ANALIZA PROCESULUI DE VOPSIRE A FI RULUI TEXTIL [623007]

ANALIZA PROCESULUI DE VOPSIRE A FI RULUI TEXTIL
Unul dintre cele mai importante procese tehn ologice în filarea firelor textile , pe care
depinde în mare măsură timpul culoarea produsului final s i calitatea produselor, este
procesul de vopsire . Cu toat e acestea, după cum rezultă din analiza liter aturii științifice,
tehnice , până în prezent, cercetările aprofundate în domeniul automatizării procesului de
vopsire , în special în ceea ce privește construcția sistemelor automate de control, n u au fost
suficiente pen tru a rezolva pe deplin problemele . Între timp, procesul tehnologic de vopsire
a firelor textile este deosebit de dificil din pu nct de vedere al automatizării.
În procesul de vopsire , produsele sunt expuse la temperaturi ridicate, ca urmare a cresterii
calitati de vopsire si imbibare a firelor . În plus, pentru a controla procesul de vopsire , este
necesar să se studieze în detaliu caracteristicile schimbărilor de presiune din vas în timpul
tratamentului termic, pentru a îndeplini î n mod clar cerințele tehnologiei și a elimina
deșeurile de produs.
Pentru i ndustria textila , producția continuă, discretă este tipică, prin urmare cerințele
pentru tipurile și metodele de automatizare a producției de vopsire sunt foarte diverse.
Atunci câ nd se creează sisteme de c ontrol pentru industria textila , este necesar să se
folosească întregul arsenal al teoriei moderne și prac tica controlului automat.
Din păcate, în țara noastră, procesele de vopsire au fost automatizate folosind mijloace
mortal e și fizice în vechite de automatizare. Cu toate acestea, în prezent, senzorii și
dispozitivele unei noi generații au apărut pentru a controla calitatea proceselor care apar în
materiile prime în timpul procesului de vopsire . Cu toate acestea, practicile arată că multe
dintre dispozitivele propuse nu sunt adecvate pentru industria textila sau necesită cercetări
suplimentare pentru a evalua eficiența utilizării în industria textila .
Datorită automatizării proceselor de producție, este posibil să se obțină n u numai o creștere
a cantității de produse, ci și o îmbunătățire a calității acesteia, pentru a scuti personalul de
serviciu de condiții de muncă dăunătoare și dificile și pentru a crește eficiența. mașini și
aparate, să reducă consumul specific de abur, a pă, aer și electricitate, să îmbunătățească
igiena și să crească cultura generală a producției.
Automatizarea procesului poate fi efectuată în diverse moduri, utilizând o varietate de
instrumente de automatizare care diferă în funcție de proprietăți, scop, principiu de
funcționare, design, precizie, fiabilitate și alți indicatori. Dispozitivele automate includ
dispozitive pentru control automat, control automat și automat, alarmă și protecție
automată, interlocking și control automat, precum și controlul pr oducției. Sistemul automat
de control va putea să mențină valoarea parametrului specificat numai dacă este selectată
corectă regulatorul și locația de instala re a elementelor sistemului .
Pentru a alege regulatorul potrivit și setările acestuia, trebuie să cunoașteți propri etățile de
bază ale obiectului de control. Trebuie să fie o înțelegere clară a ca racteristicilor statice și
dinamice ale obiectului de automatizare, care vă permit să evaluați modul în care
parametrul controlat se schimbă în timp și ce factori îi in fluențează schimbarea.
Rezultatele automatizării proceselor de producție vor depinde de măsura în care, în timpul
funcționării, sistemul automat de control aplicat (ACS) îndeplinește cer ințele stabilite
pentru acesta , care includ:

 calitatea normativă;
 posibilitatea obținerii unui mod dat care să asigure o performanță maximă a instalației;
 rentabilitatea introducerii ACS; fiabilitatea și siguranța ACS;
 ușurința întreținerii și capacitatea de a reconfigura rapid sistemul de control la un nou m od
de operare;
 funcționarea corectă a elementelor de automatizare.

ANALIZA PROCESULUI DE VOPSIRE A FIRULUI TEXTIL

1.1 Caracterizare firelor textile
Fibrele textile sunt numite corpuri flexibile , durabile, cu dimensiuni transversale mici,
de lungime limit ată, potrivite pentru fabricarea produselor textile.
Fibrele textile sunt împărțite în două clase: naturale și chimice. În funcție de originea
substanței care formează fibre, fibrele naturale sunt împărțite în trei subclase: origine
vegetală, animală și mi nerală, fibre chimice – în două subclase: artificial și sintetic.
 Fibrele artificiale sunt fibre chimice fabricate din substanțe naturale cu greutate
moleculară ridicată.
 Fibra sintetică este o fibră chimică fabricată din substanțe sintetice cu m asă
moleculară mare.
 Fibrele pot fi elementare și complexe.
 Fibrele complexe constau din fibre elementare legate longitudinal .
Fibrele sunt materia primă pentru fabricarea produselor textile și pot fi utilizate atât în
formă naturală, cât și în amestec. Proprietățile fibrelor afectează procesul tehnologic de
prelucrare a firelor. Prin urmare, este important să se cunoască proprietățile de bază ale
fibrelor și caracteristicile lor: grosimea, lungimea, infiltrarea..

Figura 1 .1 Exempl u de vopsire a firelor cu efect. [1]

1.2 Caracterizarea colorantilor
Colorarea – prima considerație care apare din partea consumatorului atunci când alegeți
o țesătură sau alt produs. Ochiu l uman este capabil să detecteze diferențe mici în
culoarea țesăturii, astfel încât producătorul țesăturii trebuie să asigure uniformitatea
culorii sale. De regulă, proprietatea uniformității este mult mai importantă pentru
colorare decât pentru orice alt tip de finisare chimică. De exemplu, dacă forma
materialului în țesătură este neuniformă, atunci consumatorul nu va observa acest lucru,
deoarece astfel de neregularități nu afectează proprietățile țesăturii, care sunt importante
pentru consumator. Pe de altă parte, chiar și un observator neexperimentat va observa o
colorare neuniformă. În plus, este important ca densitatea culorii în trecerea de la un

lot colorat la altul sa fie cit cu cite mai mici abateri , de oarece la teserea materialelor
diferenț ele de colorare ale îmbrăcămintelor sau alte tesaturi vor fi vizibile . In procesul
de vopsire trebuie luat in consideratie si iluminarea (iluminarea trebue sa fie uniforma
si de aceais culoare

Figura 1.2 Starea fizic a a colorantilor [2]

Colorantii
Coloranții sunt comp uși chimici utilizați pentru schimbareav culorii pentru diferite
materiale, cum ar fi textile, hârtie, blănuri, păr, piele și lemn. Vopsirea este procesul de
colorare a unor materiale din careva motive . Consumul anual de coloranți este de
aproximativ o jumătate de milion de tone; peste două treimi din această sumă este
destinată vopselii textile.
Nitro (AZO) Coloranti .
Grupările azo reprezinta doi atomi de azot, legați printr -o legătură dublă, care fo rmeaza
culoarea la mai mult de jumătate din toti coloranții produși în mod industrial. Grupul
azo -N = N – este un cromogen puternic (sursă de culoare) și prin urmare, coloranții
azoici au de obicei o înaltă capacitate de colorare. Moleculele colorante az otice po t
conține de la una la patru și uneori, mai multe grupări azo.
Monoazo coloranți (un grup azo) sunt cele mai importante, disazo coloranți (două
grupuri azo) sunt al doilea cel mai semnificativ. Grupările azo sunt legate de nucleele
aromatice, de e xemplu benzenul sau naftalenul, care pot conține clor și brom ca
substituenți, precum și grupările nitro, amino și altele. Formula structurală generală a
unui colorant monoazo poate fi scrisă ca A – N = N – B, unde A și (sau) B sunt nuclee
aromatice. Toate coloranții azo sunt compuși sintetici care nu au analogi naturali.
Numărul de molecule teoretic posibile cu g rupuri azo este extrem de mare.
Antrochinon Coloranti .
Prin semnificația lor practică, colora nții antrachinonă sunt mai slabi decit coloranții
azo. Deși coloranții antrachinonă au o culoare mai strălucitoare decât coloranții azo,
aceștia sunt mai scumpi și au o capacitate de colorare mai slabă.

