Введение к работе
Актуальность. Решение актуальных задач автоиа-тизацни производства с учетом ускорения темпов научно-технического прогресса требует как серьезно?! перестройки существующей структуры отечественных средств автоматизации в области пгрера-ботки минерального сирья, так я широкого внедрения техника новых поколений, принципиально новій технологий, обеспечилащих наивисшув производительность труда и зф$ектизность производства. Перспективными на пути повышения качества переработки минерального сырья и получения на tro основе изделия, например, керамических, являются электрофизические способы воздействия на материалы, в которых высойовольткып импулъскаЗ разряд (ВИР) служит рабочим инструментом. К таковым относится Блектроимпульсный (ЭИ), использушщи высоковольтный импульсный разряд в твердом диэлектрическом материале.
Совершенствование процесса дробления диэлектрических материалов ВИР с целью широкого внедрения в проішшяенность требует создания теоретических основ н технических средств автоматизации контроля и управления технологического процесса. Его особенности, обусловленные многомерностью, нестационарностью по ряду переменных, изменение!» параметров случайным образом, а также увеличение числа рабочих электродных систем для повышения производительности не позволяют оператору справиться с задачей контроля, управления технологическим процессом (ТО) п обеспечения безаварийной, надежной работы. Для создания аффективных систем управления процессом переработан минерального сырья необходима мод^..ь объекта, восстанавливаемая по экспериментальным данным, полученным г реальном масштабе времени, система измерения и преобразования электрических параметров ВИР, несущих в себе основную информацию о технологических переменных процесса. Поэтому задача автоматизации процесса дробления диэлектрических материалов ЛИР на основе регистрации его основных электрических параметров является актуальной.
Настоящая работа выполнена в соответствии с государственной программой "Новые материалы и вещества - основа создания нового поколения техники и.технологии" по тематике: 2.23.1.І -"Исследование и разработка технологии изготовления вязкой керамики на основе стабилизированных соединений" по приказу-распоряжению Мннмаш-СО АН СССР И 342/1500-736 от 18.08.88 г.
_ 4 -
Цель работы - автоматизация процесса дробления диэлектрических ідатериалов високовольтним импульсным разрядом на основе регистрация его основных электрических параметров и создание технических средегг и алгоритмов, реализующих пепрертыЯ контроль в управление технологическим процессом в реальном иаг.отабо времени.
Задачи исследования:
анализ методов и сродств автоматизации технологических процессов, пепользутпх високовольтний пмпульешй разряд:
разработка системи изыереиия основних электрических параметров ВИР и регулирования технологических перемешшх процесса дроблеккя даолектрпчееккх материалов;
моделирование процесса дробления диэлектрических материалов ВИР с учетом особенностей реального объекта для создания систем контроля и управления ТП и алгоритмов ее работн;
разработка автоматпмровапной снстеї.ш контроля и управления процессом дроблгішя диэлектрических материалов ВИР на основе регистрация его основных алактретеских параметров для рошо-гааі актуашюЯ задачи автоматизации "ГО по переработке минерального сиріл.
Методи исследований. Для решения по-
ставленних задач применялись теория линейных и нелинейных це
пей, методу систем автоматического регулирования и управления,
методц математической статистики, дискретной математики и ма
тематического моделирования.—Экспсримеиталышв исследования
проводились ка базе разработанной алпаратурц по методикам технических испытания и сравнения результатов с параметрами реального ТП.
