе 12, 13 и 16 (при охлаждении) и через 14, 15 и 18 (при нагреве). Это обуславливает низкую частоту следовани  импульсов в системе.

При больщой инерционности объектов регулировани , котора  вызвана малой скоростью вращени  черв ка, заданна  точность терморегулировани  обеспечиваетс . Одновременно низка  частота переключений обеспечивает высокую надежность системы терморегулировани . Таким образом, система работает в оптимальном по точности и надежности режиме.

Далее, пусть :экструдер переведен на новый режим работы с больщей скоростью вращение черв ка, например, 40. об/мин.

При этом сработает один из контактов датчика оборотов и замкнутс  контакты промежуточного реле 10, шунтиру  сбпротивлени  12 и 14. Скорость следовани  импульсов в системе увеличиваетс  в соответствии со снижением инерционности объектов регулировани , обусловленным увеличением скорости вращени  черв ка.

За счет более высокой частоты следовани  импульсов, точность поддержани  температуры цилиндра не снижаетс . Одновременно обеспечиваетс  максимально возможна  при данной точности надежность раст сматриваемой системы, а, следовательно, оптимальный режим ее работы.

При дальнейщем увеличении скорости, например , до 60 об/мин, замыкаетс  второй контакт реле оборотов, и щунтируютс  контактами промежуточного реле 11 добавочные сопротивлени  13 и 15 на входах рб5 ратных св зей.

Таким образом, одновременно со снижением инерционности регулируемых объектов система соответственно увеличивает частоту следовани  импульсов и наоборот, чем обеспечиваетс  требуема  точность терморегулировани  и максимальна  надежность системы при различных скорост х вращени  черв ка. Ориентировочный годовой экономический эффект от внедрени  предлагаемой системы терморегулировани  черв чной мащины составл ет 60 тыс. руб.

Claims (3)

1.- Фищер Э. Экструзи  пластических масс. М., «Хими , 1970., с. 122-123.

2.Электрооборудование и автоматика электротермических установок. Под. ред.

0 А. П. Альтгаузема. М., «Энерги , 1978, с. 112-113.

3.Регул торы температуры электронных типов Ш4524-Ш4527. Техническое описание и инструкци  по эксплуатации АЖУ 2. 574.001.ТО, УКРНИИНТИ, отраслевой

S фонд, 1977 (прототип). if Н8)--1

В tferfb ynpcfSfff t/. j otfiay)fdeMt/f

П

15

18

3;

-i20

Hcf $ход fffgajr/i- frr&/fa

I

fS+