Автоматизация технологических процессов циклического дозирования компонентов асфальтобетонной смеси в комбинированном режиме грубого взвешивания и досыпки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Сафронов, Вахтанг Давидович

• Сафронов, Вахтанг Давидович
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сафронов, Вахтанг Давидович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ДОЗИРОВАНИЯ

СЫПУЧИХ КОМПОНЕНТОВ НА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ ЗАВОДАХ

1.1. Назначение и классификация асфальтосмесительных установок

1.2. Состав и свойства асфальтобетонных смесей

1.3. Весовые автоматические дозаторы дискретного действия для сыпучих материалов

1.4. Методы и системы управления циклическим дозированием в строительстве

1.5. Технологические характеристики дозируемых материалов

1.6. Основные технологические схемы циклического дозирования

1.7. Математическое описание процесса циклического дозирования

1.8. Влияние реактивного динамического давления потока на погрешности дозирования

1.9 Влияние характера загрузки весовой емкости на погрешность дозирования 53 1.10.Влияние нечувствительности и запаздывания исполнительного механизма выпускного затвора весового бункера

ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПИТАТЕЛЕЙ СЫПУЧИХ

КОМПОНЕНТОВ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ

2.1. Динамическая структура циклического дозатора

2.2. Учет выбега весового транспортера и динамики поступления материала в весовой бункер

2.3. Стабилизация скорости ленты весового транспортера

2.4. Учет нелинейности в системе стабилизации оборотов привода ленты весового транспортера

2.5. Система стабилизации скорости рабочего органа питателя

2.6. Оценка систематической погрешности и наличия величины массы в столбе падающего материала

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. ДОЗИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ

СМЕСИ В РЕЖИМЕ ГРУБОГО И ТОЧНОГО ВЗВЕШИВАНИЯ

3.1. Режимы загрузки весового бункера дозатора

3.2. Исследование характера истечения сыпучих материалов

3.3. Методика экспериментальных исследований

3.4.Питатели сыпучих компонентов асфальтобетонной смеси

3.5. Питатели минерального порошка непрерывного действия

3.6.Номограмма определения режимов дозирования минерального порошка

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ПРОЦЕССОВ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ

4.1 .Задачи экспериментальных исследований

4.2. Оценка систематической погрешности дозирования

4.3. Экспериментальные исследования дозаторов с учетом систематической погрешности

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация технологических процессов циклического дозирования компонентов асфальтобетонной смеси в комбинированном режиме грубого взвешивания и досыпки»

Развитие строительного комплекса РФ предполагает увеличение заводского изготовления асфальтобетонных смесей, поэтому проблема повышения эффективности действующего оборудования путем выявления скрытых резервов и совершенствования существующей технологии приобретает в настоящее время важное значение как один из путей увеличения производительности труда и улучшения качества продукции.

В схеме завода по производству асфальтобетонных смесей смесительные установки, объединяющие дозировочное и смесительное оборудование, играют важнейшую роль, так как здесь закладываются основы качества строительных смесей. Производительность и точность дозировочного оборудования оказывает существенное влияние на эффективность работы всего завода.

Общие технологические требования к процессу дозирования составляющих в производстве асфальтобетонной смеси, а также требования к средствам автоматизации для измерения и дозирования массы сформулированы в результате научных исследования И.Н.Ахвердова, Ю.М.Баженова, В.А.Баумана, Г.И.Горчакова, А.Е.Денисова, Г.Г.Зеличенка, А.Г.Комара, К.М.Королева, Л.А.Малининой, В.В.Михайлова, В.А.Огиевича, И.Г.Совалова, Ю.Г.Хаютина, С.В.Шестоперова и др.

Вопросам технологии и автоматизации приготовления бетонной смеси посвящены труды И.С.Вайнштока, В.А.Воробьева, А.А.Богданова, А.Э.Гордона, Р.С.Тиллеса, Л.И.Никулина, В.А.Дорфа.

Созданием весодозировочного оборудования и систем управления дозированием, а также вопросам технологии дозирования занимаются ВНИИСтройдормаш, ВНИИжелезобетон, ЦНИИОМТП, НИКИМП и ряд других организаций и институтов. Усилиями этих организаций разработан и налажен серийный выпуск дозаторов и устройств управления к ним для технологического процесса производства асфальтобетонной смеси.

Результаты обследования асфальтобетонных заводов 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 циклического дозирования. Причинами такого положения являются: недостаточная изученность объектов контроля и управления; отсутствие научно обоснованных методов и рекомендаций, направленных на повышение точности циклических дозаторов в автоматическом режиме взвешивания.

