Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Диссертационная работа:

Сергеев Николай Анатольевич. Программный комплекс моделирования системы охлаждения каландровых линий для проектирования и управления производством полимерных пленок : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.18 : СПб., 2005 125 c. РГБ ОД, 61:05-5/3336

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 6

Глава 1. Характеристика процесса производства полимерных
пленок. Задачи проектирования и управления. Литературный
анализ существующих математических моделей охлаждения на
валках
11

  1. Описание процесса производства полимерных материалов на каландровых линиях 11

  2. Формализованное описание процесса каландрования 14

  3. Задачи проектирования и управления системой охлаждения каландровых линий 16

  1. Описание конструктивной схемы охлаждающей системы каландровой линии, основных типов охлаждающих валков 17

  2. Влияние режимов охлаждения на качество производимой пленки, описание основных моделей охлаждения полимерных материалов на валках охлаждающих систем 21

1.6. Сравнительная характеристика математических моделей
теплофизических процессов, происходящих в тонких пленках на
охлаждающих валках 25

Выводы 35
Глава 2. Математическое, алгоритмическое и информационное
обеспечения программного комплекса моделирования системы

охлаждения каландровых линий * 36

2.1. Информационное обеспечение 36

2.2. Обоснование структуры и параметров разрабатываемых
моделей 41

2.3. Система автоматизированного синтеза геометрических
моделей систем охлаждения каландровых линий 44

2.4. Разработка структуры математических моделей 50

  1. Разработка статической модели 50

  2. Разработка динамической модели 52

2.5. Алгоритмы решения математических моделей 54

  1. Решение статической модели 55

  2. Решение динамической модели 5 9

2.6. Алгоритм расчета начальных температур охлаждающих
жидкостей для обеспечения заданного профиля охлаждения 63

Выводы 65

Глава 3. Описание разработанного программного комплекса.
Алгоритмы проектирования и управления охлаждающей
системой
66

3.1. Основные требования к программному продукту 66

3.2. Описание программного комплекса моделирования системы
охлаждения каландровых линий.

  1. Описание подсистемы мониторинга и контроля толщины полимерного материала. 81

  2. Алгоритмы проектирования и управления охлаждающей системой 83

Выводы 86

Глава 4. Проверка адекватности и исследование разработанных
математических моделей. Внедрение программного комплекса
87

4.1. Анализ адекватности разработанных моделей системы
охлаждения каландровых линий 87

  1. Анализ адекватности статической модели охлаждающей системы 87

  2. Анализ адекватности динамической модели охлаждающей системы 90

  1. Исследование влияния различных параметров охлаждающей системы и параметров пленки на результирующий температурный профиль охлаждения полимерного материала по разработанным математическим моделям 92

  2. Внедрение разработанного программного комплекса в опытно-промышленную и промышленную эксплуатацию 97

Выводы 97

Выводы 98

Список литературы 100

Приложение 1. Экспериментальные данные 108

Приложение 2. Акты о внедрении 120

Приложение 3. Патенты 124

4 Условные обозначения, используемые в работе:

Введение к работе:

В последние годы в различных странах мира активно развивается производство полимерных плёночных материалов, которые находят широкое применение во многих отраслях промышленности, в народном хозяйстве и в быту.

В галантерейной промышленности плёнки используют для изготовления женских сумок, бумажников и футляров, в полиграфической -для переплётов книг, обложек блокнотов и тетрадей, деловых папок, визитных карточек. В швейной промышленности плёнки применяются для изготовления плащей, курток, спецодежды для рабочих; в обувной - их применяют для обтяжки каблуков, изготовления внутренних деталей и отделки женской обуви. Из плёнок делают абажуры, детские игрушки. Плёнки применяют в автомобильной, авиационной и других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

К сожалению, в России на данный момент количество производимых полимерных пленок значительно меньше потребляемого объема. Поэтому значительная часть потребности российских предприятий в изделиях из полимерных материалов покрывается за счет импорта. Однако уже сегодня в Российской экономике намечаются тенденции выделения собственных ресурсов, а также привлечения западных инвестиций для увеличения производственных мощностей внутри страны. Таким образом, становится все более актуальной задача автоматизации управления и увеличения экономической эффективности производства получения полимерных пленок. Непрерывный рост потребления плёночных материалов объясняется большой экономической эффективностью, получаемой в результате их применения. Плёночные материалы изготовляют высокопроизводительным непрерывным способом. Невозвратных отходов при их производстве при правильном ведении процесса практически нет, что, с одной стороны, повышает экономическую эффективность производства и снижает

7 себестоимость продукции. Но, с другой стороны, при производстве полимерных пленок каландровым методом возвратные материальные потери могут составлять до 20%, что снижает эффективность использования оборудования, увеличиваются энергетические потери.

Поэтому в ходе управления процессом каландрования часто встает задача определения для заданного целевого продукта «узкого» места технологической схемы, из-за которого происходит снижение производительности всего производства.

Одним из важнейших этапов в производстве полимеров является процесс охлаждения пленки, т.к. именно на этом этапе происходит формирования структуры и физических свойств пленки. Поэтому создание системы позволяющей проектировать и анализировать этот этап является важной задачей.

Целью работы является разработка программного комплекса моделирования охлаждающей системы каландровых линий настраиваемого на различные конфигурации охлаждающих систем, различный ассортимент выпускаемой продукции, производительность и требования качества при проектировании и управлении производством полимерной пленки.

Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи:

исследован этап вытяжки и охлаждения, производства полимерных материалов на каландровых линиях позволивший составить формализованное описание процесса охлаждения полимерной пленки;

исследованы теплофизические процессы, происходящие на этапе охлаждения на валках охлаждающей системы каландровой линии;

исследованы и проанализированы существующие математические модели охлаждения тонких материалов, а также основные методы их решения, на основании которых предложено математическое описание стадии охлаждения полимерных пленок;

разработаны математические модели физических процессов этапа охлаждения, позволяющие прогнозировать основные показатели качества продукции, выбирать управляющие воздействия для обеспечения заданного качества получаемой полимерной пленки;

разработана система автоматизированного синтеза конструктивных схем охлаждающих систем каландровых линий из отдельных валков, позволяющая рассчитывать геометрические параметры охлаждаемой поверхности;

разработан программный комплекс, включающий модули геометрического и математического моделирования охлаждающей системы каландровой линии, базы данных свойств материалов, конструктивных схем, параметров расчетов и выходных характеристик процессов охлаждения;

проведено тестирования и внедрение системы на действующих производствах в России и Германии.

Научная новизна работы заключается в следующем:

на основании анализа основных характеристик производства предложено формальное описание систем охлаждения каландровых линий, ставшее основой разработки информационного и математического обеспечения программного комплекса;

разработан алгоритм синтеза модели всей системы охлаждения, позволяющий осуществлять автоматизированное проектирование системы охлаждения каландровых линий для заданного типа пленки и производительности;

разработаны математические модели процесса охлаждения на валках охлаждающей системы каландровой линии, позволяющие рассчитывать профили охлаждения полимерного материала для различных конфигураций охлаждающих систем и типов материалов;

разработан программный комплекс, включающий систему автоматизированного конструирования схем систем охлаждения

9 каландровых линий, модули расчета математических моделей и динамического представления результатов;

разработаны алгоритмы проектирования и управления охлаждающей системой на базе разработанного программного комплекса и математических моделей, позволяющие осуществлять выбор расположения валков и управляющих параметров системы охлаждения.

Широкие возможности компьютерной системы по настройке на различные типы пленок и каландровых линий обеспечиваются за счет математических моделей, поэтому актуальной становится задача разработки математических моделей физических процессов этапа охлаждения как для перенастройки системы охлаждения при переходе с производства одного вида пленки на другой, так и для управления процессом охлаждения полимерного материала.

В первой главе дана краткая характеристика процесса каландрования, представлено формализованное описание процесса производства полимерных пленочных материалов, описываются особенности процесса охлаждения происходящего на валках системы охлаждения, ставятся задачи проектирования и управления охлаждающей системой каландровой линии, представлены результаты анализа литературы, посвященной существующим математическим моделям процессов охлаждения тонких материалов на валках.

Во второй главе описаны разработанные информационное, математическое и алгоритмическое обеспечения программного комплекса моделирования охлаждающей системы каландровых линий, которые позволяют решить поставленные в данной диссертационной работе задачи и значительно облегчают работу проектировщика и оператора каландровой линии.

В третьей главе описывается разработанный программный комплекс, обобщающий все разработанное информационное, математическое и алгоритмическое обеспечение. Приводятся алгоритмы проектирования и

10 управления охлаждающей системой каландровой линии на основе созданного комплекса.

В четвертой главе проводится проверка адекватности разработанных моделей, и описываются результаты исследования процесса охлаждения по разработанным моделям.

Таким образом, разработка программного комплекса, позволяющего синтезировать геометрическое и математическое описание любой конфигурации охлаждающей системы каландровой линии, рассчитывать температурные профили охлаждения полимерного материала для заданных характеристик материала и валков охлаждающей системы, а также рассчитывать необходимые значения характеристик системы охлаждения для обеспечения заданного качества пленки позволяет существенно повысить эффективность всего производства.

Подобные работы
Резников Владимир Борисович
Разработка и исследование метода построения программного комплекса моделирования для распределенных систем с многоуровневым представлением сложных объектов
Козынченко Сергей Александрович
Численное моделирование и комплекс программ оптимизации систем формирования низкоэнергетических пучков заряженных частиц
Сагидова Марина Леонидовна
Метод и система моделирования природно-технических комплексов на базе электронных карт
Панфилов Сергей Александрович
Методы и программный комплекс моделирования алгоритмов управления нелинейными динамическими системами на основе мягких вычислений
Бывальцев Сергей Васильевич
Математическое моделирование системы изготовления волокнистых композитов для энергетических комплексов
Халед Каид Шафель Али
Математическое моделирование и разработка комплекса программ дуальной адаптированной обучающей системы
Рыжов Николай Анатольевич
Молекулярно-динамическое моделирование конденсированных систем с сильным взаимодействием в программном комплексе с удаленным доступом
Кумават Харфул
Развитие программного комплекса CASCADE и его применение для моделирования транспорта частиц в многокомпонентных системах
Зелимов Рафик Равильевич
Моделирование и разработка алгоритмов функционирования обманных систем защиты информационно-расчетных комплексов
Чумакова Екатерина Витальевна
Моделирование вычислительного процесса в системах навигации летательного аппарата, разработка алгоритмов и комплексов программ для его реализации на программируемых логических интегральных схемах

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net