МАВРИН Андрей Борисович

Автоматизация

технологических процессов

химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях

Специальность 05.13.06 — автоматизация

и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

МОСКВА – 2008

Работа выполнена в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете)

Научный руководитель: Кудряшов Борис Александрович:

канд. техн. наук, профессор МАДИ (ГТУ)

Официальные оппоненты: Илюхин Андрей Владимирович:

д-р техн. наук, профессор МАДИ (ГТУ)

Богданов Николай Константинович:

канд. техн. наук, зам. зав. отдела

ЗАО «Атлантиктрансгазсистема»

Ведущая организация:

Московский государственный технический Университет

(МГТУ им. Баумана), г. Москва

Защита состоится «2» июля 2008 года в «10» час

на заседании диссертационного совета Д 212.126.05 — Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность) при Московском автомобильно-дорожном институте (Государственном техническом Университете) по адресу: Москва, Ленинградский пр., 64, аудитория № 42.

Отзыв на автореферат в одном экземпляре, заверенный печатью, просим направлять по адресу: 125319, ГСП-47, Москва, Ленинградский пр.,64, ученому секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ).

Текст автореферата размещен на сайте Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета): www.madi.ru

Автореферат разослан «2» июня 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета:

канд. техн. наук, доцент

Н.В. Михайлова

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Химико-термическая обработка (ХТО) применяется для улучшения функциональных свойств деталей и инструментов, и в первую очередь — с целью повышения их прочности и износостойкости.

Процесс ХТО состоит в насыщении поверхностного слоя металлических изделий разного рода компонентами, улучшающими определенные эксплуатационные свойства. К числу технологий такого рода относится насыщение поверхности азотом «N» — «азотирование», углеродом «С» — «цементация», алюминием, хромом, кремнием (Аl, Сr, Si) и др. — путем их диффузии из внешней среды (газовой, жидкой), при повышенных температуре и давлении.

ХТО особенно эффективна в отношении изделий, предназначенных для работы в экстремальных условиях высоких температур, повышенного трения, контактных и ударных нагрузок. Использование такого рода изделий бывает связано с работоспособностью ответственных промышленных установок, а нередко с жизнью и здоровьем эксплуатирующего персонала. Это могут быть разного рода инструменты, детали двигателей внутреннего сгорания, в том числе высокоскоростных газовых турбин, и т. п.

Промышленный опыт свидетельствует о не всегда удовлетворительных результатах ХТО, особенно в случаях, когда к изделиям предъявляются повышенные требования в смысле важнейших эксплуатационных свойств — о неравномерности и неоднородности слоев поверхностного насыщения, снижении надежности, недопустимо высоком проценте брака.

Указанные факторы в значительной степени объясняются отсутствием надежных методов и средств управления соответствующими технологическими параметрами. Возникает необходимость автоматизации процессов ХТО — обоснования и разработки АСУ ТП — аппаратно-программного комплекса для автоматического мониторинга и управления этими процессами на основании хорошо обоснованного физического представления об их развитии, с применением современных математических методов оптимизации и средств электроники.

В данной работе проводится анализ ХТО с целью обоснования технологических процессов в многокомпонентных газовых атмосферах и их математических моделей как объектов в АСУ ТП. С этой целью обоснованы и реализованы математические модели процессов ХТО, алгоритмы, структуры взаимодействия и конструкции составляющих АСУ ТП на базе специализированного электронного контроллера с поддерживающим программным обеспечением. Система обеспечивает контроль во времени всех необходимых параметров газовой среды — ее состава, температуры, давления, при возможности использования до четырёх компонентов насыщающей среды.

Результаты экспериментов и промышленного внедрения системы свидетельствуют о высокой эффективности результатов в смысле повышения эксплуатационных качеств обрабатываемых изделий, снижения процента брака и психофизических нагрузок на производственный персонал, сокращения общего времени обработки, что и указывает на актуальность проводимых исследований.