Автоматизация процессов непрерывного дозирования при промышленном производстве сухих смесей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Романов, Константин Сергеевич

• Романов, Константин Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Романов, Константин Сергеевич

ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССОВ НЕПРЕРЫВНОГО ДОЗИРОВАНИЯ ПРИ ПРОМЫШЛЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ сухих смесей.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИГОТОВЛЕНИЯ сухих смесей.:.

1.1. Технологические схемы производства сухих смесей.

1.2. Приготовление бетонных смесей в смесительных установках.

1.3. Дозаторы в периодических схемах дозирования.

1.4. Дозирующие системы непрерывного действия.

1.5. Применение дозаторов непрерывного действия в схемах периодического дозирования.

1.6. Грузоприемные весоизмерительные устройства.

1.7. Свойства весовых транспортеров, как элементов систем непрерывного дозирования.

1.8. Измерительные свойства весовых транспортеров при стандартных возмущениях.

1.9.Технологические требования к дозаторам непрерывного действия.

1.10. Постановка задачи и методика исследования дозаторов с регулированием по расходу.

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ДОЗАТОРОВ С МАЯТНИКОВЫМ ТРАНСПОРТЕРОМ И УПРАВЛЕНИЕМ ПО СКОРОСТИ ЛЕНТЫ.

2.1. Структура дозаторов с регулированием по производительности.

2.2. Исследование структурной схемы с регулированием по расходу с различными типами весовых транспортеров.

2.3. Особенности замыкания системы управления расходом.

2.4. Исследование дозаторов с маятниковой подвеской весового транспортера.~

2.5. Функционал оптимальности системы дозирования.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. ИСЛЕДОВАНИЕ ДОЗАТОРОВ С ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОЙ И КОНСОЛЬНОЙ ПОДВЕСКАМИ

ВЕСОВОГО ТРАНСПОРТЕРА.

3.1. Дозаторы с плоскопараллельной подвеской.

3.2. Определение динамической ошибки дозирования.

3.3. Реакция системы на импульсное воздействие.

3.4. Переходные процессы в системе дозирования.

3.5. Динамические процессы в дозаторах консольной подвеской весового транспортера.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ДОЗАТОРОВ С РЕГУЛИРОВАНИЕМ ПО РАСХОДУ.

4.1. Задачи исследования.

4.2. Схема моделирования дозатора с маятниковой подвеской

4.3. Блок-схема алгоритма переменного запаздывания.

4.4. Моделирование дозатора с плоскопараллельной подвеской.

4.5. Моделирование динамических процессов.

4.6. Расчет функционала оптимальности.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация процессов непрерывного дозирования при промышленном производстве сухих смесей»

Во многих отраслях промышленности: в строительной, химической, металлургической и других, процесс приготовления конечного продукта производства связан с дозированием исходных компонентов. Причем, дозирование для таких технологических процессов, как производство сухих смесей, является одной из основных операций. Осуществляется эта операция с помощью автоматических дозаторов.

Качество конечного продукта в этих производствах в основном зависит от правильности соотношения между исходными компонентами, т.е. от качества работы дозировочного оборудования. Среди причин, затрудняющих производство сухих строительных смесей с заданными свойствами, являются ошибки дозирования сырьевых компонентов.

Результаты обследования заводов по производству сухих смесей показывают, что уровень технологии и автоматизации значительного числа смесительных узлов еще низок, проектные разработки автоматизации, часто, не находят широкого практического применения из-за низкой точности и малой надежности систем автоматического дозирования.

Причинами такого положения являются:

- недостаточная изученность объектов контроля и управления;

- отсутствие научно обоснованных методов и рекомендаций, направленных .на повышение точности дозаторов в автоматическом режиме взвешивания.

При анализе существующих систем автоматического дозирования, выполненных по структуре «датчик массы-усилитель-исполнительный механизм», а также на основании лабораторных исследований и заводских испытаний систем с такой структурой выяснено, что даже при правильном выборе параметров звеньев системы управления (датчика, усилителя, исполнительного механизма) и высокой точности отдельного взятого звена такие системы управления в динамическом режиме взвешивания имеют зачастую низкую точность и не отвечают требованиям дозирования компонентов смеси. Возможность перехода к более прогрессивным и экономически целесообразным методам автоматизированного управления связана с изменением технической базы строительного производства и комплектованием его новейшими средствами микропроцессорной техники, а ужесточение технических условий и норм на выпуск готового продукта диктуют принятие только таких решений, которые обеспечат существенное улучшение наиболее значимых показателей производства.

