NAU Harvester System
Method of measurement and implementation of carbon black indicators
Наукові журнали Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
Method of measurement and implementation of carbon black indicators
Метод вимірювання та дотримання показників якості технічного вуглецю |
|
| Creator |
Ярощук, Людмила Дем’янівна; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Конончук, Олена Василівна; Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» |
|
| Subject |
Ecology, Chemical Technology, Biotechnology and Bioengineering
carbon black; quality; carbon black fineness; reactor; quenching; fuzzy control system UDC 681.17 Екологія, хімічна технологія, біотехнології та біоінженерія технічний вуглець; якість; дисперсність; реактор; гартування; нечітка система керування УДК 681.17 |
|
| Description |
Carbon black production is characterized by stable development. This tendency is associated with a wide range of its use as the main and additional feedstock in a product diversity - rubber for tires and conveyors, pigments, electrodes, etc. Several types of carbon black now been carried out by regulatory documents, which indicates the necessary variety of requirements for its properties. The morphological properties of carbon black fineness (particle size) and structure (aggregate size) are peculiar indicators of the quality of the final product, which are formed in the main technological apparatus - the reactor, taking into account quality standards ASTM (D6556, D1510, D3765, D2414, D3493). The authors provide a graph of relations between carbon black fineness and the main technological variables, which helps to determine the structure of the reactor control system and indicates that various quality indicators are forming by common factors. The main way to determine these indicators is laboratory analyses. Based on the analysis of the state of measurements of carbon properties by automatic means, the authors focused their attention on device with the effect of laser incandescence (Laser-Induced Incandescence - LII) and described its operation in terms of the use in a control system. The article presents the results of research - a reactor from the point of view of controlling the processes that occur in it: combustion of gaseous fuel, reactions of converting feedstock into carbon and its quenching. Each specified zone (with conditional boundaries) is a separate control object with specified mode parameters. Based on the selected device for measuring the carbon black particle fineness, it was proposed to use this indicator to determine the corrective actions in the automatic control system for the temperature regime of the reactor quenching zone. At the outlet of the reactor, the carbon black fineness is measured taking into account the standardized quality indicator D1510 (iodine index), when the temperature setting is formed for the regulator in the quenching zone. Taking into account the lack of adequate and suitable for use in industrial conditions, mathematical relationships between carbon black fineness and temperature in this zone, the authors proposed the apparatus of fuzzy sets and fuzzy logic for creating a control system. The article describes the relevant linguistic variables, in particular, the mathematical expressions and graphs of the membership functions are provided, the rules of production also had given. Verification of the fuzzy controller software for determining the value of the temperature setting was carried out using the MatLab mathematical processor.
Виробництво технічного вуглецю характеризується стабільним розвитком. Ця тенденція пов’язана з широким спектром його застосування як основної так і додаткової сировини у досить різноманітній продукції - гуми для шин та транспортерів, пігменти, електроди тощо. Наразі нормативними документами визначено декілька типів технічного вуглецю, що свідчить про потрібну різноманітність вимог до його властивостей. Морфологічні властивості технічного вуглецю дисперсність (розміри частинок) та структурність (розміри та форма агрегатів) є своєрідними показниками якості кінцевого продукту, які формуються в основному технологічному апараті – реакторі, з урахуванням стандартів якості ASTM (D6556, D1510, D3765, D2414, D3493). Автори наводять граф зв’язків дисперсності з основними технологічними змінними, який допомагає визначитися зі структурою системи керування реактором та свідчить про те, що різні показники якості формуються спільними чинниками. Основний спосіб визначення цих показників - лабораторний. Автори на основі аналізу стану вимірювань властивостей вуглецю автоматичними засобами зупинили свою увагу на пристрої з ефектом лазерного розжарювання (Laser-Induced Incandescence – LII) й описали його роботу з точки зору застосування у системі керування. У статті подано результати дослідження - реактору з точки зору керування процесами, які в ньому відбуваються: горіння газоподібного палива, реакції перетворення сировини у вуглець та його ґартування. Кожна зазначена зона (з умовними границями) є окремим об’єктом керування з заданими режимними параметрами. Спираючись на вибраний пристрій вимірювання дисперсності (розмірів частинок ТВ), запропоновано використати цей показник для визначення коригувальних впливів в автоматичній системі керування температурним режимом зони ґартування реактора. На виході з реактора вимірюється дисперсність вуглецю з урахуванням стандартизованого показника якості D1510 (йодного індексу), при формуванні завдання температури регулятору в зоні ґартування. З огляду на відсутність адекватних і придатних до застосування в виробничих умовах математичних залежностей між дисперсністю та температурою в цій зоні, автори запропонували апарат нечітких множин та нечіткої логіки для створення системи керування. В статті описані відповідні лінгвістичні змінні, зокрема надано математичні вирази та графіки функцій належності, наведено також правила продукції. Верифікація математичного забезпечення нечіткого контролера для визначення значення завдання температури проведена за допомогою математичного процесора MatLab. |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— |
|
| Date |
2020-12-31
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/15094
10.18372/2310-5461.48.15094 |
|
| Source |
Наукоємні технології; Том 48, № 4 (2020); 534-544
Science-based technologies; Том 48, № 4 (2020); 534-544 Наукоемкие технологии; Том 48, № 4 (2020); 534-544 |
|
| Language |
uk
|
|