Pressure combined control system in an extruder at imposing polymeric insulation

Full Text

Отличительной чертой работы шнековых экструдеров при изолировании проводных кабелей является наличие возмущающего воздействия - пульсирующего градиента давления расплава полимера в формующем инструменте (кабельной головке) экструдера, вызванного вращением шнека, что обусловливает гармонические изменения мгновенной объемной производительности экструдера и, соответственно, периодические нерегулярности диаметра изоляции кабельной заготовки [1-4]. Используемые в настоящее время на практике конструктивные методы для уменьшения описываемого эффекта путем увеличения отношения длины шнека к его диаметру или применение специально спроектированных насадок на торцевую часть шнека принципиально не решают проблемы. Как отмечалось в [5], основными проблемами при автоматизации технологического процесса изолирования проводных кабелей связи являются: - недостаточная точность стабилизации температуры расплава полимера в выходной зоне экструдера; - отсутствие управления температурой воды в охлаждающих ваннах; - отсутствие регулирования пульсирующего градиента давления в формующем инструменте, что приводит к гармоническим нерегулярностям диаметра изолированной кабельной жилы вследствие циклических колебаний производительности экструдера. С той поры только первая задача получила достойное решение. Была разработана система распределенного управления температурой расплава полимера в зоне дозирования одночервячного экструдера, позволившая гарантировать точность регулирования температуры не хуже ±0,5 °С (0,3 % от заданного значения) [6]. Рис. 1. Модель системы комбинированного управления давлением в кабельной головке шнекового экструдера в Matlab/Simulink Для обеспечения стабильной производительности экструдера, которая может оцениваться по его объемной производительности либо по удельной весовой производительности (массе изоляции на единицу длины кабельной жилы), необходимо в ходе наложения изоляции поддерживать постоянным давление расплава полимера в формующем инструменте пресса [7]. В [7] отмечается, что при регулировании наложения изоляции проводных кабелей связи по сравнению с традиционным регулированием числа оборотов шнека для поддержания постоянства производительности экструдера регулирование рабочего давления имеет существенное преимущество. В [1] показано, как параметры пульсирующего градиента давления расплава полимера в формующем инструменте могут быть определены экспериментально. Целью настоящей работы была разработка системы комбинированного управления давлением в кабельной головке экструдера, обеспечивающей стабилизацию мгновенной объемной производительности экструдера и тем самым регулярность диаметра изоляции, накладываемой на медный проводник. Модель системы комбинированного управления давлением в кабельной головке шнекового экструдера в Matlab/Simulink приведена на рис. 1. На рис. 2 показана реакция системы на единичное управляющее воздействие при наличии аддитивного нерегулируемого возмущения на выходе. Рис. 2. Реакция системы на единичное управляющее воздействие при наличии аддитивного нерегулируемого возмущения на выходе На рис. 3 продемонстрирована эффективность разработанной системы управления давлением расплава полимера. Рис. 3. Эффективность работы системы стабилизации давления в кабельной головке шнекового экструдера: 1 - возмущающее воздействие; 2 - стабилизированное давление На рис. 4 показана реакция системы на единичное управляющее воздействие с учетом компенсации возмущения. Рис. 4. Реакция системы на единичное управляющее воздействие с учетом компенсации возмущения При работе системы комбинированного управления давлением амплитуда его пульсаций в кабельной головке уменьшается в 62,5 раза (0,8∙103 Па вместо 5∙104 Па). Соответственно, уменьшаются пульсации мгновенной производительности экструдера и нерегулярности диаметра изоляции жилы кабеля. На технологической операции наложения сплошной изоляции на медный проводник основным параметром качества, влияющим на нестабильность эксплуатационных характеристик кабеля, является диаметр изолированной жилы [8]. Таким образом, разработанная система комбинированного управления давлением в кабельной головке экструдера обеспечивает стабилизацию его мгновенной объемной производительности в процессе изолирования проводных кабелей связи и, соответственно, повышение регулярности диаметра изолированной жилы кабеля, что в конечном итоге обеспечивает гарантированное достижение заданного эксплуатационного параметра качества изготавливаемого кабеля.

About the authors

Yuri V Mitroshin

Samara State Technical University

Postgraduate Student 244, Molodogvardeyskaya str., Samara, 443100, Russian Federation

References

Supplementary files