Поэтому создание высокоэффективных технологических решений и систем дозирования, способной работать в сложных условиях дозировочного отделения при высокой точности взвешивания, является актуальной задачей.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Романов, Константин Сергеевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Наиболее перспективными в части повышения эффективности и снижения погрешности дозирования, гибкости приспособления к меняющимся условиям производства являются системы оптимального управления процессами непрерывного дозирования компонентов на предприятиях по производству сыпучих смесей, за счет выбора наиболее эффективной структуры дозатора, как системы регулирования расхода.

2. Автоматические' весовые дозаторы с регулированием расхода по скорости ленты весового транспортера обладают, в сравнении с другими типами дозаторов непрерывного действия, наименьшей погрешностью дозирования, обеспечивают наибольшую равномерность процесса управления расходом сыпучих материалов и значительный диапазон изменений регулируемой величины. Однако полное использование потенциальных возможностей рассматриваемых систем осуществимо только на основе знания закономерностей их динамических процессов, которые подчиняются совершенно другим закономерностям и методам описания систем, принятых в теории автоматического управления.

3. Разработана математическая модель и аналитическая методика расчета динамических процессов в автоматических весовых дозаторах с регулированием по расходу для различных типов подвесок весового транспортера в случае использования интегрального и пропорционально-интегрального законов регулирования при ступенчатом и импульсном возмущающих воздействиях.

4. Для оценки качества дозирования использовалась не скомпенсированная погрешность регулирования, минимум которой определяет соотношение настроечных и конструктивных параметров системы. Однако, вследствие зависимости не скомпенсированной погрешности регулирования от величины скачкообразного возмущения, невозможно обеспечить ее равенство нулю ни при каких постоянных величинах знаний настроечных параметров. Поэтому необходимо выбирать настроечные параметры системы по разработанной методике, исходя из минимума более сложного функционала.

5. Для учета влияния статистических свойств истечения материала из питателя на ошибку регулирования введен функционал, минимизация которого определяет наилучшую точность, качество дозирования и дает возможность выбирать настроечные параметры системы для плоскопараллельной, маятниковой и консольной подвесок при применении интегрального и пропорционально-интегрального законов регулирования.

6. Экспериментальная проверка полученных результатов, которая подтвердила эффективность разработанных систем оптимального управления процессами непрерывного дозирования сыпучих материалов на промышленных предприятиях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Романов, Константин Сергеевич, 2010 год

1. Комар А.Г. Строительные материалы. М.: Высшая школа, 1992,584 с.

2. Рыбьев И.А. Строительные материалы на основе вяжущих веществ (искусственные строительные конгломераты). М. Высшая школа, 1988,31с.

3. Рульнов A.A. Основы построения АСУ ТП в строительной, индустрии.-М.: МИПр, 1989, 64с.

4. Гусаков A.A. Системотехника строительства. М.: Стройиздат, 1993, 368с.

5. Системотехника строительства (энциклопедический словарь). М.: Фонд «Новое тысячелетие», 1999,432 с.

6. Синенко С. А. Информационная технология проектирования организации строительного производства. М.: НТО «Системотехника и информатика», 1992,258 с.

7. Гинзбург A.B. Автоматизация проектирования организационной надежности строительства. М.: СИП РИА, 1999,156 с.

8. Нагинская B.C. Основы и методы автоматизированного проектирования промышленных зданий. М.: МГСУ, 2000,180 с.

9. Дудников Е.Г., Левин A.A. Промышленные автоматизированные системы управления. М.: Энергия, 1989,192 с.

10. Тихонов А.Ф., Королев K.M. Автоматизированные бетоносмесительные установки и заводы. М.: Высшая школа, 1990, 192с.

11. Справочник проектировщика АСУ ИП (под ред. Г.Л. Смиляского). -М.: Машиностроение, 1993,528 с.

12. Бушуев С.Д., • Михайлов B.C. Автоматик^ -и автоматизация производственных процессов. М.: Высшая школа, 1990,256 с.

13. Левин М.В., Аронзон В. Л. Автоматизированное управление процессами дозировки и смешения в химико-металлургическом производстве. В сб. тр. 5-го Всемирного конгресса ИФАК, т. 3, ч. 36, Франция, 1982, с. 1-8

14. Гельфанд Я.Е. Управление цементным производством с использованием вычислительной техники. Л.: Стройиздат, 1983,176 с.15. . Безбородое В.А., Белан В.И., Мешков П.И., Нерадовский Е.Г.,

15. Петухов С. А. Сухие смеси в современном строительстве. Новосибирск, 1998,94 с. ,

16. Еремин Н.Ф. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов. М.: Высшая школа, 1986,220 с.