Figura 1.3 Exemplu de coloranti in stare lichida [3]

1.3 Descrierea p rocesul ui de vopsire
Material ele textile sunt vopsite folosind un procedeu continuu sau semi -continuu.
Alegerea metodei de vopsire depinde de tipul de material, natura chimică a fibrei,
dimensiunea lotului ,natura colorantului și cerințele de calitate ale produsului colorat.
Metode d e vopsire
Vopsirea este procesul de schimbare a culori pentru diferite materiale : pânză, piele,
textile, materiale plastice sau alte materiale, care sunt practic rezistente la lumină, frecare
și alte influențe. Vopsirea reprezinta aplicarea unui strat care formează o peliculă solidă
după uscare
Vopsirea a fost cunoscută încă din timpuri străvechi, dezvoltată mai ales în fabricarea
fabricației și după inventarea coloranților organici, care au fost mai ieftini și mai stabili
decât cei naturali .
Unele m ateriale pot fi vopsite într -o baie de vopsea colorantă, substanțe auxiliare și apă;
rata de vopsire este determinată de coeficientul de difuzie al colorantului în fibră (adică
depinde de temperatură, de substanțele auxiliare și de metodele de obținere a u mflării
fibrelor). Alte materiale (de exemplu , piele) pot fi colorate cu dre sing, acizi, pigmenți .
Vopsirea poate fi cu vopsea monocromă sau model ată . V opsire a în mai multe culori este
cea mai populară metodă de vopsire este imprimată .

Pentru vopsire a materialelor fibroa se sunt pregătite baile de colorant care conține
colorant, substanțe auxiliare și apă. Procesul de vopsire constă în imbibarea vopselei in
fibră până când ajunge la e chilibru. Rata de echilibru aculori si rata de vopsire în general,
este determinată de coeficientul de difuzie al vopselei în fibră . Vopsirea poate fi dirijata în
trei moduri: prin creșterea temperaturii, prin introducerea unei anumite tipuri de baie de
vopsire de solvenți organici ,care creează condiții favorabile pentr u vopsirea fibrelor .
Toate aceste metode sunt utilizate pe scară largă pentru intensificarea vopsirii . Vopsirea se
numește netedă, dacă materialul este vopsit în întregime într -o singură culoare și modelat
sau tipărit, dacă este vopsit în mai multe culori .
Vopsirea cu vopsele directe. Coloranții direcți sunt bine solubili în apă, iar în soluții,
împreună cu anionii de substanțe colorante, sunt de asemenea prezente agregate cu un grad
mai mare sau mai mic. Coloranții de acest tip includ coloranții azo. El e sunt utilizate în

principal pentru vopsirea fibrelor celulozice, precum și a fibrelor de mătase, lână și
poliamidă. Colorantul pe fibră este reținut de forțele van der Waals și, aparent, datorită
formării legăturilor de hidrogen. În funcție de intensitat ea dorită a culorii, consumul de
coloranți este de 1 -4% din greutatea fibrei. Până la 20% (în greutate din material) clorură
de sodiu sau sulfat de sodiu este introdus în vopsea pentru vopsire pentru a crește
selectivitatea vopselei din baie și pentru a crește intensitatea culorii. Temperatura optimă în
cazul utiliză rii vopsirii periodice de 70 -90° C. Printr -un procedeu continuu pentru vopsirea
materialului de colorare este impregnat la o temperatură de 90 -95 ° C, soluția de colorare
cu o concentrație de 1 -20 g / l, se introduce in baia zaparno la 102 ° C timp de 60 -90
secunde (pentru intensificarea penetrării colorantului în fibră) și se spală. Pentru o mai
bună colorare a fibrelor și pentru a crește uniformitatea culorii în vopseaua . Este necesar să
se ada uge solvenți organici, cum ar fi etanolaminele, așa -numitele. (10 g / l). Colorarea cu
coloranți direcți nu are o rezistență suficient de ridicată, deci este întărită cu ajutorul unor
preparate speciale.
Vopsirea periodica .
Aparatele cu vopsire periodică s unt cele mai frecvente la vopsirea textilelor. Masa
produselor vopsite dintr -un lot poate ajunge pina la 500 kg. Vopsirea periodică este
denumită uneori vopsirea cu evacuare, deoarece colorantul trece treptat de la baia de
vopsele la material. Produsele semifabricate textile pot fi vopsite în aproape orice stadiu
al transformării lor într -un produs textil. Regula generală este următoarea: cu cât etapa
de vopsire este mai aproape de sfârșitul procesului de vopsire, cu atât există mai multe
oportunități de a alege culoarea produsului și cu atât costul de vopsire este mai mic.
Unele aparate de vopsit cu acțiune periodică functioneaza la temperaturi de până la 100
° C. Dacă cuva de vopsire este ermetizata , atunci prin creșterea presiunii, vopsirea
poate fi e fectuată la temperaturi mai ridicate. Bumbac, nailon, lână și alte materiale
fibroase se vopsesc mai bine la temperaturi de 100 ° C sau mai mici. Poliesterul și alte
fibre sintetice sunt mai bine colorate l a temperaturi de peste 100 ° C.
Există trei tipur i de aparate de vopsire cu acțiune periodică:
1) cu mișcarea produsului;
2) cu circulația colorantului;
3) cu mișcarea produsului și circulația vopselei.
În procesul de vopsire a țesăturilor și articolelor de îmbrăcăminte, de regulă, produsele
sunt mut ate; vopseaua este agitată atunci când materialul vopsit se mișcă. Fibrele, firele
și țesăturile, pot fi vopsite în aparate unde circula colorantul sau si invers unde circula
produsul. Echipamentele de vopsire trebuie să fie rezistente la acizi, alcalii, a lte produse
chimice auxiliare și coloranți. Toate piesele care intră în cont act cu vopseaua sunt de
obicei fabricate din oțel inoxidabil.

1.4 Aparate de vopsire
Aparatele de vopsire sunt predestinate vopsirei firelor si f ibrelor textile naturale si
sintetice.Constructiv majoritatea aparatelor sint voluminoase ocupind o suprafata de
pina 10 m2.Procesul de vopsire este un proces dur cu cerinte special din aceste motive
toate aparatele functioneaza la o presiune de 3 -6 mPa cu temperaturi ridicate d e pina la
130 grade.
Constructiv aparatele sunt confectionate din inox cu grosimi de pina la 50 mm,si au
forma unui butoi cu capac .

a) b)
Figura 1.4 Aparate de vopsire : a) aparat de vopsit Dilmenler HT 600 b) Aparat de vopsit
DFS11

1.5 Aparat de vopsit AKD -U 6
Aparatul de vopsit AKD -U 6 este predestinat pentru vopsirea firelor si benzilor sintetice
si naturale .Constructia aparatului permite efectuarea operatiunilor de vopsire manuale
asigurind o calitate de vopsire buna ,dar cu precizie mica si erori in procesul de vopsire .
Carcasa aparatului este construita din inox si avind un regim la opresiune de Pa si
temperatura de 130 C cu circulatia colorantului in doua directii.Circ ularea colorantului
ste asigurat de o pompa recirculara cu schimbare de directie automata dupa o perioada
stabilita.
Aparatul este construit din :tamburul de vopsire ,vasul de expansiune,sistem de
alimentare cu abur ,sistem de alimentare cu apa,pompele de circulare si de alimentare
,vas de racire ,vasul de vopsire experimentala,sistem de incarcare si de descarcare a firelor
sau benzilor textile,sistem de comanda electric si pneumatic.
Pentru acest tip de aparat a fost prevazut si un sistem de reglare automata a temperaturi in
vasul de vopsire ,controlul presiuni aburului ,controlul si reglarea aerului sub presiune
,comanda de la distanta a sispemului pneumatic ,dirijarea sistemului de inchidere a vasului
de vopsire si scurgerea materialului.
\

Tabela 1. Caracteristicile tehnice :
Denumirea Unitatea
de
masura Cantitatea
Spatiul necesara m2 23,5
Productivi tatea Kg 450
Presiunea de functionare in vasul
de vopsire Pa

Temperatura de functionarea C 130
Inaltimea m 2,650
Adincimea m 2
Presiunea aburului presat
furnizat dispozitivului Pa

Tensiune de alimentare V 380
Masa unității cu alimentator
auto, kg 6763 Kg 6763
pompa de circulație, m3 / h 600-800
Putere instalată motoare
electrice, Kw 61
Consum de aier pentru comanda
/h 1,5

Figura.1.5 Aparatul de vopsit AKD 6 vasul de vopsire si panoul de comanda.
Dimensiuni totale

Lungime 4900
mm
Lățime 3500
mm
înălțime 4120
mm
Adâncime 2500
mm

Figura 1.6 Diagr ama de functionare pentru vopsirea firelor culoare (Nevo Blue)

