Компенсация температурной погрешности системы управления нанесением покрытий на внутреннюю поверхность труб

Рис. 1. Структурная схема устройства, обобщающая конструкционные методы повышения точности и эффективности нанесения покрытий:

1 – акустический датчик уровня; 2 – переходная насадка; 3 – микропроцессорное устройство обработки и управления; 4 – покрываемое изделие;

5 – гидравлический канал; 6 – коллектор; 7 – электромеханический привод; 8 – сливная задвижка; 9 – отсекающий клапан; 10 – насосный агрегат; 11 – блок управления насосным агрегатом; 12 – реактор; 13 – гидростатический датчик уровня; 14 – датчик температуры

Таблица 1. Пример технологической таблицы, определяющий D_i,j

T j (0 С ) V i ( м /c ек )	T 1 = 17	T 2 =18	T 3 =19	T 4 =20	T 6 =21	T 6 =22
V 1 =0 05	D 1 1 =165	D 1 2 =182	D 1 3 =200	D 1 4 =220	D 1 5 =245	D 1 6 =262
V 2 =0 1	D 2 1 =215	D 2 2 =235	D 2 3 =255	D 2 4 =275	D 2 5 =295	D 2 6 =315
V 3 =0 15	D 3 1 =245	D 3 2 =265	D 3 3 =285	D3 4=305	D 3 5 =325	D 3 6 =345
V 4 =0 2	D 4 1 =260	D 4 2 =280	D 4 3 =300	D 4 4 =320	D 4 5 =340	D 4 6 =360
V 5 =0 25	D 5 1 =270	D 5 2 =290	D 5 3 =310	D 5 4 =330	D 5 5 =350	D 5 6 =370
V 6 =0 3	D 6 1 =275	D 6 2 =295	D 6 3 =315	D 6 4 =335	D 6 5 =355	D 6 6 =375

позволяет снизить погрешность его измерения и вычисления скорости движения жидкости на границах трубы.

Контроль текущей температуры T шликера с помощью датчика 14 позволяет корректировать в процессе нанесения покрытия изменение заданной скорости слива. В таблице 1 приведен пример технологической таблицы, наглядно демонстрирующий влияние температуры на толщину покрытия.

Увеличение температуры от заданной при фиксированной скорости слива приводит к уменьшению толщины покрытия, а увеличение скорости при постоянной температуре приводит к увеличению толщины покрытия. Поэтому для обеспечения заданной толщины покрытия при текущих изменениях температуры шликера необходимо : при увеличении температуры увеличивать, а при уменьшении температуры уменьшать скорость слива. Для определения алгоритма корректировки необходимо вычислить средний температурный коэффициент изменения толщины от температуры при фиксированной скорости K_i,T. Это можно сделать по таблице 1 для каждого скоростного режима по формуле:

Для температурной коррекции необходимо знать также средний коэффициент изменения толщины покрытия от изменения скорости при фиксированной температуре KV,j. Это также можно сделать по таблице 1 для каждого температурного режима по формуле:

^K v , j =

^D j D N , j

^V 1, j ^- V Nj

K i, T =

D i ,1

^Di , M

T 1

^{- T}M

где Di,1 – толщина покрытия при минимальной температуре и конкретной скорости i, Di,M – толщина покрытия при максимальной температуре и конкретной скорости i, T1 – минимальная температура технологического режима,TM – максимальная температура технологического режима

При изменении температуры и фиксированной скорости реальная толщина D_{i , р} покрытия для технологического режима ( i , j ) будет отличаться от идеальной D_i,j и определяться из формулы:

A D j = D i,p - D t, j = K i, t J р - T j ) , (1) где T _P – реальная температура при скорости V_i,j , A D T - отклонение толщины покрытия при изменении температуры и фиксированной скорости.

где D1,j – толщина покрытия при минимальной скорости и конкретной температуре j, D1,N – толщина покрытия при максимальной скорости и конкретной температуре j, V1,j – минимальная скорость технологического режима,VN,j – максимальная скорость технологического режима

При изменении скорости и фиксированной температуре реальная толщина D_P,j покрытия для технологического режима ( i , j ) будет отличаться от идеальной D_i,j и определяться из формулы:

^A D , = d ,., - D ij = К,.^ - V tJ. (2) где V_P,j – реальная скорость движения при температуре T_j , ДD_V – отклонение толщины покрытия при изменении скорости и фиксированной температуре

Для того чтобы изменения толщины от нестабильности температуры компенсировались изменениями скорости, необходимо, чтобы A D , = A D t . Из равенства выражений (1) и (2) получим:

K, J (T - T> Kv j V7,., - V,j

или

Ki J AT = Kv.j A V.

_A V = K i J ^{A T} = K . J ^{( T} - ^Tj '

^K V j         ^K V j

Выражение (3) показывает, насколько должна измениться скорость при выбранном технологическом режиме ( i , j ) чтобы скомпенсировать изменение текущей температуры на величину A T . В системе регулирования эти изменения должны быть внесены в этолонную скорость V ₀.

Для того чтобы при изменении текущей температуры толщина покрытия не изменилась, необходимо в зависимости от сигнала датчика температуры скорректировать заданную скорость V ₀ по формуле:

V 0 = V 0

₊ K iTT ( т - T j ■

^KV T j

Отметим, что скорость V₀ определяется индексом технологического режима, то есть V ₀ = V_i,j . С учетом корректировки режима нанесения покрытия по сигналу датчика температуры функциональная схема устройства управления примет вид, представленный на рисунке 2, где u ( T ) – сигнал датчика температуры, u ( T_j ) – сигнал, соответствующий эталонной температуре технологического режима, блок F ( V , T ) связывает толщину покрытия со скоростью движения материала и его температурой.

Пример расчета процесса регулирования с учетом термокомпенсации показан на рисунке 3. Из графиков видно, что для обеспечения стабильной толщины покрытия необходимо изменять установочное значение скорости Vў0 в зависимости от температуры. Графики получены для рассмотренного примера технологической таблицы.

При номинальном значении температуры T_i,j = T_p =18 °C, V’ ₀= V ₀=0,3 м/с. При изменении температуры автоматически изменяется установленное значение при T_p =17 °C, V’ ₀ =0,27 м/с, при T_p =20 °C, Vў ₀ =0,39 м/с, что указывает на сильное влияние температуры на толщину покрытия. Результаты расчетов иллюстрируют эффективность термокомпенсации даже при значительных отклонениях температуры.

Введение датчика температуры в систему нанесения покрытии позволяет автоматически компенсировать изменения температуры во время технологического процесса. Предлагаемая модернизация позволяет улучшить равномерность покрытия по всей дине трубы.

Рис. 2. Функциональная схема устройства управления с корректировкой по сигналу датчика температуры

Рис. 3. Зависимость скорости от высоты при разных температурах для обеспечения постоянной

толщины покрытия 295 мкм для технологического режима i =3, j =3