Регулирование объёмной производительности экструдера при наложении кабельной изоляции

Полный текст

Важнейшей операцией изготовления проводных кабелей связи (КС) является изолирование токопроводящей жилы, осуществляемое на экструзионных линиях. Как отмечается в [1-3], при производстве КС, предназначенных для передачи сигналов с частотами порядка 600 МГц и выше, использование для управления процессом изолирования классических систем стабилизации первичных параметров изготавливаемого кабеля (диаметра изоляции и погонной ёмкости), измеряемых на выходе ванны охлаждения, по их отклонению от своих номинальных значений, принципиально не может обеспечить достижение требуемого качества кабеля как канала связи с учетом его полосы пропускания. Для качественного управления наложением полимерной изоляции на токопроводящую жилу, в первую очередь, необходимо обеспечить стабилизацию режимных параметров работы технологического оборудования с максимально возможной точностью. Это относится к температуре расплава полимера в зоне дозирования экструдера, давлению расплава полимера на выходе зоны дозирования и, в первую очередь, - к объёмной (или массовой) производительности экструдера. Спомощью системы распределенного управления температурой расплава полимера [5] последняя может быть стабилизирована с точностью не хуже ±0,5ºС, что существенно лучше известных решений. Система стабилизации давления расплава полимера в зоне дозирования экструдера [6] позволяет минимизировать пульсации давления в выходной зоне не менее чем в пять раз. Объёмную производительность экструдера можно определить [4] как разность между прямым и обратным материальными потоками в экструдере по формуле: (1) где - обороты червяка (шнека) экструдера; - внутренний диаметр цилиндра экструдера; - глубина канала червяка экструдера в зоне дозирования; - угол захода (подъёма нарезки) червяка; - разность давлений расплава полимера в начале и в конце дозирующей зоны; - длина дозирующей зоны шнека экструдера; - эффективная вязкость расплава полимера. Максимальное давление расплава полимера на выходе зоны дозирования может быть определено [4] по формуле (2). На практике оно в 1,2÷1,5 раза выше рабочего давления. (2) Здесь - длина шнека экструдера. Анализ формул (1) и (2) показывает, что теоретически для регулирования объемной производительности экструдера можно использовать обороты шнека. Но при изменении оборотов червяка меняются скорость течения расплава полимера в канале шнека, мощность внутреннего тепловыделения за счет вязкого трения слоёв полимера, давление на выходе зоны дозирования, температура и эффективная вязкость расплава полимера. С другой стороны, как будет показано ниже, объёмная производительность экструдера это тоже самое, что и объемная производительность на единицу длины изолированной кабельной жилы, которая зависит от скорости изолирования . В [7] приведена эмпирическая формула, описывающая зависимость объемной производительности экструдера на единицу длины кабельной жилы от оборотов шнека и скорости изолирования . (3) где безразмерная постоянная, - постоянные коэффициенты с соответствующими размерностями. Недостатком данной формулы является то, что из неё неясна физика процесса, т.е. качественный характер взаимосвязи скорости изолирования и объемной производительности экструдера на единицу длины изолированной кабельной жилы. Таким образом, для регулирования объемной производительности экструдера, во-первых, необходимо иметь некоторую модель объекта управления, связывающую регулируемую величину с возможными управляющими воздействиями. Во-вторых, объемная производительность экструдера не может быть непосредственно измерена в ходе технологического процесса. Непосредственно на линии изолирования можно измерять диаметр изолированной жилы. Поэтому предлагается осуществлять косвенную оценку объемной производительности экструдера по диаметру изолированной жилы следующим способом. С учётом закона сохранения массы можно записать (4) где - плотность расплава полимера; -диаметр изолированной жилы; - диаметр медного проводника. Преобразуя (4) с учетом (1), получаем (5) здесь (6) Выражение (5) связывает непосредственно измеряемый на экструзионной линии параметр , напрямую определяющий оценку объёмной производительности экструдера, с возможными управляющими воздействиями, основным из которых является скорость изолирования. В отличие от известных решений для уменьшения величины транспортного запаздывания объекта регулирования, необходимо осуществлять контроль диаметра изолированной жилы сразу после кабельной головки.

Об авторах

Владимир Николаевич Митрошин

Самарский государственный технический университет

(д.т.н., проф.), заведующий кафедрой «Автоматика и управление в технических системах» Россия, 443100, Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

Дополнительные файлы