Figura 1.7 Diagr ama de functionare pentru vopsirea firelor culoare ( Mustard )
1.6 Principiul de functionare
În timpul funcționării, aparatul de vopsire are capacul inchis . La b aza autoclavului există
mai multe supape în care, în funcție de stadiul procesului, este furnizat a burul pentru
încălzirea soluției sau racirea , in dependenta de necesitatitile procesului de vopsire .
Autoclavul de vopsire este conect ată la un sistem de circulație și o pompă de alimenta re ,
un rezervor de rezervă n care este preparată o soluție de vops ire, un rezervor de expansiune
care menține presiunea hidraulică și introduce substanț ele chimice necesare în rezervor de
vopsire .Înainte de începerea lucrului, între 350 și 600 kg de fibre în funcție de tipul lor
(lână, bumbac, chimic) sunt încărcate în coșul aparatului cu o mașină de căpt ușire, se
fixează coșul în aparatul de vopsire, se închide capacul și se umple cu apa . Semnalul că
aparatul este umplut cu apa este considerat a fi apariția unui jet de soluție din conducta
care leagă aparatul de vopsire cu rezervorul de expansiune. După ce aparatul este umplut,
sistemul de circulație este pornit, ceea c e asigură că soluția de vopsire sa se deplaseze prin
coșul central și prin straturile de fibră în spațiul dintre peretele perforat al coșului și
peretele d e margine al aparatului de vopsir e , de unde este alimentat de o pompă
centrifugă. Direcția de circulație poate fi inversată. Circulația bilaterală asigură o colorare
mai uniformă a stratului fibros. Pentru vopsirea la temperaturi de peste 100 ° C (până la
130 ° C), rezervorul de colorant este izolat de la intregul sistem prin deconectarea
rezervorului de expansiune de la sistemul de circulaț ie. La sfârșitul vopsirii, apa reziduală
este drenată î n sistemul de canalizare, iar aparat ul este spălată c u apă caldă și rece. Înainte
de uscare, fibra este introdusa într-o centrifugă. Instalarea coșului în aparat și transferul
fibrei în centrifugă se efectuează printr -un d ispozitiv de ridicare electrică . Pe aparatul
AKD -U este posibil să se vopsească fibrele la temperaturi sub 100 ° C și în interv alul de

100-135 ° C și cu o presiune statică de până la 3 -105 Pa. Toate operațiile de pe dispozitiv
sunt efectuate în mod consecvent, clar, corect, în funcție de un anumit progra m.

Figura 1.8 Schema instalatie de vopsire a firul ui
1)Vas de incarcare colorant
2)Vas de amestec de amestec al vopsitorului
3)Vas de racire
4)Acumulator de suspensie
5)Pompa de recirculare
6) Dozator de suspensie de vopsire
7) Vas de vopsire
8)Vas de expansiune
9)Dozator de emulsie
10)Dozator de em ulsie lucioasa
11)Amestecator
Constructia aparatului AKD -U include un rezervor de colorant , un v as de expansiune , un
răcitor , un rezervor pentru prepararea soluțiil or , o pompă de circulație , o pompă de
alimentare , un dezumidificator .Rezervorul de vopsire este realizat sub forma unui vas
cilindric cu fundul sudat și capacul în mișcare. Ridicarea și coborârea capacului se
efectuează cu ajutorul unui mecanism p neumatic . Capacul este blocat pe cilindru printr -un
dispozitiv baionetă. Un schimbător de căldură tubular este instalat la partea inferioară a
rezervorului pentru a încălzi fluidul. Deasupr a se află conul duzei și se află în centrul
rezervorului. În partea inferioară a rezervorului de vopsire, două duze dirijeaza o pompă
de circulație a aparatului. Pentru a preveni colmatarea schimbătorului de căldură,
conductele și pompele au instalat e filt re.Separat de vasul de vopsire este montat un vas de
expansiune conectat la acesta printr -o conductă de ramificație, proiectată să compenseze
volumul în schimbare al lichidului din aparat în timpul încălzirii și răcirii, precum și să
introducă soluții chim ice în rezervorul de vopsire în timpul procesării. Lichidul care curge

din rezervorul de expansiune este răcit la o temperatură sub 60 ° C într -un răcitor tubular.
În partea superioară a vasului de expansiune este montat un indicator de nivel. În interiorul
vasului de expansiune este montat un comparator cu o capacitate de 80 de litri, destinat să
primească soluția de vopsire .Soluțiile colorante sunt preparate precum și colectate după
utilizare și depozitate într -un rezervor gătit. Pe capac ul acestuia este m ontat un
agitatorului. Arborele agitatorului este vertical cu elice le coborât e în rezervor. soluției din
rezervorul de colorant. Introducerea soluțiilor necesare în procesul de vopsire se realizează
printr -o pompă de alimentare. La sfârșitul procesului , soluția epuizată este drenată în
sistemul de canalizare sau pompată în rezervorul preg ătitor pentru reutilizare , iar
materialul fibros, este comprimat si apoi trece printrun proces de centrifugare . In procesul
de vopsire se asigură reglarea automată și controlul temperaturii soluției în rezervorul de
vopsire , controlul presiunii soluției în sistemul de circulație și presiunea aburii de
detașare, precum și fluxul de aer în aparat pentru a menține sistemul de comandă și pentru
a roti fibrele materialulu i. În plus, este asigurată alimentarea automată a agentului de răcire
cu pompa de circulație I, controlul automat al niv elelor superioare și inferioare ale

Figura 1.9 Schema principiala de functionare pentru aparatul de vopsire AKD -U6

Capaci tatea AKD -U-6 este de 470 kg de lână și respectiv 375 kg de bandă cusută,
productivitatea fiind de 135 kg și 119 kg / h. Performanțele înalte, cu procesare de bună
calitate și costurile relativ scăzute ale energiei electrice, aburului, materialelor chimice ,
confortului și siguranței serviciilor sunt avantajele esențiale ale AKD -U față de alte
dispozitive.
În funcție de materialul textil specific (fibre, fire, tricoturi etc.), dispozitivul este echipat cu
coșuri de diferite modele Firele pot fi vopsite sub f ormă de sculuri, bobine . Echipamentul,

în funcție de tipul produsului intermediar vopsit, diferă semnificativ în ceea ce privește
designul.
În cel mai simplu caz, sculuri de fire sunt atârnate pe tije din oțel inoxidabil sau ceramice
și se scufundă cu tre i sferturi în soluția de colorant .
Principiul de funcționare a mașinii de vopsit și de spălat este faptul că țesătura sub formă
de funie este deplasată constant în baia de vopsire cu ajutorul unui tambur rotativ.

TI -termometru; TE – senzor de temperatură cu semnal de ieșire 4 -20mA; TC – regulator de
temperatură; TIA – afișarea valorii actuale și măsurării temperaturii canalului de alarmă;
TR – înregistrarea temperaturii; PI – manometru indi cator; PE – senzor de presiune cu
semnal de ieșire 4 -20mA; PC – regulator de presiune; PIA – afișarea valorii curente și
alarma canalului de măsurare a presiunii; PR – înregistrarea presiunii; N – traductor
electropneumatic; LE – releu si senzor de nivel a l apei; LS – controlul nivelului apei; LKS –
setați nivelul apei în timp; LIA – afișarea și alarma lipsa de apa .
Schema bloc al vasului de vopsire senzorii montati pe vas

1.7 Sistemele de pompare
Analiza sis temului de pompare :
Alegerea pompei sa realizat în baza caracteristicilor pompei, și anume, a înălțimii de
pompare H, puterii consumate P, randamentului și a înălțimii de absorbție admisibile
NPSH (înălțimea citațională admisibilă) în funcție de debit ul Q pentru viteza constantă
,dupa natura si densitea lichidului de pompare .

Figura 1.9 Sistemul de pompare re circulara
Tabela 2 Specificatiile tehnice :

Tabela.3
Regim de
functio nar
e
pentru sistemul de pompare recircular

Figura 2 Graficul de functionare pentru pompa recirculara

Pompele montate pe aparatul de vopsire sunt speciale cu regim de pompare dur de tip
OXP cu posibilitati de pompare a lichidelor chimice cu temperaturi de pina la 130 ° C
Constructie de tip bloc bloc, cu vibratii si zgomot r edus,cu piesa intermediara si c u
etansare mecanica bidirectionala, inundata fortat, si rotor cu cavitatie redusa.. Carcasa si
Denumire Unitate de
masura
Cantitate
Pompa
recirculara Productivitate
[Q] m3 / h
Inaltimea [H] m 600-700
10-20
Pompa de
alimentare Productivitate
[Q] m3 / h
Inaltimea [H] m 3
10-20

piesa in termediara s unt construite din inox .

Specificatile motoarelor de actionare :
Caracteristicile m otorului pentru pompa recirculara : ВА225М4 55 /1500
Puterea nominală la arbore: Pn=55 kW ;
Tensiunea nominală de fază: U f 380/660 V;
Randamentul nominal : ηn=0.91;
Factorul de putere nominal: cos f N = 0.86;
Turația nominală: nN 1470 rot / min;
Curentul nominal : I n=105 ,5A;
Frecvența n ominală: f N = 50-60 Hz;
Regim de functionare S1
Clasa de izolare infasurari F
Clasa de protective : IP54

Caracteristicile motorului pentru pompa de alimentare : 1,25X -2K-2B

Puterea nominală la arbore: Pn=2.2 kW ;
Tensiunea nominală de fază: U f 220/380 V;
Randamentul nominal : ηn=90,2 ;
Factorul de putere nominal: cos f N = 0.83 ;
Turația nominală: nN 1465 rot / min;
Curentul nominal : I n=4,4A;
Frecvența nominală: f N = 50-60 Hz;
Regim de functionare S1
Clasa de izolare infasurari F
Clasa de pr otective : IP54
Pentru cresterea calitati procesului de vopsire ambele motoare vor fi comandate prin
convertoare de frecventa avantaj vopsirea diferit or tipuri de materiale prin schimbarea
debitului si schimbarea forte de actionare asupra materialului.