17. Зенков П.Л. Механика насыпных грузов. М.: Машиностроение, 1984, 312с.

18. Лисовский Г.А. Разработка метода поэтапного управления процессом многокомпонентного дозирования при оценке качества по минимаксному критерию. Афтореф. Канд. дис. г. Ташкент, АН УзССР, НПО «Кибернетика», 1990,23 с.

19. Богданова И.В., Егоров Г.Б. Оперативный контроль качества материалов цементного производства. Л.: Стройиздат, 1989,184 с.

20. Битеев Ш.Б., Барский Р.Г. Управление процессами дискретного дозирования. г. Аматы.: РИК, 1985,316 с.

21. Кафаров В.В., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных технологических процессов. М.: Высшая школа, 1991,400с.

22. Проконович В.Г. Пневматическая гомогенизация сухих сыльевых смесей и некоторые ее закономерности. Труды Гипроцемента - Л.: Стройиздат, 1989, вып. 36, с. 33-49

23. Гельфанд Я.Е., Яковис Л.М., Дороганич С.К., Комова М.Л. Управление технологическими процессами приготовления многокомпонентных смесей. Л.: Стройиздат 1988,288 с.

24. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1981,192 с.

25. Барский Р.Г. Вероятностные модели систем управления дозированием. М.: МАДИ, 1989, 87 с.

26. Макаров Ю.И. Аппараты для смешивания сыпучих материалов. М.:

27. Машиностроение, 1983,215 с.

28. Зедгинидзе И.Г. Математическое планирование эксперимента для исследования и оптимизации свойств смесей. Тбилиси.: Мецнисреба, 1990,178 с.

29. Lacey P.M. Trans. Inst. Chem. Eng., 34,105, (1966).

30. Donald M.B., Roseman B. Brit. Chem. Eng.6 7, 749,1962.

31. Буров Ю.С. Технология строительных материалов и изделий. М.: Стройиздат, 1982,464 с.

32. Силенок СМ.Г. Механическое оборудование предприятий строительной индустрии. М.: Стройиздат, 1983,314 с.

33. Элинзон М.П. Производство искусственных пористых заполнителей.-М.: Стройиздат, 1987,244 с.

34. Рульнов A.A., Беркут А.И. Моделирование технологических процессов в производстве строительных материалов. М.: ВЗИСИ, 1991, 84 с.

35. Иванец В.Н., Моисеенко В.И., Лукьянов П.И. К методике определения интенсивности продольного перемешивания сыпучих материалов в проточных аппаратах. Химия и технология топлив и масел, 1978, №10, с. 41-44

36. Рульнов A.A., Марсова Е.В. Автоматизация непрерывного процесса смесеобразования на основе дозаторов-интеграторов расхода. Изв. Вузов «Строительство», 2000, №7, с. 29-31

37. Рульнов A.A., Марсова Е.В. Непрерывно-циклическое дозирование сыпучих материалов. Строительные материалы, технологии и оборудование XXI века, 2000, №5, с 4-6

38. Каталымов A.B., Любартович В.А. Дозирование сыпучих и вязких материалов. Л.: Химия, 1990,240 с.

39. Виденеев Ю.А. Автоматическое непрерывное дозирование сыпучих материалов. М.: Энергия, 1984,120 с.

40. Тихонов А.Ф., Марсова Е.В. Некоторые аспекты синтеза структур автоматического управления сложными технологическими системами. В сб. «Автоматизация инженерно-строительных технологий, машин и оборудования». - М.; МГСУ, 1999, с. 23-25

41. Тихонов А.Ф., Марсова E.Bi Непрерывно-дискретные модели управления технологическими процессами. В сб. «Автоматизация-технологических процессов и производств в строительстве». - М.: МГСУ, 2000, с. 54-57

42. Пугачев B.C. Теория случайных функций и ее применение к задачам автоматического управления. -М.: Наука, 1982, 462 с.

43. Справочник по теории автоматического управления (под ред. Красовского A.A.). М.: Наука, 1987, 712с.

44. Williams I.C., Rahman М.А. Powder Technology., 5 , 305 (1982).

45. Вентцель E.G. Теория вероятностей.-М.: Высшая школа, 2001, 575с.

46. Горский В.Г., Адлер Ю.П., Талалай A.M. Планирование промышленных экспериментов. М.: Металлургия, 1988,112с.

47. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1978, 832 с.

48. Фельдбаум A.A., Бутковский А.Г. Методы теории автоматического управления. М.: Наука, 1981, 744 с.