Научная новизна, работц заключается в сло-дупаем:
- доказана перспективность использования основних олсктркчос-
ких параметров високовольтного импульсного разряда для авто-
. матизащта процессов дробления диэлектрических материалов:
равработаш принципы построения автоматизированных слетом измероиля основних плекгркческих параметров ВИР в процессе дробления диэлектрических материалов, позволяющие осуществить комплексную автоматизацию ТП для улучшения ого технико-вкономических показателей;
решена задача моделирования процесса дробления диолсктричсо-
_ 5 -
кнх материалов ШІР с учетом взаимного влияния огделілшх стадий разряда на конечные энергетические показателя ТП, позве— лящая создать автоматизированную систему контроля и управления процессом;
првдлокеїш алгоритми восстановления коэффициентов МОДЄЛЛ, контроля технологических параметров я распознавания аварийнее реюмоа по измеряемым в реальном тептабе времена основним электрическим характеристикам ВІГР;
разработан автомаглзировашшй комплекс для дробленая диэлектрических материалов с набором первігчісге датчиков, преобразователей сигналов и исгалнитеяъпш: устройств, позволяпций контролировать технологические показатели процесса и осуг.ес-4 тзлять управление электронмпульсной установкой в непрерывном режиме эксплуатации.
На защиту выносятся:
система измерения о сновид: электрически параметров ВИР и регулирования технологических переменят при электрогмпульо-пом дроблении диэлектрических материалов;
модель процесса дробления диачектрических [Материалов ВНР с учетом взаимного елпяпшя его отдельных: стадия на энергетические показатели, определяидие эффективность процесса;
алгоритма восстановления коэффициентов модели, контроля технологических параметров процесса и распознавания аварийных режимов;
структура автоматизированной системы контроля и управленій процессом дробления диэлектрических материалов ЮТ на основе измерение то основных электрических параііетров;
функциональная схема автоматизированного комплекса для дробления диэлектрических материалов с набором первичзшх датчиков, преобразователей сигналов и исполнителышх устройств.
Практическая ценность и реализация в народной хозяйстве. В результате проведению: теоретических исследование; разработаны общие принципы построения автоматизированных систем управления процессом дробления диэлектрических материалов па основе измерения электрических параметров высоковольтного импульсного разряда.
Предложена модель процесса электроимпульсного дробления с учетом взаиг.щого влияния отдельных стадий разряда на энергети-
ческиа показатели с целью ее пспользования в автог/.атизированной системе контроля и управления.
Теоретические и практические результаты работы внедрены на горно-обогатительном комбинате "Карелслюда" при выполнении х/д "Отработка технологии и создание экспериментального образца для электроимпульсного дробления кварца", в научно-исследовательской работе НИИ высоких напряжений при Томском политехническом институте при определении и изучении характеристик' юзгуль^чого пробоя я процесса элекгрошлульслого разрушения некондиционного бетона, а такхе в научно-исследовательских работах в период-1987-3988 гг. в проблемной лаборатории обогащенных и активированных заполнителей Томского инженерно-строительного института при выполнении научно-технической программы "Строительство" Минвуза РСКР. Экономический эффект от внедре-.ния технологии электроишульсного дробления кварца на IQK "Карелслюда" составляем 575,88 тысяч рублей в год. Долевое участие автора при этом составляет 57,5 тысяч рублей.
Результати работы внедрены в учебный процесс и учебно-исследовательскую работу студентов и использованы при чтении спецкурса "Электрофизические методы в технологии производства строительных материалов в Томском инженерно-строительном институте.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной раб.оты докладывались и обсуждались на У регио--нальной научно-практической-конференции^"Молодые учеше и_спе-_ циалисти ускорении НПГ, г.Томск, 1986; УП Межреспубликанской конференции "Развитие технологии и повышение качества строительных материалов в ХП пятилетке1*, г.Киев, 1987 г.; ІУ Всесоюзной научно-технической конференции "Электрический разряд в жидкости и его применение в промышленности", г.Николаев,1988г., на научных семинарах кафедры и института в период 1988-1990 гг.
Публикации.' По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, в том числе получено 3 авторских свидетельства и 5 полокнтельных решений по заявкам на изобретения.1
Структура и объем работы. Диссер
тация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложен
ных на 137 страницах, в том числе 10 та.яшц, 26 рисунков на 23
страницах, списка литературы из Т75 > -. . лванш на 13 страни
цах, 4 приложения, включая иі , . .: ;г -.змшк ц.:зулыатов.