Figura2.1 Schema de forta simplificata pentru sistemul de pompare al aparatului de vopsire ACD -U6

In schema de mai sus este reprezenta t sistemul de forta al sistemului de pompare
Pompa A reprezinta pompa recirculara care este comandata de doua contac toare cu
posibilitatea de a schimba directia de rotatie .Pompa B reprezinta pompa de alimentare
cu solutiea pregatita de vopsire

Fugura 2.2 Schema de comanda simplificata pentru sistemul de pompare

Schema de mai sus reprezinta schema partiala al sitemului de pompare avind comanda
semi automata al intregului sistem de pompare .
Tabela 4 Explicatii pentru schema11
Simbol Denumire Destinatie
KM1 Bobina contactor
electromagnetic Conectarea si
deconectarea sursei de
alimentare a pompei de
alimentare cu solutie
de vopsire
KM2 Bobina contactor
electromagnetic Conectarea si
deconectarea sursei de
alimentare a pompei de
recirculare cu directia
centr u spre periferie
KM2 Bobina contactor
electromagnetic Conectarea si
deconectarea sursei de
alimentare a pompei de
recirculare cu directia
periferie spre centru
F5 Contact de
protectie releu
termic Protectia termica a
pompelor
F4 Contact de
protecite s upra
curent Protectia la supra
curenti pentru sistemul
de pompare
S6 Releie de presiune Detector de presiune si
prezenta abur
S7 Releu de presiune Detector de presiune si
prezenta apa
S3 Limitator de cursa Verificarea stari
capacului (Inchis)
S4 Limita tor de cursa Verificarea stari
capacului (Deschis)
S5 Releu de presiune Detector de presiune
aier
Hp1,Ho1 Indicatoare Indicator de stare
pompa de alimentare
Hst1,
Hdr1 Indicatoare Indicator de stare
pompa de alimentare

2 Calcularea puterii necesare p entru sistemul de pompare

Puterea consumata de o pompa o calculam conform formulei;

Unde:
g=9.81m/s2-accelerarea caderii libere;
⍴=1100kg/m3-densitatea lichidului de vopsire ;
Q – debitul pompei;
H – inaltimea de pompare;
ɳp – randamentul pompei ,
ɳM – randamentul transmisiei mecanice
Puterea pompei de recirculare cu debitul Q=60 0m3, inaltimea de pompare H=1 0m, ɳ=0.7
si viteza nominala n=15 00rot/min

Puterea echivalenta a Pompeii: P PE=√∑

∑
≈ 45 kW
Pentru sursa de alimentare tri fazată cu tensiunea nominală impusă (Un=220/380V) puterea
nominală a motorului Рn nu trebuie să fie mai mică ca puterea echivalentă calculată a
pompei PPE dar analizind probabilitatea de folosire a lichidelor cu o densitate mai mare
si o rezistenta mai m are la trecerea solutiei de vopsire prin material prima motorul pentru
pompa recirculara a fost instala cu rezerva (55 KW ) .

Pn≥PPE

Figura 2.3 Caracteristica de functionare a pompei recircular e

Analizind graficul din figura 2 se poate opserva ca pompa recirculare are porniri si opriri
lente in ambele directi pentur modernizarea sistemului de pompare se va monta un
convertor de frecventa .
Avantajele montari convertorului de frecventa :
 Crester ea eficientei energetice
 Micsorarea socurilor de energie electrica in retea
 Micsorarea uzuri mecanice la pompa
 Cresterea calitati procesului de vopsire

Petru alegerea converotului de frecventa si programarea acesutuia se vor calcula citi va
parametri ai motorului asincron

2.1 Calcularea parametrilor motorului electric de la pompa recirculara .
Calcularea c urentul ui nominal statoric de faza

155000104.50A
3 3*380*0.86*0.91n
n
ln nPI
U cos  

Calcularea c urentul ui statoric de pornire.

1   7.7 104.50 804.65ip p nI i I A  

Calcularea p ulsați ei nominală a curentului statoric:

Calcularea vitezei nominala unghiulara a motorului.

π 3.141435150.19 rad / sec30 30nn  

Calculare turatilor sincrona nominala a cimpului invirtitor
n260 1 30001500 rot / mipnf  

Calcularea cupl ului nominal al motorului.

Calcularea alunecarii nominala relative.

Sn

Calcularea c uplului maxim critic a motorului.

3 150.19 450.57 /m m nM m M N m  

Calcularea c uplului de pornire a motorului.

3 150.19 450.57 /p p nM m M N m  

Alegerea convertorului stati de frecventa
Pentru imbunatatitrea calitat i procesului de vopsire si micsorarea uzuri mecanice se va
monta un convertor de frecventa care va comanda pompa principala. Convertorul de
frecventa care ar fi propus este de origine Chineza cu un cost mai redus. Avind
posibilitati de reglare avansate cu caracteristici bune de functionare
Instructiunea de identificare a convertorului de frecventa

Figura 1 Identificarea convertorului de frecventa
Dupa analiza schemei de alegere si dupa calculel e motorului convertorul de
frecventa trebuie sa corespunda urmatorilor parametri :
 Sursa de alimentare 380 V
 Frecventa de functionare 50 -60 Hz
 Curentul de esire : minim 105 A
 Puterea necesara de 55 Kw
 Diapazon de reglare frecventa 0 – 70 Hz
Reiesind u rmatorilor parametri necesari converorul va fi : PI911b55G3
1.1 Programare :
Anlizind procesul de functionare se vor probrama citi va parametri :
 Acceleratia 20 sec (par.F013)
 Deacceleratia 20 sec (par.F014)
 Fregenta maximala 50 Hz (F019)
 Fregenta maxima la 50 Hz (F018)
 Modul de comanda terminal +Rs485 (par.F1.04)
 Mod reglare turatii AI1 +AI2 (par F2.02)
 Puterea motorului 55 kw (par.b0.2)
 Curentul motorului (par.b0.3)
 Numaru de perechi de poli 2 (par.b0.4)
 Turatiile motorului 14560 (par.b0.5)
 Tensiunea de alimentare 380 (par.b0.1)
 Verificarea automata a rezistentelor infasurarilor motorului (par.b0.11

Instalarea
Convertorul de frecvență trebuie să fie instalat prin fixarea pe perete panoului încăpere cu
o capacitate corespunzătoare de ventilație, cu spațiu suficient între el și obiectele adiacente
sau amortizorul (pereții) care o înconjoară, așa cum se arată în figura de mai jos.

Figura 2 Norme de asamblare

Simularea sistemului de pompar e comandat prin convertor static de frecventa

Simulind sistemul de pompare se vor analiza citeva puncte :
 Analiza motorului de actionare sub diferite sarcini;
 Analiza tensiunii si curentului de la sursa;
 Analiza tensiuni redresate;
 Viteza motorului;
 Cuplul de sarcina la pornire si in functionare;
 Curentii statorici;
 Curentul si tensiunea la bornele motorului;

Schema topologica de comanda a sistemului de pompare efectuat in programul matlab

In schema de mai sus sunt reprezentate :
Sursa de al imentare curent alternativ cu tensiunea de esire : 380 V
Bloc de masurare curentului si tensiuni la esire din sursa
Redresor necomandat
Voltmetru de masurare tensiuni de curent continu

IGBT Modul
Motor asincron : 55kW
Bloc de comanda IGBT
Pentru mics orarea timpului de calcul a parametrilor motorului asincron sa decurs la metoda de
calcul automata din programul de simulare matlab

Procedura de calcul a parametrilor motorului asincron

a)Diagrama fazoriala de la sursa de cure nt alternativ b)Analiza curentului de la sursa de alimentare

Diagrama tensiunei redresate

Pentru ca datele sa fie mai reale sa exclus sistemul de compensare pentru ca in mod real la
redresarea curentului si adaugarea sistemului de compensare tensiunea redresata nu va fi ideala
chear daca ar fi montat un sistem aditional de compensare .

Diagrama cuplului si viteza unghiulara

Curentul si tensiun ea la bornele motorului

Diabrama curentilor pe infasurarile statorice

Programul de simulare a fost dat la egzecutie pe o perioada de 20 de secunde cu
schimbarea directiei dupa 10 sec .Dupa efectuarea simulari sa depistat ca sarci na
maximala admisibila reprez inta 290 Nm/s2
Dupa formula de calcul de mai sus puterea echivalenta a pompei reprezina 45 kW
transformind in cuplu ar fi egal cu aproximativ 2 50 Nm/s2 .Drep urmare motorul de
actionarea or functiona la 80% sub sarcina.

