火炸藥烘干過(guò)程中的水分反饋控制技術(shù)研究

徐穎新

（宜春先鋒軍工機(jī)械有限公司，江西 宜春 336000）

火炸藥是一種能源材料，被廣泛運(yùn)用于海陸空等領(lǐng)域，決定著武器的性能，影響著武器的射程、精確度和威力。可以說(shuō)，火炸藥的存在，對(duì)于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防工業(yè)而言，都有著非常積極的現(xiàn)實(shí)作用。制造火炸藥需要經(jīng)歷驅(qū)水、壓伸切斷、膠化、驅(qū)溶等多種步驟。而在驅(qū)溶時(shí)，就會(huì)進(jìn)行烘干?，F(xiàn)在我國(guó)的烘干技術(shù)，仍舊是在恒溫下進(jìn)行后，根據(jù)理化分析的結(jié)果檢查其是否可以烘干。這種烘干技術(shù)有著非常強(qiáng)的主觀因素，自動(dòng)化水平低，精確度較低，最終直接降低了產(chǎn)品的質(zhì)量。自動(dòng)化生產(chǎn)可以有效降低投資成本，改善工作條件，減少能耗并提高生產(chǎn)效率。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相比在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)化生產(chǎn)水平會(huì)更高。

1 火炸藥烘干過(guò)程的系統(tǒng)控制方案

1.1 烘干工藝

結(jié)合以往烘干技術(shù)，對(duì)加熱方式進(jìn)行改革，火炸藥的烘干工藝主要是用水蒸氣作為加熱源進(jìn)行烘干。將烘干機(jī)放到火炸藥里面，全程跟著旋振電機(jī)進(jìn)行抖動(dòng)，這時(shí)借助熱風(fēng)和熱水，加熱火炸藥，實(shí)現(xiàn)烘干的目的。

熱水系統(tǒng)主要包括熱水管道、水槽、蒸汽管道和流量閥等。在水槽里面加入水蒸氣、熱水，形成良好的循環(huán)系統(tǒng)，將火炸藥里的水分蒸發(fā)出來(lái)。為了確保烘干效果，水溫必須要控制在恒定范圍內(nèi)。

熱風(fēng)系統(tǒng)主要包括流量閥、鼓風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)管道、熱風(fēng)和熱機(jī)等。熱風(fēng)和熱機(jī)可以將蒸汽與冷風(fēng)進(jìn)行結(jié)合，變成熱風(fēng)，然后借助鼓風(fēng)機(jī)吹進(jìn)烘干機(jī)里面，再將火炸藥里面的水分帶走。

監(jiān)控系統(tǒng)主要包括傳感器、變頻器、電機(jī)等?？梢詫?duì)環(huán)境的溫度和濕度、風(fēng)溫、水溫、火炸藥水分等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然后借助水分烘干的情況，對(duì)各個(gè)電機(jī)進(jìn)行有效協(xié)調(diào)。

1.2 烘干過(guò)程

烘干過(guò)程一般包括兩個(gè)部分，一是監(jiān)測(cè)單元，二是控制單元。監(jiān)測(cè)單元主要包括監(jiān)視鼓風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的原始狀態(tài)和振動(dòng)電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。熱水系統(tǒng)里面有水槽液位、熱風(fēng)管道風(fēng)溫、濕度等檢測(cè)數(shù)據(jù)。所以，傳感器要時(shí)刻保證其運(yùn)轉(zhuǎn)質(zhì)量，只有正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，才可以及時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)?？刂茊卧饕疁?、風(fēng)溫、火炸藥水分、電機(jī)控制等。電機(jī)控制，鼓風(fēng)機(jī)和振動(dòng)電機(jī)的效果直接影響最終的烘干結(jié)果。在烘干火炸藥的時(shí)候，一定要結(jié)合烘干質(zhì)量和工藝，合理調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)和振動(dòng)電機(jī)。只有如此，才能夠保證烘干工作的便捷性、安全性；控制溫度，在烘干火炸藥的過(guò)程中借助熱水，在干燥機(jī)中循環(huán)的熱水釋放出熱空氣，加熱炸藥，使表面上的水蒸發(fā)，最后干燥炸藥。槍支和炸藥是非常危險(xiǎn)的物品，如果溫度沒(méi)有得到較好控制而過(guò)高，就有可能引起爆炸。同樣，如果溫度太低，則無(wú)法有效烘干炸藥。因此，為了能夠有效保障烘干效果，要合理地控制溫度；控制水分，在烘干時(shí)，為了能夠有效節(jié)約成本、避免浪費(fèi)，可以按照水分烘干優(yōu)化鼓風(fēng)電機(jī)的鼓風(fēng)速度，控制熱風(fēng)的使用量。

2 烘干火炸藥的控制技術(shù)理論研究

推進(jìn)劑干燥過(guò)程的控制技術(shù)由溫度控制和水分控制兩部分組成，該控制技術(shù)包括傳感，控制處理和控制輸出幾個(gè)單元。其中，控制處理和控制輸出的效率和準(zhǔn)確性直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，因此，每個(gè)單元的理論研究，建模和仿真非常重要。仿真是為每個(gè)單元建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，模擬一個(gè)實(shí)際的控制環(huán)境，然后通過(guò)MATLAB仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)研究。本文對(duì)管道溫度采取了多種控制策略，進(jìn)行了軟件仿真，得到了仿真結(jié)果，并通過(guò)對(duì)結(jié)果的分析和比較，得出了適合該系統(tǒng)的控制方法。