Основной парк дозаторных установок циклического действия АБЗ составляют серийно выпускающиеся дозаторы тонкодисперсных материалов, дозаторы заполнителей АВДИ-1200 и дозаторы жидкости АВДЖ425/1200 с рычажной весовой системой и циферблатным указателем. Выпуск рычажных дозаторов в РФ и за рубежом не сокращается.

В промышленности по производству асфальтобетонных смесей насчитывается свыше 4000 предприятий общей мощностью более 125 млн.м3 асфальтобетона в год, большинство этих предприятий нуждается в совершенствовании циклической технологии дозирования, а ряд и в повышении эффективности автоматизации смесительных узлов.

К настоящему времени по вопросу автоматического управления циклическим дозированием имеется ряд разработок, однако, практические достижения при использовании автоматических систем управления вряд ли могут считаться удовлетворительными, так как точность дозирования этих систем в условиях динамических воздействий падающего материала в бункер дозатора остается низкой.

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 комплексе с циклическим дозатором в динамическом режиме взвешивания имеют низкую точность и не отвечают требованиям дозирования компонентов смеси.

Поэтому создание высокоэффективных технологических решений и системы циклического 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)», Сафронов, Вахтанг Давидович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследование циклических дозаторов, применяемых на асфальтосмесительных установках периодического действия для отмеривания сыпучих компонентов, показало, что при установленных по ГОСТу ограничениях на время одного замеса и заданных показателях производительности установок обеспечить заданную погрешность измерений удается с вероятностью не выше 70-80%. Необходим перевод дозаторов сыпучих компонентов в режим точного взвешивания, по алгоритму двухстадийной загрузки весового бункера с изменяющимся в зависимости от величины дозы порогом грубой массы и досыпкой в режиме точного взвешивания.

2. Предложена функциональная структура дозатора циклического действия с регулируемой подачей материала в режиме «грубого» и «точного» взвешивания, адекватная процедуре реального механизма образования ошибок в процессе дозирования. Синтезированная структура является рабочим инструментом оценки свойств системы циклического дозирования, учитывающей изменение плотности материала и время выбега рабочего органа питателя после отключения дозатора.

3. Разработана методика и построена номограмма для определения режимов работы питающих устройств в зависимости от требуемой погрешности и производительности циклических дозаторов сыпучих материалов.

4. Разработана методика прогнозирования изменения расхода при выбеге рабочего органа питателя, с учетом динамики поступления материала и введением переменного опережения отключения дозатора.

5. Разработана методика стабилизации скорости рабочего органа питателя с использованием линейных и нелинейных обратных связей.

6. В результате экспериментальных исследований получено оптимальное сочетание скорости ленты весового транспортера маятниковой подвески и высоты слоя материала на ленте, обеспечивающих минимальную погрешность дозирования.

7. Решена задача измерения плотности потока с помощью резонансного высокочастотного метода, обладающего в отличие от существующих экспресс-методов высоким быстродействием и точностью измерения, не внося механических возмущений в поток движущегося материала

8. .Экспериментальные исследования подтвердили результаты, полученные теоретическим путем.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сафронов, Вахтанг Давидович, 2005 год

1. Абуталиев Ф.Б., Барский Р.Г., Умирбеков Д.А. Вопросы синтеза системы управления группой объектов / Вопросы кибернетики. Труды АН Узб.ССР, Ташкент, 1981. С.29-34.

2. Абуталиев Ф.Б., Барский Р.Г., Умирбеков Д.А. Выбор оптимальной системы управления дискретным дозированием многокомпонентных смесей / Вопросы кибернетики Труды АН Узб.ССР, Ташкент, 1983. С.56-59.

3. Автоматизация процессов дозирования в металлургии. Под ред. J1.A. Шиловича. -М.: Металлургия, 1977, 401 с.

4. АгалецкийП.Н. Динамические измерения механических виличин "Метрология и измерительная техника". Т.2, ВИНИТИ, М., 1972. С. 16-17.

5. Агрба Н.З. Система автоматизированного связного управления дозированием бетонной смеси максимальной производительности с изменяющейся структурой. -М., 1990. -20 с. МАДИ.

6. Агрегированный комплекс средств измерения и дозирования, Всесоюзное НТС. Одесса 1981. Тез.докл. -М. 1981. -20 с.