Pentr u sistemul de recirculare se preconizeaza comanda automata /manuala comanda
automata reprezinta conectarea bornelor de comanda a convertorului de frecventa la blocul
automat destinat pentru dirijarea intregului proces de vopsire (comanda convertorului d e

frecven ta folosind esirea RS485 de la terminalul convertorului .Dar pentru situati
exceptionale si pentru posibilitati de experimentare se va efectua si schema de comanda
manuala .Care este reprezentata in f igura de mai jos

QTR – cantitatea de căldură transferată în autoclavă; Q AP – cantitatea de căldură transferată la agentul de răcire (apă) în
autoclavă; Q P – cantitatea de căldură transferată firului textil ; Q C – cantitatea de căldură transferată corpului
(pereților) autocla vului.
Figura 2.1 – Schema de transfer de căldură într -o autoclavă, în funcție de tipul de recipiente termice
luate în considerare

QAP – cantitatea de căldură transferată la agentul de răcire (apă) în autoclavă; Q P – cantitatea de căldură
transf erată firului textil; Q k – cantitatea de căldură transmisă corpului autoclavului; mV – masa de apă în
autoclavă;M p – greutate firului; M aut- greutatea corporală a autoclavului; C sap- căldură specifică pentru apă;
Csp.- capacitatea specifică de căldurăa firu lui textil ; C ot- căldură specifică caroserie din oțel; z – cursa
pistonului de reglare corespunzător supapă (actuator); Φapa- fluxul de masă de apă rece; Φabur- debitul de
masă a aburului; Φevac – debit masic de vapori prin supapă de evacuare; Φaer – debitul de aer masic.
Figura 2.2 – Schema de proiectare a unei autoclave verticale cu contra presiune .

O diagramă bloc a unui model de simulare a procesului de vopsire cu apă încălzită cu
abur este prezentată în de mai jos .
Pabur- presiunea aburului autostrăzi, MPa; Par- presiunea în rețeaua de apă rece, MPa;
Pame -presiune în conducta de descărcare a amestecului de abur / aer, MPa; Paer-
presiunea în conducte de alimentare cu aer, MPa; DAD – dispozitiv de acționare cu
diafragmă (supapă de control); X – semnal de control al servomotorului;
Φabur – debitul d e masă a aburului, kg / s;gX – debitu l de masă al apei reci, kg / s; Φevac –
debitul de masă de vapori p rin supapa de evacuare, kg / s; Φaermas -debitul de aer masic,
kg / s; Pv – presiunea de vapori în autoclavă, Tapa- temperatura apei în autoclav, oC; Tfir-
temperatura fir , oC; Tcar- temperatura ca rcasei autoclavei , oC;Ptotala – presiunea totală în
autoclavă, Pa;T amb- temperatura ambiantă, oC;Tav- temperatura în autoclavă, oC.

Figura 2.3 – Diagrama bloc a modelului procesului de vopsire a firelor textile în
autoclavă

2.1.1 Descrierea matematică a procesului de schimbare a temperaturii în
autoclavă

Ecuația de echilibrul energiei termice într -o autoclavă la vopsirea firelor textile în apă
încălzită cu abur pentru un interval de timp infinit de mic dt are forma [8]:
in
int intT T T Tap
ap aprece amevap ar
par aparece p p s ec fir car apa specdQ Q Q m Tdt        

Unde:
r
abur
– debitul masic al aburului prin supapa de control, kg / s;
aparece
– debitul masic de a pă rece p rin supapa de control,
amevap
– debitul masic al amestecului de vapori și aer prin scurgere la supape, kg / s;
firQ
– fluxul de căldură în firul textil , J / s;
specQ
– fluxul de căldură în corpul autoclavului, J / s;
carQ
– pierderile termice ale corpului autoclavului, j / s;
intTap
– temperatura apei în autoclav, ° C;
Taprece
– temperatura apei reci, ° C;
inTapd
-este creș terea temperaturii mediului de încălzire în timpul dt;
r -este căldura specifică de vaporizare, J/ kg;
Tspec – este căldura specifică a apei, J / (kg ° C);
apam
– masa de apă în autoclav, kg.

Cantitatea de caldurace ce trece prin ce ntrul autoclavului :
fir trans fir fira S T

transa
– coeficientul de transfer al căldurii pe apă, J / (m2 cu °C);
firS
-este suprafața suprafețelor cadei cu fir , m2;
firT
– temperatura firulu i , °C.
Căldură direcționată către corpul autoclavului:

k AO AV cara S T

Unde:
AOa
– coeficientul de transfer al căldurii oțel -apă, J / (m2 s °C);
AVS
-este suprafața corpului autoclavului, m2;
carT
– temperatura corpului autoclavului, °C.

Căldură direcționată in afara autoclavului:
dir AM AV car meda S T T

Unde:
AMa
– coeficientul de transfer al căldurii oțel -aer, J / (m2 s °C);
medT
– temperatura ambiantă, °C.

Creșterea temperaturii firului :
fir
fir
fir firTdTmc

Unde:

fir dT
-este creșterea temperaturii firului , °C;

firm-este masa firului , kg;
firc
– capacitatea specifică de căldură a firului , J / (kg °C ).

Creșterea temperaturii corpului autoclavului:
car k
carcas
car carTd T dtmc

Unde:

carcas dT
-este creșterea temperaturii corpului autoclavului, °C;
carm
– este masa corpului autoclavului, kg;
ck -este capacitatea specifică de căldură a corpului de oțel al autoclavului, J / (kg °C).

Luând în considerare ipotezele de mai sus, pe baza ecuației (2.1) a balanței energiei
termice într -o autoclavă în timpul sterilizării alimentelor conservate în apă, a fost
dezvoltată o diagramă bloc a canalului de control al temperaturii (Figura 2.4).

Tabelul 2.1 – valorile numerice ale constantelor din schema structurală
Denumirea constantelor simbol Unitate de
masura Unitate
Temperatura Initiala
Tinit оС 75
Temperarua apei reci Taparece оС 20
Temperature initiala afirului
Tinf оС 70
Temperatura mediului ambiant
Tmed оС 25
Temperatura carcasei autoclavei
Tcarcas оС 25
Suprafata firului textile Sfir M2 38,7
Suprafata carcasei autoclavei Sc M2 8,4
Greutatea apei din autoclav mapa Kg 1160
Greutatea firului mfir Kg 461,1
Greutatea carcasusui autoclavului Mcarcas Kg 1210
Caldura specifica a apei Cspec J/(Kg оС) 4190

Capacitatea specifica de caldura afirului
textile Сspecf ir J/(Kg оС) 3680
Capacitatea specifică de căldură a oțelului
сot J/(Kg оС) 480
Coeficie ntul de transfer de căldură al
firului si apei
FAa
J/(m2c оС)) 1450
Coeficie ntul de transfer de căldură al
oteluilui si apei
APa
J/(m2c оС) 200
Coeficientul de transfer al căldurii oțel –
aerul
AOa
J/(m2c оС) 10,79
Căldura specifică de vaporizare r J/Kg 2260000

Figura – Diagrama bloc a canalului de control al temperaturii în autoclavă

Descrierea matematică a procesului de schimbare a presiunii în autoclavă

Presiunea din autoclav este determinată de trei componente: presiunea parțială a
vaporilor saturați de apă, presiunea parțială a aerului și presiunea coloanei de apă.
Ultima component ă este variabilă în înălțimea dispozitivului și la locul senzorilor este
neglijabilă, deci influența sa nu este luată în considerare. Presiunea din autoclavul P AVT,
PA poate fi calculată prin formula [19]:
avt abur aer P P P

Unde:
aburP
– presiunea aburului saturat, Pa;
aerP
– presiunea parțială a aerului, Pa ;

Presiunea parțială a vaporilor saturați de apă este dependentă de temperatură. Prin
urmare, cunoscând temperatura mediului de lucru în autocl avă, valoarea sa poate fi
determinată din curba de saturație a curbei de saturație [67] utilizând tabela de stare de
saturație. Polinomul obținut prin metoda celor mai mici pătrate, care aproximează
această dependență în intervalul de la 0 la 130 ° С, cu o precizie de 197 Pa, are forma:

4320.001 0.069 5.794 24.929 757.749aburP    

Presiunea parțială a aerului este formulata in baza legii lui Mendeleev -Clapeyron:

273aer AVT
aer
aerM R TPV
,
Unde :
aerM
– masa de aer în autoclav, kg;
aerV
= 0,25 m3 – volumul i nițial de aer în autoclavă, m3;
AVTT
– temperatura în autoclavă, ° C;
R = 286 J / (kg K) este constanta de gaz.