49. Честнат Г. Техника больших систем. М.: Энергия, 1989, 785 с.

50. Айзерман М.А., Башкиров П.В., Бромберг П.В. Основы автоматического регулирования. Теория. М.: Наука, 1974, 817с.

51. Траксел Д. Синтез систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1979, 759 с.

52. Цыпкин ЯЗ. Адаптация и обучение в автоматических системах. М.: Наука, 1978,309с.

53. Девятов Б.Н. Теория переходных процессов в технологических аппаратах с точки зрения задач управления. Новосибирск: Наука, 1984,323 с.

54. Цирлин А.М. Оптимальное управление технологическими процессами.-М.: Энергоатомиздат, 1986,400 с.64: Райбман H.G. Оптимальное управление технологическими процессами;-М.: Наука, 1985,440с.

55. Липатов: Л.Н. Типовые: технологические процессы: как объекты,: управления. -М:: Химия, 1983,320 с.

56. Анисимов И.В., Бодров В.И., Покровский В.Б. Математическое: моделирование и оптимизация ректификационных установок. М:: Химия, 1985, 216с. '

57. Ротач В Л. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. М.: Энергия, 1983,440 с.

58. Тимофеев В.А. Математические основы технической кибернетики. -Пенза, ППИ, 1983,288 с.

59. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Наука, 1988,208 с.

60. Бойчук Л.М. Оптимальные системы автоматического регулирования. -Киев, Наукова дужка, 1985,182 с.79.- Пугачев А.В. Контроль и автоматизация переработки сыпучих материалов. М.: Энергоатомиздат, 1989, 152 с. .

61. Копелович А.П. Интегральные методы расчета при выборе автоматических регуляторов. М.: Металлургиздат, 1960, 196 с.

62. Ротач В.Я. Расчет настройки промышленных систем регулирования. М.: Л.: Госэнергоиздат, 1961, 344 с.

63. Гинзбург И.Б. Автоматическое регулирование и регуляторы в промышленности строительных материалов. Л.: Стройиздат, 1985, 256с.

64. Барский P.F. Основы теории и построения систем автоматизированного управления; процессами. многокомпонентного дозирования строительных смесей.- М.: МАДИ. 1988, 47 с.

65. Круг Е.К., Александриди Т.М., Дилигенский С.Н. Цифровые регуляторы: М.-JI.: Энергия, 1986, 504 с.

66. Автоматизированный электропривод, силовые полупроводниковые приборы, преобразовательная техника. Актуальные проблемы и задачи, 1983, с. 5-13

67. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах. М.: Наука, 1978, 418с.

68. Сарбатов Р:С., Безаев В.Г. Опыт эксплуатации регулятора, минимизирующего потери в асинхронном двигателе. Электротехническая промышленность, сер. Электропривод, 1987, №4, с, 23-24

69. Сарбатов Р:С., Безаев В.Г. Асинхронный промышленный электропривод с экстремальным управлением. — Электротехническая промышленность, сер. Электропривод, 1987, №12, с. 141-146

70. Прангишвили И.В., Стецюра Г.Г. Микропроцессорные системы. М.: Наука, 1990,237 с.

71. Рульнов A.A., Горюнов И:И., Захаров Я.В. Повышение качества работы тарельчатых питателей; В сб. «Автоматизация технологических процессов, строительных машин и оборудования». - М.: МГСУ, 1999,• с. 23-26 .

72. Тихонов А.Ф., Захаров Я.В. Непрерывно-дискретные модели, управления- технологическими процессами. В сб. «Автоматизация; технологических процессов и производств». - М.: МГСУ, 2000, с. 51-53

73. Рульнов A.A., Тихонов А.Ф., Захаров Я.В'. Статистические: критерии оценки качества сухих строительных смесей. В сб. «Автоматизацияинженерно-строительных технологий», посвященном 80-летию МИСИ-МГСУ. М.: МГСУ, 2001, с. 85-88

74. Захаров Я.В. Повышение эффективности приготовления сухих строительных смесей. Тез. докл. 6-й Московской межвуз. науч.-техн. конф. «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины». М.:МГАВТ,2002,с. 89

75. Захаров Я.В. Повышение эффективности производства сыпучих строительных материалов. Материалы науч.-техн. конф. по итогам работ МГСУ в 2001/2002 уч. г. - М.: МГСУ, 2002, с. 12

76. Рульнов A.A., Беркут А.И., Захаров Я.В. Управление организацией производства строительных смесей на основе системно-информационного подхода. Строительные материалы, технологии и оборудование XXI века, 2002, № 6, с. 12