Материал: Химия и технология баллиститных порохов, твердых ракетных и специальных топлив. Т. 2 Технология

пасности процесса переработки на каждом из аппаратов и в случае необходимости корректировка режимов, предусмотрен­ ная подпрограммой «Безопасность»;

— производительность блока последовательно увеличива­ ется до максимальной, ограничиваемой или максимально воз­ можной производительностью какого-либо из аппаратов, или критериями безопасности и качества.

Подпрограмма «Качество»

Включает серию частных подпрограмм, определяющих по­ рядок анализа и обеспечения качества на каждой фазе перера­ ботки: отжиме, вальцевании, сушке, таблетировании и формо­ вании. Определяющими качественными критериями являются параметры готовых изделий. К ним относятся:

—геометрические размеры;

—плотность;

—монолитность (дефекты: нарушение сплошности, посто­ ронние включения);

—внешний вид («серизна», «мраморность», «волнистость», «бугристость» и пр.);

—физико-механические характеристики.

С целью управления качеством разработан целый ряд но­ вых контрольно-измерительных приборов и устройств, матема­ тических моделей процесса и управляющих средств. Среди них наиболее важные следующие:

—устройство контроля и управления геометрическими размерами, включающее фоторегистрационные или тиристор­ ные датчики для замера наружного диаметра, устройство обра­ ботки информации и подачи команд на регулировку размеров;

—механизм регулирования наружного диаметра изделия (регулируемая втулка пресс-инструмента);

—математическая модель качества при формовании изде­

лий;

—математические модели процессов отжима, вальцева­ ния, сушки, прессования;

—прибор для определения физико-механических характе­ ристик методом пенетрации и т. д.

Подпрограмма «Качество» имеет банк исходных данных, включающий математические модели качества, эксперимен­ тальные данные по реологии, аутогезии, физико-механике, термохимической стойкости и пр.:

418

Структура программы построена по принципу соподчинен­ ное™ частных подпрограмм всех предыдущих фаз переработки фазе формования. Собственно, на современном этапе разви­ тия технологии арсенал качественных показателей, которыми оперирует производство на этих фазах (кроме фазы формова­ ния), довольно ограничен: влажность массы, насыпная плот­ ность и температура полуфабриката. Основным управляемым критерием качества на фазах отжима, вальцевания, сушки яв­ ляется влажность.

Разработанные математические модели процессов взаимо­ связывают влажность с технологическими параметрами и по­ зволяют изменять ее в необходимых пределах. Она наравне с параметрами, характеризующими безопасность процесса, яв­ ляется одним из основных оптимизируемых параметров, опре­ деляющих механизм и структуру всей программы автоматиче­ ского управления блоком в режиме стабильной работы.

Поскольку большинство выходных критериев качества из­ делий зависит от влажности топливной массы, поступающей в пресс (физико-механические характеристики, параметры си­ лового поля, внешний вид — «мраморность», «серизна» и пр., монолитность и т. д.), их улучшение осуществляется за счет изменения влажности полуфабриката на той или иной фазе переработки.

Причем, модель качества вследствие отсутствия в произ­ водстве информации по некоторым важным качественным по­ казателям (степень пластификации, плотность и др.) учитыва­ ет их по косвенным данным, в частности, по величине энер­ гозатрат на фазах переработки.

Так, при большой выходной влажности на вальцах степень пластификации уменьшается, так как снижаются параметры «теплосилового» поля. Это приводит к большей пористости полуфабриката, меньшей аутогезионной прочности и сниже­ нию в целом физико-механических характеристик. Низкая влажность на вальцах при высокой плотности массы может привести в случае неоптимальных режимов сушки к появле­ нию «мраморности».

В связи с этим на каждой фазе переработки устанавлива­ ются рекомендуемые границы по влажности полуфабриката для начального этапа работы.