Constanta gazului R este o constantă fizică, care pentru fiecare gaz are o valoare bine
definită, în funcție de natura gazului și independentă de starea sa.
Masa aerului în dinamică:
()aer aer amevapdm

Unde :
aer
– debitul de masă de aer prin supapa de control, kg/s
Creșterea presiunii parțiale a aerului, Pa:
()273aer amevap
aer AVT
aerdm R T dtV

Materialul p rezentat vă permite să fie posibi elaborarea diagrama bloc prezentată în
figura 2.4 și sa luat in în considerare efectul presiunii asupra comportamentului
sistemului studiat (figura 2.5).

Figura 2.5 – Diagra ma bloc a reglării temperaturii și presiunii în autoclavă

2.2 Modelarea matematică a procesului de schimbare a temper aturii și presiunii în
autoclav

Parametrii de intrare pentru controlul temperaturii și presiunii în schema structurală
(Figura 2.5) sunt consumul de amestec de abur, apă, aer și abur -aer. Pentru a regla
debitul de masă din conductă, se va regla supapa de control.
Alegerea tipului de comandă (supapa de comandă, supapa de comandă etc.) este
determinată de scopul acesteia. Pentru controlul co ntinuu al debitului mediului pentru a
schimba parametrii temperaturii și presiunii în autoclave, se folosesc supape cu un
singur loc (cu două locuri) cu dispozitiv de acționare cu diafragmă pneumatică (MIM).
Debitul mediului controlat variază în funcție de semnalul de la dispozitivul de comandă.
Controlul debitului are loc prin modificarea gradului de deschidere a secțiunii
transversale. Zona deschisă depinde de poziția pistonului în raport cu diametrul treceri .
Poziția pistonului este determinată de poziți a de echilibru a sistemului supapă mobilă –
MIM. Echilibrul sistemului este creat în momentul egalității forței de la presiunea

aerului de pe membrană și forța arcului. Forța caracteristică a arcului are o dependență
liniară de gradul de compresiune (depla sarea relativă a arcului). Mișcarea pistonului are
loc proporțional cu presiunea aerului de pe membrană, dacă nu țineți cont de efectul
unei nelinearități nesemnificative a unor parametri ai arcului și membranei. Profilul
pistonului asigură schimbarea debi tului de la valoarea minimă la cea maximă. Supapele
cu design normal închis sunt utilizate pentru autoclave.
Schimbarea capacității se realizează prin mutarea porțiunii mobile numata poarta .
Suprafața de curgere a reg ulatorului este formată între carcasa și poarta. Carcasa este o
parte inelară fixă a regulatorului.
Si este comandata de un dispozitiv de poziționare electropneumatic cu un semnal
electric de intrare de comandă de 4 -20 mA este instalat pe servomotoare pneumatice și
servește la conversia semn alului de comandă într -o forță de acționare pneumatică. În
plus, poziționerul de pe supapa de comandă reduce nepotrivirea semnalului de comandă
și a acțiunii de comandă . Senzorul de poziție furnizează informații despre poziția
elementului de ieșire al ser vomotorului, care este legata cu poarta regulatorului.
Pentru autoclave, servomotoarele pneumatice sunt cele mai eficiente, deoarece pot
asigura o schimbare rapidă de la o stare de funcționare la o poziție de siguranță,
etanșeitate constantă și sensibilita te ridicată la un semnal de comandă. Supapa de
comandă împreună cu dispozitivul de acționare pneumatic și dispozitivul de poziționare
electropneumatică formează un circuit de comandă, subordonat dispozitivului de
comandă al întregului proces.

Posibilitat ea de scurgere este determinată de debitul volumetric al fluidului m3/h cu
densitatea mediul ui (pentru apă egală cu 1000 kg/ m3), trecută de regulator cu o cădere
de presiune de 1 kg *s/cm2. Valoarea curentă de transfer la o valoare dată a cursei (în
procent e) este indicată de indicele corespunzător.

În autoclave, este mai convenabil să se utilizeze supape cu un singur bloc de comandă
cu o caracteristică de curgere liniară. Această caracteristică este cea mai frecvent
utilizată în producția de reglementare a proceselor tehnologice. Caracteristica de
transfer liniar asigură o creștere a debitului proporțional cu mișcarea obturatorului.
Caracteristică de funcționare determină dependența debitului în condițiile de lucru la
mișcarea obturatorului. Acesta este mo dul în care se exercită controlul asupra întregului
domeniu de funcționare al reglementării
Caracteristica liniară este utilizată cu o scădere constantă a presiunii în condiții de
încărcare.

Debitul de masă al mediului (apă, abur, aer și îndepărtarea am estecului de aer -vapori
din autoclavă) prin dispozitivul pneumatic de acționare cu un singur loc este definit ca
:[27]
sup sup 2 ( )subpap apa apa m aut S P P   

Unde:
subpap
– debitul masic al mediului prin regulator, kg / s;
supapa
– coeficientul de deb it al supapei (0,5 -0,7) [23];

conducP- presiunea în conductă, Pa;
autP
– presiunea în autoclav, Pa;

– densitatea medie, kg / m3;
2
2 0
00
max
sup3.14
4apaXdddX
S   
– suprafata de contact
0d
– diametrul găurii de alimentatare cu aer mm;
Xmax – cursul maxim al regulatorului ,%;
X- este cursu l de deplasare alregulatorului ,%.

Densitatea diferitelor medii sub care vor functiona reg ulatoarele de dozare :

abur =2,163 kg/m3 – densitatea aburului, kg / m3;
apa
=1000 kg/m3 – densitatea apei, kg / m3;
aier
= 1.2 kg/m3 – densitatea aerului, kg / m3.
Cu ajutoru l formulelor (2.12), este posibil să se calculeze debitul masic maxim pentru
toate conductele : abur, apă, aer și linia de scurgere a amestecului de colorant de vapori
și aer.
Fluxul de abur care trece prin supapa deschisa la maxim :
23.14 0.50.7 2 2.163 (40000 0) 1.8 /4abur kg s   

Flux de apa rece care tre ce rin supapa deschisa la maxim :

23.14 0.50.7 2 1000 (40000 0) 38.856 /4abur kg s   

Flux de aier care tre ce rin supapa deschisa la maxim :

23.14 0.50.7 2 1.2 (40000 0) 1.34 /4abur kg s   

Fluxul de apa,colorant si suspensii auxeliare cu o supapă complet deschisă maxim la
scurgere :
23.14 0.50.7 2 1200 (40000 0) 45.24 /4abur kg s   

Schema de simulare cu valorile numerice ale constantelor substituite în ea este
prezentată în Anexa A (Figura A.1).
În prezent, unul dintre cele mai puternice instrumente de cunoaștere, analiză și
proiectare, pe care spec ialiștii care sunt responsabili pentru dezvoltarea și funcționarea
proceselor și producției tehnologice complexe, au fost simularea pe calculator.
Simularea computerizată poate îmbunătăți în mod semnificativ eficiența cercetării,
datorită reducerii semnifi cative a timpului și a costurilor materialelor. Esența
metodologiei de simulare pe calculator este înlocuirea obiectului tehnologic original cu

un model matematic și studierea modelului cu ajutorul algoritmilor computaționali
implementați pe computere.
Sistemul de simulare pe calculator Matlab cu pachetul Simulink a fost utilizat ca mediu
pentru implementarea modelului canalului de control al temperaturii și presiunii . Acest
mediu matematic, descris în [84], permite construirea de modele struct urale și de
simulare a sistemelor automate de control pentru procese tehnologice și obiecte.
Modelul procesului de creștere, stabilizare și evacuare a temperaturii și presiunii într -o
autoclavă atunci când aburul, apa și aerul sunt furnizate din conducta cu presiune
constantă și amestecul de vapori și aer este implementat în mediul software Simuli nk,
prezentat în Figura 2.7.
Alocarea semnalelor de intrare și ieșire pentru modelul canalului de control al
temperaturii și presiunii în Simulink este descrisă în Tabelul 2.2.
Adecvarea modelului matematic al procesului de vopsirea firelor textile pentru
rezolvarea problemelor cercetării imitaționale, precum și a problemelor de control
automat, este în mare parte determinată de precizia predicției modelului matematic al
parametrilor procesului. Particularitatea modelului matematic al procesului de vopsire a
firelor textile (figura 2.7) constă în aceea că constă în două modele matematice
interdependente ale proceselor individuale. Complexitatea modelului matematic
necesită elaborarea unei metode speciale pentru identificarea sa.

