Введение к работе
Актуальность проблемы. Производство стеклянной тары в последіше годы во всем мире имеет устойчивую тенденцию к росту. При этом наблюдается рост не только количественных показателей, но и значительные качественные изменения.
Обеспечение эффективных процессов варки и формования является одним из существенных элементов общей оценки работы конкретного предприятия и его инженерного коллектива.
Известно, что качество стекла определяется совокупностью его физических свойств. Стабильные свойства стекла необходимы для обеспечения прочностных характеристик изделий из стекла и обеспечения стабильности работы стеклоформующих машин. В настоящей работе исследуется возможность повышения качества тарного стекла за счет стабилизации основных качественных показателей, зависящих от ! химического состава (ХС) стекла с помощью автоматизированной системы стабилизации физических свойств (ФС) стекла
По результатам опыта в производстве тарного стекла установлено, что стабильной можно считать стекломассу в интервале выработки, если стабильными во времени являются следующие ФС. температурный коэффициент линейного расширеїшя (а), плотность D, точка Литлтона ts, температура размягчения стекла при вязкости п=106 65 Па*с и температура размягчения tp, при вязкости tj= 101()Па*с (1011 П).
Точка Литлтона и температура размягчения непосредственно определяют вязкость стекла и обуславливают скорость стеклоформующих машин.
Коэффициент термического расширения определяет термостойкость стекла и наличие внутреіших напряжегаш. Чем меньше коэффициент расширения, тем выше термостойкость стекла.
Повышение плотности прігводит к необоснованному увеличению в весе изделия, нарушении геометрии и, в конечном итоге, к увеличению затрат на производство.
Большая работа проделана по стабилизации физических свойств электровакуумного стекла. Задача стабилизации физических свойств, т.е. поддержание юс на уровне, близком к номинальному, для зеленого тарного стекла ЗТ-1 по ОСТ 21-51-82 решается впервые.
Данная работа отражает результаты научных исследований, выполненных на Московском электроламповом заводе (ОАО МЭЛЗ) и в Тверском государственном техническом университете (ТТТУ).
Цель и задачи исследования. Целью диссертациошюй работы является повышение качества зеленого тарного стекла ЗТ-1 для
производства бутылки для шампанских и игристых вин, вместимостью 750 см3 за счет повышения точности стабилизации ФС.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
выбор и обоснование регулируемых показателей качества стекла;
выбор и обоснование управляющих воздействий;
-выбор системы стабилизации ФС с учетом особенностей производства стекла ЗТ-1;
- разработка структурной схемы объекта управления;
-разработка методики получения регрессионных зависимостей с
улучшенной предсказательной способностью в условиях ограниченности выборки экспериментальных данных и неточного измерения независимых неременных;
-разработка приемлемой по точности и простоте методики прогнозирования ФС стекла;
-реализация программного обеспечения системы стабилизации ФС тарного стекла ЗТ-1 на основе разработшпшх алгоритмов на базе ПЭВМ для операторов и технологов стекольного производства.
Методы исследования. В основу решения поставленных задач положен анализ технологического процесса производства зеленого тарного стекла и синтез дискретной многомерной системы стабилизации ФС, основанный на применении модели "вход-выход" объекта, прогнозировании рассогласования регулируемых переменных и одношаговой минимизации критерия точпости управления. Идентификация зависимостей "химический состав стекла - физические свойства" осуществляется методом классического регрессионного анализа по данным пассивного эксперимента. Выбор алгоритмов прогнозирования, оценка их эффективности проводилась по результатам экспериментов с использованием реальных данных, собранных в производственных условиях.
В процессе исследований использовались экспериментальные статистические методы исследования: метод регрессионного анализа, методы планирования эксперимента, методы теории вероятностей и математической статистики; методы анализа временных рядов; методы оптимизации и элементы математического программирования.
Научная новизна работы. На основании анализа технологической схемы и особенностей производства стекла ЗТ-1 как объекта управления установлена возможность повышения качества зеленого тарного стекла за счет повышения точности стабилизации ФС стекла.
-разработана методика построения регрессионных зависимостей между ХС зеленого тарного стекла и его ФС с улучшенной предсказательной способностью в условиях малого объема выборки экспериментальных данных и измерения независимых переменных с ошибками;
-реализована методика и алгоритм получения зависимостей "химический состав стекла - физические свойства" стекла ЗТ-1 с помощью которых исследовано влияние различных компонентов ХС стекла на ФС;
разработана приемлемая по точности и простоте в вычислительном отношении методика прогнозирования временных рядов ФС стекла;
для повышения точности прогноза ФС предложена процедура предварительного сглаживания временных зависимостей ФС взвешенным скользящим средним и построение комбинированного прогноза по сглаженным данным;
-разработан и реализован алгоритм корректировки отвесов сырья с целью минимизации прогноза рассогласования ФС стекла
-разработано программное обеспечение системы стабилизации ФС стекла ЗТ-1 для операторов и технологов стекольного производства.
Практическая полезность работы. На основе разработанных в диссертации методических положений выдвинуты практические предложения по повышению точности стабилизации ФС. В практике стекловарения могут найти применение алгоритмы расчета ХС шихты по отвесам сырья и рецепта шихты по заданному составу стекла. Определены допустимые колебания состава сырьевых материалов, обеспечивающие заданное постоянство состава стекла. Полученные в работе зависимости "химический состав стекла - физические свойства" стекла ЗТ-1 могут быть эффективно использовали для предсказания ФС по ХС стекла. Практический интерес для технологов стекольного производства представляет алгоритм прогнозирования ФС на переменный интервал управления и методика его настройки для зеленого тарного стекла ЗТ-1. Разработанное программное обеспечение системы стабилизации ФС тарного стекла ЗТ-1 позволит повысить выход годпой продукции из сваренной стекломассы.
Апробация работы в внедрение результатов исследований. Основные положения, теоретические выводы и разработанные методики докладывались на научно-практическом семинаре "Проблемы качества стеклянной тары - основные пути решения" в рамках выставки "Фарфор. Керамика. Стекло" 23 февраля 2000 года на ВВЦ, г. Москва.
Разработанный на кафедре АТП факультета АС ТГТУ алгоритм стабилизации ФС зеленого тарного стекла и программное обеспечение передано НПК-6 ОАО МЭЛЗ (г. Москва) для промышлешюго освоения и внедрения.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 11 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, приложения и списка литературы го 99 наименований. Работа содержит 32 таблицы, 43 рисунка. Объем основной части диссертации составляет 188 страниц машинописного текста