7. Автоматизированные технологические комплексы дозировочно-смесительных и химических производств: Сб.науч.тр./ Киев. 1987. -12 с.

8. Автоматизированный растворно-бетонный узел. М.Гос ИНТИ, 1970.9 с.

9. Алексеев Г.Ф. Методы и средства контроля точности весовых дозирующих устройств непрерывного действия. М. ЦНИИ ГЭИ приборостроения, 1977. -45 с.

10. АСУ процессами дозирования. -JI.: Машиностроение. (А.А. Денисов и др.), 1985. -23 с.

11. Бау М.М. Отечественные и зарубежные весовые автоматические дозаторы заполнителей бетона и цемента. М.: ЦНИИТИ Строймаш, 1973, 52 с.

12. Бау М.М. Весовые автоматические дозаторы непрерывного действия. М.: ЦНИИТИ Строймаш, 1977, 48 с.

13. Барский Р.Г., Битеев Ш.В., Душимов Ю.Г. Автоматизация технологических процессов приготовления бетона. Алматы: Гыдым, 1991. С.136.

14. Барский Р.Г. Критерии эффективности при синтезе оптимальных алгоритмов управления многокомпонентным связным дозированием// Известия ВУЗов. Сер.Строительство и архитектура. №3. 1981, с. 86-92.

15. Видинеев Б.Д. Дозаторы непрерывного действия. -М.: Энергия. 1978. -183 с.

16. Вахламов В.А., Костров В.П. Исследование режимов загрузки весового бункера циклического дозатора. Труды ГИСИ. Горький, 1978, вып. 68, с. 3-10.

17. Вахламов В.А., Костров В.П. Система автоматического управления дозаторами циклического действия с сельсином в качестве датчика массы. Труды ГИСИ. Горький, 1978, вып. 60, с. 23-26.

18. Вентцель B.C. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. С.576

19. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: 1971.

20. Вентцель Е.С., Овчаров J1.0. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969. 364 с.

21. Воронов А.А. Основы ТАУ. М.: Наука, 1988. -48 с.

22. Гросман Н.Ч., Шнырев Г.Д. Автоматизированные системы взвешивания и дозирования. -М.: Машиностроение, 1988, 292 с.

23. Гордон А.Э. Микропроцессорные системы автоматизации управления бетоносмесительных заводов ЖБИ. -М.: ВНИИЭСМ. 1986. -12 с.

24. Горенко И.Г. Двухуровневое управление процессами приготовления смеси в производстве строительных материалов. JL, 1998. - 19 с.

25. Гросман Н.Я., Шнырев Г.Д. Автоматизированные системы взвешивания и дозирования. -М.: Машиностроение, 1988. -292 с.

26. Григорьев А.Н. Устройство для снижения погрешности дозирования сыпучих материалов на базе инерционных алгоритмов: Автореф. Диссертациии на соиск. Учент. Степ. Канд.техн. наук. Одесса, 1985. -16 с.

27. Деревякин Н.А. Современное оборудование для подачи материалов. -М.: ЦНИТИхимнефтемаш, 1988.

28. Денисов А.А., Колесников Д.Н. теория больших систем управления. Л.: Энергоиздат, 1982. 284 с.

29. Десов А.Е. Автоматическое регулирование жесткости и подвижности бетонной смеси. -М.: Стройиздат, 1969.

30. ЗЬКарпин Е.Б. Расчет и конструирование весоизмерительных механизмов и дозаторов. М.: Машгиз, 1963, 241 с.

31. Карпин Е.Б. Средства автоматизации для измерения и дозирования масс. М.: Машиностроение, 1979, 411 с.

32. Костров В.П. Совершенствование цикличной технологии дозирования компонентов бетонной смеси. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. -М., 1980, 182 с.

33. Марсова Е.В., Клименко А.С. Системотехническое проектирование дозирующих устройств. Ж: "Строительство", Новосибирск №7, 1995.

34. Масленникова Г.Н., Бученкова А.Ф. Сырьевые материалы и расет массы высоковольтного фарфора. М.: Информэлектро, 1979, 48 с.

35. Маврин К.А. Исследования и создание дозировочного оборудования дискретного действия для сыпучих составляющих бетонной смеси. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. -М., 1974, 173 с.

36. Марсов В.И., Славуцкий В.А. Автоматическое управление технологическими процессами на предприятиях строительной индустрии. -J1.: Стройиздат, 1975, 393 с.