Tabelul 2.2 – Parametrii de intrare și ieșire indicatiile din model matlab (figura 2.7)

Bloc de
distributi Descriere
bloc Transmitere parametru Unitate de
masura
Step Generator de
semnale in
trepte Procentul de deschidere a
supapei de abur %
Step2 Generator de
semnale in trepte Procentul de inchidere a
supapei de abur amagistralei %
Step3 Generator de
semnale in
trepte Procentul de deschidere
a supapei de apa rece %
Step4 Generator de
semnale in
trepte Procentul de inchidere a
supapei de alimentare
cu apa rece din
magistral a %
Step5 Generator de
semnale in
trepte Procentul de deschidere a
supapei de scurgere %

Step6 Generator de
semnale in
trepte Procentul de inchidere a
supapei de scurgere %
Step7 Generator de
semnale in
trepte Procentul de deschidere a
supapei de alimentare cu aer
comprimat %
Step8 Generator de
semnale in
trepte Procentul de inchidere a
supapei de alimentare cu
aier copmrimat din
magistral a %
Scope1 Oscilograf Afișarea temperaturii apei, a
firelor și a carcasei
autoclavei
oC
Scope2 Oscilograf Afișarea presiuni apei, in
interiorul autoclavei Pa

Pentru studiul de simulare a efectului parametrilor regimului și a condițiilor de operare
pe parametrii de calitate ai procesului de sterilizare a produselor alimentare conservate,
precum și soluții de proces sarcini de control de steriliza re într -o gamă largă de
perturbații necesită un model matematic al procesului (Figura 2.7), adecvate pentru
procesele sale de -a lungul întregii game de posibile moduri de operare .
Deoarece simularea canalului de control al temperaturii și presiunii în Sim ulink (Figura
2.7) a fost destul de greoaie și nu este convenabilă pentru utilizarea ulterioară în sinteza
sistemului de control, se propune integrarea acestuia în subsistemul Simulink.
Subsistemul este un fragment al modelului Simulink, proiectat ca unita te separată.
Utilizarea subsistemelor în compilarea unui model are următoarele aspecte pozitive
[84]:
scade numărul de blocuri afișate simultan pe ecranul monitorului, ceea ce vă
permite să afișați pe deplin modelul, facilitând percepția acestuia;
manufacturabilitatea modelului este îmbunătățită prin crearea și depanarea
fragmentelor sale separat;
crearea de biblioteci personalizate cu includerea propriilor instrumente de referință
în model;
Se permite sincronizarea subsi stemelor paralele.
Pentru a crea un element în model ca un subsistem, un fragment al modelului este
selectat și combinat într -un subsistem, iar intrările și ieșirile elementului sunt furnizate
împreună cu porturile corespunzătoare. Un model al procesului d e reglare a temperaturii
și a presiunii într -o autoclavă, conceput ca un subsistem Simulink, este prezentat în
Figura 2.8. Scopul porturilor de intrare și de ieșire ale subsistemului este descris în
Tabelul 2.3.

Figura 2.8 – Modelul procesului tehnologic de reglare a temperaturii și a presiunii în autoclavă
sub forma subsistemului Simulink (subsistem

Tabelul 2.3 – Parametrii de intrare și ieșire din subsistem
Definire canal Descriere canal Parametru reglabil Unitatea de
masura
In1 Canal de ridicare
temperatura Semnal de reglare a cantitatii de abur
in autoclav %
In2 Canal de racire Semnal de reglare a cantitatii de apa
rece in autoclav %
In3 Canal de coborire
presiunea Semna l de control al amestecului din
autoclav
%
In4 Canal de ridicare
presiune Semnal de reglare presiunea prin
reglarea aierului comprimat %
Out1 Canal de ajustare
temperatura Temperatura in autoclav oC
Out2 Canal d e ajustare
presiune Presiunea inautoclav Pа

Pentru a reflecta modelul complet al procesului tehnologic de reglare a temperaturii și
presiunii într -o autoclavă cu ajutorul unui sistem automat de comandă, este necesar să se
țină seama de proprietățile dinamice ale dispozitivelor de acționare, care în cazul nostru
sunt elemente de acționare cu membrană (MIM) cu pozitionare electropneu matică
(EPP).
O conexiune care reflectă proprietățile dinamice ale dispozitivelor executive este
propusă a fi aranjată și sub forma unui subsistem (Figura 2.9), și o numim MIM1,
MIM2, MIM3 și MIM4.

Figura 2.9 – Modelul ac tuatorului membranar sub forma subsistemului Simulink (MIM)

În modelul nostru, servomotoarele sunt reprezentate de conectarea în serie a două unități
inerțiale cu o valoare unitară a constantei de timp și a coeficientului de transmisie,
timpul de întârziere netă fiind de 0,1 s. Ca urmare, servomotorul va avea un răspuns
dinamic în formă de S cu o zonă moartă.
Dinamica actuatorului este semnificativ afectată de calitatea lubrifiantului în unitățile de
frecare, de gradul de strângere a glandei regulatorului și , în plus, proprietățile dinamice
ale MIM în timpul funcționării sale pot varia destul de semnificativ datorită
compresibilității aerului.
Timpul efectiv al cursei totale a corpului de ieșire al servomotorului este egal cu timpul
în care corpul de ieșire f ace o mișcare egală cu valoarea cursei totale a corpului de
reglementare.

2.3 Identificarea și verificarea adecvării modelului matematic
Necesitatea aplicării metodelor de sinteză a sistemelor de control se explică prin faptul
că, odată cu realizarea unei ca lități înalte a sistemului de control, este necesară
distribuirea optimă a funcțiilor între piesele sale soft ware și hardware pentru a minimiza
costurile hardware care determină în principal costul sistemului. De aceea, dezvoltarea
unui algoritm de control este adesea realizată cu ajutorul modelării si simulării, care este
relevantă pentru utilizarea în acele obiecte, a căror descriere analitică este dificilă.
Există trei tipuri de sisteme de simulare [19]:
 primul tip se bazează pe utilizarea unui sis tem real de control și a modelului
fizic al obiectului;
 al doilea tip se bazează pe un sistem real de control și pe un model
matematic al obiectului;
 tipul al treilea se bazează pe modelul sistemului de control și pe modelul
matematic al obiectului.
Evident, la prima etapă de proiectare, modelul de simulare de tip 3 este cel mai eficient.
Eficacitatea acestui model este determinată de următoarele caracteristici:
– afișarea stării sistemului de co ntrol și a obiectului în timpul proce s;
– scalarea în ti mp, care vă permite să creșteți intensitatea cercetării;
– flexibilitate, implicând posibilitatea schimbării parametrilor sistemului de control și
a influențelor perturbatoare în studiul proceselor care apar în model.
Cu to ate acestea, este demn de remarcat faptul că în sistemul de simulare a celui de -al
treilea tip este dificil să se țină seama de particularitățile sistemului de control în timp
real, determinate de tehnicile caracteristicile software -ului și hardware -ului sistemului,
ceea ce va necesita o depanare suplimentară a sistemului de control la obiectul de
automatizare [58].
Una dintre metodele principale destul de simple și accesibile de a evalua un mo del de
simulare este evaluarea acestuia, prin care s e verifică corespondența dintre
comportamentul modelului și obiectul real folosind diferite criterii. Scopul
implementării sale este să se asigure că modelul se comportă conform intenției, să tragă
concluzii pe baza datelor obținute prin modelare. Pentru a ceasta, este necesar să existe
informații despre proprietățile și comportamentul obiectului sau ale părților componente
ale acestuia.

Atunci când se evaluează modelul , este nevoie de teste de producție experimentală, ceea
ce este destu l de dificil. În plus, atunci când se evaluează modelul, este necesar să se
țină seama de faptul că autoclavele diferite au modele diferite de dispozitive de
acționare, chiar și pentru valvele de același tip, caracteristicile statice și dinamice pot
varia foarte mult. Nivelurile de presiune din conductele de alimentare cu abur, apă și
aer, precum și temperaturile aburului de încălzire și a apei de răcire pot varia
semnificativ.
Încărcarea de căldură a autoclavului este variabilă datorită diferitelor pro prietăți
dinamice ale produselor sterilizate, gradului de încărcare a aparatului, tipului de mediu
de lucru în sterilizator și volumului său în funcție de mărimea containerului și de
metoda de plasare a cutiilor în coș. Proiectele de autoclave sunt, de ase menea, variate.
Această circumstanță este importantă, deoarece sistemul de control automat al
procesului de sterilizare dezvoltat pe baza autoclavului B6 -KAV -2 se presupune a fi
extins la o serie de obiecte tehnologice similare.
Pentru un model de simulare, utilitatea funcțională și fiabilitatea sunt importante [67].
Prin urmare, testul modelului dezvoltat va fi realizat prin simularea unor procese
elementare, care pot fi reproduse în instalație în condiții de producție, cu costur i
minime. Obținut experimental

rezultatele vor fi comparate cu rezultatele simulării. Dacă rezultatele nu se potrivesc, se
ajustează structura și parametrii modelului de simulare.
Datele experimentale au fost obținute de la o autoclavă a mărcii B6 -KAV -2 la fabrica de
produse alimentare Rosinka (Yaransk, regiunea Kirov). În graficele prezentate, datele
obținute experimental sunt marcate cu simbolurile punctului "°". Rezultatele simulării
sunt afișate în linii solide.
Figura 2.10 prezintă un grafic al schim bării temperaturii în autoclavă atunci când se
aplică acțiuni de control prin canalele de alimentare cu abur și apă rece pentru cazul în
care 2 grile umplute cu un RMS de capacitate de 0,5 litri sunt încărcate în autoclavă
(căsătoria a fost utilizată în ex periment). În experimentul folosit conserve "Vinete".
Numărul de cutii dintr -o rețea este de 870 bucăți. Temperatura inițială a cutiilor cu
produsul este de 70 oС. Temperatura inițială a apei în autoclavă este de 75 oC.
Temperatura corpului autoclavului și a mediului este de 25 oC. Presiunea din conducta
de aburi și conducta de apă rece la momentul experimentului a fost de 4 kPa.
Creșterea și căderea de presiune care apar în aparat în același timp se reflectă în graficul
din fig. 2.11.
Creșterea presiunii î n aparat în timpul alimentării cu aer comprimat, precum și scăderea
presiunii atunci când supapa de scurgere este deschisă de la o valoare inițială de 4 kPa,
este ilustrată de graficul prezentat în figura 2.12. Presiunea aerului comprimat în linia
principa lă