管道溫度控制技術(shù)包括控制管道中的水溫和空氣溫度。在對(duì)傳統(tǒng)PID控制技術(shù)和模糊PID控制技術(shù)進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，比較了兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)。選擇了另一個(gè)控制目標(biāo)，這是一個(gè)更合適的控制策略。最后，結(jié)合傳統(tǒng)PID和模糊控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合大氣溫度控制系統(tǒng)的高時(shí)變和強(qiáng)滯后特性，提出了最合適的模糊PID控制策略。

模糊控制本質(zhì)上是一種基于人類(lèi)行為的控制方法。它是一種模擬人腦的推理和決策過(guò)程的智能控制方法，它基于模糊集理論，模糊語(yǔ)言變量和模糊邏輯推理。這些智能控制方法首先形成一個(gè)模糊規(guī)則，該模糊規(guī)則已根據(jù)操作員或?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，在存在該模糊規(guī)則的情況下，溫度傳感器收集的實(shí)時(shí)模擬信號(hào)是模糊的。將模糊信號(hào)作為模糊規(guī)則輸入，并將推理后獲得的控制輸出發(fā)送到執(zhí)行器，以完成模糊推理以控制控制目標(biāo)。

根據(jù)模糊控制理論和推進(jìn)劑干燥水分控制過(guò)程的特點(diǎn)以及管道的溫度控制特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了以溫度偏差e和溫度偏差變化ec為輸入的二維模糊PID控制器，進(jìn)行了模糊控制。為了實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制系統(tǒng)的溫度，在線(xiàn)設(shè)置了PID三個(gè)參數(shù)。在推進(jìn)劑和炸藥干燥過(guò)程中，系統(tǒng)連續(xù)收集用于干燥的蒸汽和水流的溫度值，并將其與系統(tǒng)預(yù)期的溫度值進(jìn)行比較，以獲得溫度偏差e和波動(dòng)。輸入溫度偏差的ec并使用計(jì)算機(jī)調(diào)整格式和模型體驗(yàn)。根據(jù)模糊推理和規(guī)則，調(diào)整輸出PID參數(shù)DKp，DTi和DTd。計(jì)算后，Kp、Ti和Td的調(diào)整值如下。最終，PID控制算法計(jì)算出用于改變控制閥的控制值，從而將水溫和風(fēng)溫控制在期望值變化的允許范圍內(nèi)，進(jìn)而達(dá)到控制火炸藥水分的效果。

3 火炸藥生產(chǎn)原則

火炸藥是一種安全隱患非常大的產(chǎn)品，所以在生產(chǎn)的時(shí)候，一定要保持高度的警惕，以免帶來(lái)傷害。首先，堅(jiān)持三少原則。保證人力成本最少、危險(xiǎn)材料少以及危險(xiǎn)的工流程最少。在生產(chǎn)火炸藥的時(shí)候，一旦涉及較為危險(xiǎn)的高難度程序，那么最好要規(guī)避人工操作，選擇先進(jìn)技術(shù)。這樣就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，降低危險(xiǎn)度。在火炸藥生產(chǎn)的過(guò)程中，廠房里面應(yīng)該避免堆積大量的藥藥物，如果條件允許，最好保證無(wú)人操作；其次，堅(jiān)持三隔離原則。也就是讓危險(xiǎn)的生產(chǎn)流程和與非危險(xiǎn)的流程進(jìn)行隔離，危險(xiǎn)操作和不危險(xiǎn)的操作隔離，危險(xiǎn)產(chǎn)品和不危險(xiǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行有效隔離。實(shí)現(xiàn)有效隔離，能夠最大程度保證安全性。對(duì)于危險(xiǎn)的工序，最好要在鋼筋混凝土的室內(nèi)進(jìn)行，降低危害性。同時(shí)，還要做好防護(hù)準(zhǔn)備；最后，堅(jiān)持避免倒流原則。在生產(chǎn)火炸藥的過(guò)程之中，一定要保證生產(chǎn)的流程，每個(gè)工序和工序之間的聯(lián)系都非常的緊密，避免危險(xiǎn)物品的倒流，減少搬運(yùn)物料的交叉運(yùn)輸。在生產(chǎn)危險(xiǎn)品的廠房里，一定要設(shè)置合理的空間和通道，方便工作人員在最短的時(shí)間里面進(jìn)行疏散。運(yùn)輸裝置經(jīng)過(guò)了輸入口的時(shí)候，應(yīng)該保持在地下，這樣方便工作人員的正常出入。危險(xiǎn)的工序，一般可以選擇在抗爆室進(jìn)行，同時(shí)還要開(kāi)啟抗爆門(mén)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)分離。這樣能夠在最大程度上保證工作人員的人身安全，降低工作風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，火炸藥在我國(guó)具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義，有助于提高綜合國(guó)力和國(guó)防實(shí)力。因此，為了能夠保證火炸藥的生產(chǎn)質(zhì)量，必須嚴(yán)格把控其烘干質(zhì)量。在烘干火炸藥的過(guò)程中合理改良工藝，控制好水分，提升火炸藥的烘干質(zhì)量，從而促進(jìn)我國(guó)火炸藥事業(yè)的健康發(fā)展，為我國(guó)綜合國(guó)力的增強(qiáng)做出積極貢獻(xiàn)。