37. Марсова Е.В., Абдулахнова М.Ю. Автоматизированная система обработки информации и управления связными параллельными процессами.// Комплексные система автоматизированного управления . Сб.науч.тр. МАДИ,1998.

38. Марсова Е.В., Воробьев В.А. Новое поколение дозирующих устройств непрерывного действия. Ж.: "Строительство" №1, Новосибирск,1999.

39. Метод рекомендации по внедрению САУ дозировочно-смесительного оборудования. -Киев: НИИСП, 1982.

40. Месарович, Д.Мако, И. Такахара. Теория иерархических многоуровневых систем. М. "Мир", 1973.

41. Мееров М.В. Системы многосвязного регулирования. -М.:, Наука. 1967. -341 с.

42. Мордкович Б.И. Системы питания технологических линий химических производств. -М.: Химия, 1976. -172 с.

43. Михайлович B.C., Кукса К.И. Методы последовательной оптимизации. -М.: Наука, 1983, -207 с.

44. Немеровский А.С. Интеграторы измерительных приборов. Гос.изд., Стандартов. -М. 1970. -341 с.

45. Никольский И.П. Исследование технологии дозирования сыпучих материалов ленточными дозаторами циклического действия. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 1971, 192 с.

46. Новиков А.Н. Асфальтосмесительные установки. М.: Высш. шк., 1987.-207 с.

47. Петров Е.Б. Автоматизация процесса дискретного дозирования сыпучих компонентов стекольной шихты. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. Киев, 1975, 177 с.

48. Попов Е.П. Теория линейных САР и управления. -М.: 1989. -301 с .

49. Поляков В.И. Автоматизация дозирования и учета расхода компонентов смеси. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. Воронеж, 1994. -17 с.

50. Петров Б.Н., Емельянов С.В., Уланов Г.М. Оптимизация и инвариантность в системах автоматического регулирования с переменной структурой // Труды 2 международного конгресса ИФАК по автоматическому управлению АН СССР, 1963.

51. Первозванский А.А. математические модели в управлении производством. -М.: Наука, 1975. -616 с.

52. Полунов Ю.Л. Цифровые измерительно-управляющие устройства тензометрических весов и дозаторов. -М.: Энергоатомиздат, 1986. -151 с.

53. Рогинский Г.А. Дозирование сыпучих материалов. -М.: Химия, 1978. -173 с.

54. Сигуа Р.Г., Гаприндашвили М.Т. Вопросы автоматического дозирования компонентов агломерационной шихты. ВНТС М., 1974, с. 18 -19.

55. Сергеев В.А. Контроль приготовления бетонорастворных смесей с заданным В/Ц. -Л.: 1988. -19с.

56. Силаев А.Б. Система оперативного управления технологическим процессом связного дискретного дозирования компонентов бетонной смеси. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. -Калинин.: 1984. -19 с.

57. Славуцкий В.А. Исследование автоматических весовых дозаторов непрерывного действия с регулированием по расходу. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. -М.: 1974. -19с.

58. Скрипка О.В. Применение связного многокомпонентного дискретного дозирования в технологическом процессе приготовления бетонных смесей. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук -М.: 1981. ЦНИИОМТП. -18 с.

59. Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления. -М.: Физматгиз, №960. -556 с.

60. Титов М.А. Исследование и создание комплекса оборудования непрерывного действия для бетонных смесей. ВНИИСтройдормаш. -М.: Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук 1974, -22 с.

61. Тихонов В.Е. Основы теории систем. -М.: 1976. -72 с.

62. Товбин Л.И. Регуляторы ленточных дозаторов с консольными грузоприемными устройствами. "Механизация и автоматизация производства". №5, 1968. -12-15 с.

63. Трахтенберг В.Д. Исследование автоматических весовых дозаторов непрерывного действия с регулированием по расходу. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук -М.: 1974. -19 с.

64. Утеуш Э.В., Утеуш З.В. Введение в кибернетическое моделирование. -М.: Энергия. 1971. -218 с.

65. Фельдбаум А.А. Электрические системы автоматического регулирования. Оборонгиз. 1957. -539 с.

66. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Оборонгиз. 1957. -539 с.

67. Цирлин A.M. оптимальное управление технологическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1986. -396 с.

68. Шорон О.Е. Адаптивная система САУ приготовления бетонных смесей. Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук. КИСИ. Киев. 1988. -16 с.

69. Шуляк J1.A. Влияние колебаний весовой системы на точность дозирования. Энергетическое строительство, 1979, №5, с. 12 15.