Sistemul automat de dozare

La momentul actual cea mai mare problema in procesul de vopsire a fibrelor textile
reprezinta sistem ul de dozare cu substante chimice .In mod real in procesul de vopsire
operatorul este nevoit sa adauge manual substantele necesare pentru a prepara solutia
de vopsire . Substantele se adauga dupa reteta de vopsire cu precizarea cantitati ,deci
apar erro ri la dozare prin adaugarea ne corespunzatoare dozelor sau erori de timp
intirzierea la adaugarea solutiilor de vopsire .Daca dozarea nu sa e fectuoat conform
cerintelor sunt posibile modificari de calitate (calitatea vopsiri ne corespunzatoare
normelor ,e roare de culoare ).
Lista substantelor de adaos:
 Acid Acetic
 Peroxid 35
 Tubotex OW
 Bematin 998
 Lyogen W

 Kemasoft ASM
 Amoniac Sarabid DLO
 Tripolifosfat de natriu
 Lavan WW
 Detergent

Majoritatea substantelor enumerate mai sus se afla in stare lichida sau dizolvanta si se
adauga dupa reteta :
Procesul de vopsire in culoarea Grey0407 folosind ca materie prima lina naturala :
Tubotex OW =6 litri Lawan=6 litri Peroxid 35 =40 litri Bematin =6 litri

In procesul de vopsire suma tuturor subst antelor nec esare reprezinta :10 substante
Colorantii necesari se vor adauga manual intr -un rezervorul separat.
Pentru realizarea sistemului de dozare automata se vor monta 11 rezervoare cu volume
diferite de la 200 litri pina la 500 litri. Rezervoarele vor fi mont ate la o inaltime de la 4 –
6 metri dea supra aparatelor de vopsit.
Statia de dozare include urmatoarele elemente :
 Contor de lichide cu alimentare in 24 V si borne de esire RS 485 .
 Supapă de blocare .
 Bloc de comanda
Specificatii tehnice :
Compoziția doz ării sistemelor automate (stație) a reactivilor include următoarele
componente și elemente:

Contorul de apă "Pulsar" cu ieșire digitală și radio este echipat cu protecție împotriva
câmpului magnetic extern în conformitate cu EN 14154 -3;
Avantajele folosir i acestui contor :
 Adaptat să lucreze ca parte a sistemului de contabilitate energetică automată
"Pulsar";
 Protecție antimagnetică;
 Abilitatea de a determina direcția fluxului;
 Posibilitatea recuperării datelor wireless;
 Abilitatea de a citi date pe inter fața RS485;
 Precizia măsurătorilor la instalarea orizontală și verticală;
 Rezistența la suprapresiune;
Specificatii tehnice :
Diametrul tevilor de
conectare 25 mm
Clasa metrologica
:P50193 Montare
verticala
A Monta re
orizontala
B
Qmin 0.10 0.05
Qt 0.25 0.2

Qn 2.5 2.5
Qmax 5.0 5.0
Sensibilitatea 0.3 0.15
Presiunea nominala 1MPa
Presiunea testata 1.6 MPa
Eroarea admisibila
In diapazonul Q min pina la
Qt 5%
Eroarea admisibila
In diapazonul Q mt pina la
Qmax 2%
Temperatura de
functionare 40 – 90 *C
Greutatea/impuls 1 litru pe impuls

Supapa de comanda reprezinta
Supapa electromagnetică a acțiunii in directe, tip E107 – supapă cu reactie la deschidere
normală, cu două căi, cu diafragmă controlată serv omotor . Dimensiunile atașamentelor
sunt disponibile de la 1/4 "G (BSP) la 3" G (BSP).

Carcasa și capacul superior sunt realizate din alamă. Tubul de armare este fabricat din
oțel inoxidabil, armătura (pistonul) și armătura fixă (miezul) sunt realizate din oțel
inoxidabil magnetic, arcul de revenire al arcului și arcul de închidere cu membrană sunt
din oțel inoxidabil.

Pentru diafragmă, ACL oferă următoarea selecție de materiale de etanșare: NBR
( nitril), FPM (FKM) și EPDM. N itrilul este potrivit pen tru utilizare cu aer (până la 70 °
C), apă (până la 90 ° C), motorină și alte produse petroliere; FPM – mediu vid și
mineral; EPDM este adecvat pentru lichide pe bază de apă, apă fierbinte (abur până la
140 ° C) și fluide pe bază de glicol.

Presiunea mini mă este de 0,15 bari, presiunea maximă admisă este de 25 bari. Presiunea
maximă admisă P S pentru abur este de 2,5 bari .
Presiune maximă de funcționare pentru 107 tipuri de supape solenoid: până la 1/2 " – 15
bari3/4 " – 13 bari de la 1 "la 2" – 10 bari
Supap ele cu diametrul de 2 "1/2 și 3" – au două intervale de presiune maximă de 5 bari
și 15 bari (vezi tabelul de mai jos). Viscozitatea ma ximă a fluidului este de 25 (mm² / s).
 Timpul de închidere: <1 s
 Grad de protecție: IP65

Principiul de functiona

Avind contoare cu interfata de comunicare R485 pentru inregistrarea datelor si pentru
monitorizrea consumuluiva fi nevoie de un convertizor RS232 la RS485 / RS422 de
grad industrial și izolat optic. Cu o c arcasa din ABS ABS cu suport opțional, montat pe
suport D IN, cenear permite comunicarea dintre convertor si panoul de comanda . .

Interfața RS232 este complet izolată de interfața RS485 / 422 prin izolații optici.
Supresoarele de tensiune tranzitorie (TVS) izolează și protejează în mod eficient
semnalele de dat e și echipamentele dvs. de deteriorarea vârfurilor de înaltă tensiune, a
supratensiunilor, a buclelor și a electricității statice pentru protecție de până la
2500Vrms / 600W și 15kV EDS pentru fiecare linie de date. Alimentarea electrică este
separată galv anic de circuitul intern care oferă o protecție suplimentară.
LED -urile luminează pentru Power și semnalele TX / RX indică când sunt transmise sau
recepționate date, ceea ce reprezintă un ajutor deosebit în depanarea unei configurații.
Acest convertor RS23 2 la RS485 / RS422 este construit în jurul driverului de linie
SP202E de înaltă performanță de la Exar. Izolarea optică se realizează cu optocuploare
de izolare de mare viteză 6N137 de la Fairchild Semiconductors.
Un cablu serial masculin / feminin de 4 pi cioare este inclus în pachet.

Schema topologica de ponitorizare si dirijare a sistemului de dozare

Contor puls când fluxul de apă furnizează impulsuri prin aceasta tensiune la unitatea de
comandă a pompei dozatoare reactiv la debit ul de alimentare reactiv este proporțională
cu apă purificată fiind. Astfel, sistemul de dozare a reactivilor funcționează numai
atunci când este luată apă și nu livrează reactivul în timpul perioadei de întrerupere a
consumului de apă. O supapă de reținer e din unitatea de injecție a reactivului împiedică
pomparea apei din conductă în rezervorul de reactiv.

Un cartuș de fantă sau sita servește pentru a proteja elementele de lucru ale pompei
dozatoare din cele mai mici particule mecanice care intră în rezer vorul de alimentare la
soluția de reactiv. Soluția de reactiv este pompată de dozator proporțional cu debitul
apei care urmează să fie purificată. Cantitatea de soluție injectată este reglată pe unitatea
de comandă a pompei de dozare în timpul lucrărilor d e punere în funcțiune. Alimentarea
pompei de dozare monofazate, 220 V. Puterea consumată de pompa de dozare – nu mai
mult de 20 W.

Într-un sistem de dozare proporțională a reactivilor pentru tratarea apei este
echipamentului de distribuire a firmei italie ne Seko (pompe dozatoare electronice Tekna
brand) sau sisteme de Aqua apă firmă (reactiv electronic de brand Aqua pompe de
dozare) cel mai frecvent utilizate.

Schema scheletica al sistemului de vopsire efectuata in autocad

Schema electrica de comanda asistemului de dozare

Sistemul de alimentare cu Abur