419

В последующем после детального анализа режимов формо­ вания (давление, энергозатраты, качество и пр.) эти границы могут быть расширены как в ту, так и в другую сторону. Структура программы предусматривает следующий порядок корректировки режимов: анализ качества изделий — команда на улучшение качества в аналитический и управляющий центр — анализ влажности и параметров безопасности по фа­ зам и обоснование решения на корректировку параметров на той или иной фазе — команда на корректировку режимов — ис­ полнение команды в соответствии с частными программами — оценка параметров на конкретных фазах — ожидание анализа качества изделий — анализ качества и принятие решения.

Частные программы по качеству базируются на математи­ ческих моделях процессов и экспериментальном банке данных и имеют определенные рычаги управления влажностью.

Так, на фазе отжима параметрами, влияющими на конеч­ ную влажность отжатой массы, являются: исходная концентра­ ция массы, сопротивление фильеры (температура, диаметр от­ верстий), производительность пресса, нагрузка на приводе (длина запрессованной зоны, т. е. время отжима);

— на фазе вальцевания: начальная влажность «крошки», температура обогрева, удельные энергозатраты, производитель­ ность, количество и температура воздуха для обдува «чулка», величина роздвига валков и т. д.;

— на фазе сушки: производительность, температура тепло­ носителя (обогревающей воды), температура и относительная влажность воздуха, исходная влажность, размер и плотность полуфабриката с вальцев и т. д.

Частные программы с учетом параметров безопасности предусматривают определенный порядок введения в действие управляющих рычагов, обеспечивающих достижение конечной цели: безопасного изготовления качественной продукции с максимальной производительностью.

Подпрограмма «Безопасность» Параметры безопасности постоянно контролируются на тех

фазах переработки, где имеет место интенсивный диссипатив­ ный разогрев: отжиме, вальцевании, таблетировании, прессо­ вании.

Основным критерием безопасности является температура массы внутри аппарата и на выходе из него, оцениваемая не­ посредственно температурными датчиками и, косвенно, удель­ ными энергозатратами. Учитывая трудность непосредственного

420

измерения локальных температур в аппаратах, в качестве уни­ версального критерия оценки безопасности практически всех процессов применяют удельные энергозатраты. Использование в системе управления ЭВМ позволяет достаточно корректно рассчитывать средние температуры массы на выходе из аппа­ ратов с учетом теплопотерь:

U{ I - I J - K S ^ f q

Т= Т,+-

cQ

где Т, Ти — температуры массы на выходе из аппарата и на­ чальная (на входе); U, I, — параметры электрического тока двигателя постоянного тока; S — поверхность теплоотдачи;

к — коэффициент теплопередачи; — - — текущая разность dt

температур между массой и окружающей средой; q — загрузка аппарата; Q — производительность; с — теплоемкость массы.

Частные программы безопасности по фазам переработки содержат порядок корректировки технологических режимов в случае превышения допустимых температур (удельных энер­ гозатрат), а также порядок работы в аварийных ситуациях.

Сама структура подпрограммы «Безопасность» в целом от­ личается от вышеописанной структуры «Качества» отсутствием соподчиненности. Каждая частная подпрограмма работает не­ зависимо от других, корректировка технологических режимов проводится во всех случаях при превышении допустимого уровня критерия безопасности (температуры, удельных энерго­ затрат, нагрузки). Ясно, что безопасность занимает главенст­ вующее положение в ряду: производительность — качество — безопасность. И хотя оптимизация процесса переработки про­ изводится в направлении наивысшей производительности и лучшего качества, влияние корректировки режимов по по­ вышению производительности и качества осуществляется только в допустимых по безопасности пределах. Напротив, превышение критерия безопасности в любом случае требует корректировки технологических режимов, даже если это про­ изводится в ущерб производительности и качества.

Однако структура частных программ построена таким об­ разом, что сначала корректируются те параметры, которые не снижают производительность и качество полуфабриката или готовой продукции.

4 2 1