Введение к работе
Актуальность работы. Снижение . .затрат ц ,повьцнение качества выпускаемой . продукции путем,. выявления .скрытых резервов и совершенствования существующих,.технологий является одной из основных задач развития общественного производства. ,
Дозирование - технологическая операция большинства процессов производства строительных материалов и изделий, является одним из главных факторов формирования нормативных качественных показателей бетонных смесей.
К настоящему времени решены в основном локальные задачи автоматизации дозаторов циклического действия, связанные с уменьшением погрешностей элементов весовой системы. Попытки повысить метрологические характеристики классических схем циклического дозирования малоэффективны и не позволяют проявить в полной мере потенциальные возможности циклической технологии приготовления , бетонных смесей. В традиционных технологиях циклического дозирования достигнут предел технического совершенствования, не позволяющий кардинально изменить весодозирующие свойства этих систем и существенно улучшить их технико-экономические показатели.
Необходимы новые технические и структурные решения, новые принципы управления, позволяющие изменить технологический процесс многокомпонентного циклического дозирования. К ним можно отнести использование в схемах циклического дозирования связного принципа управления и дозаторов- интеграторов расхода непрерывного действия. Применение последних позволяет существенно расширить возможности по управлению процессом многокомпонентного дозирования. Потенциальные возможности таких структур связного многокомпонентного дозирования много выше классических циклических с использованием весоизмерителей бункерного типа. Появляется возможно использования различных корректирующих воздействий в процессе набора заданной дозы, увеличивая
тем самым адаптацию структуры к меняющимся внешним возмущениям. Однако, использование в циклических схемах дозирования дозаторов "непрерывного "действия с автоматическим регулированием расхода нерационально, не только из-за их значительной стоимости, технической слбжнбсти и высоких требований к профессиональной подготовке технического персонала, но и из-за присутствия-технологический'Ошибки дозирования даже в астатических системах управления расходом'; '"''-
Необходимо принципиально изменить цель системы автоматического управления процессом дозирования, рассматривая дозатор- интегратор расхода непрерывного действия, как элемент системы связного многокомпонентного дозирования, с новой организацией и новым уровнем-сложности. Это эффективное направление уменьшения погрешностей долевых содержаний дозируемых компонентов в бетонной смеси за счет совершенствования систем управления с переходом к связному многокомпонентному дозированию.
Поэтому выбор решений при разработке систем управления процессами связного циклического дозирования компонентов с использованием дозаторов - интеграторов расхода непрерывного действия на заводах по производству бетонных смесей, является актуальной задачей.
Цель диссертационной работы. Получение высоких метрологические характеристик системы многокомпонентного' связного дозирования (погрешностей долевых содержаний компонентов в готовой бетонной смеси) за счет автоматического управления процессом связного циклического дозирования с использованием дозаторов-^ интеграторов расхода.
Для достижения поставленной цели: "''""
выполнен анализ зарубежного и отечественного опыта автоматического управления процессами дозирования компонентов" бетонных смесей, методов и средств их автоматизации;
предложен алгоритм управления'процессом связного циклического многокомпонентного дозирования;
определена оптимальная очередность . связного циклического дозирования компонентов смеси, по критерию минимума суммарной дисперсии погрешностей дозирования;
синтезирована структура системы управления технологическим процессом многокомпонентного связного циклического дозирования с введением корректирующих воздействий по уменьшению погрешностей долевых содержаний компонентов в готовой бетонной смеси;
определены условия применения в схемах связного циклического дозирования дозаторов - интеграторов расхода непрерывного действия с «жесткой» подвеской весового транспортера, отсутствием системы автоматической стабилизации расхода и прямым измерением массы;
разработана модель измерений текущей производительности питателя, которой соответствует реальный механизм образования погрешностей дозирования;
разработана методика коррекции заданного значения дозируемой массы с учетом динамики поступления материала из питателя и выбега ленты весового транспортера
разработана математическая модель процесса управления текущей производительностью дозатора с учетом погрешностей дозирования;
выполнена экспериментальная проверка полученных результатов.
Методы исследования. Результаты диссертационной работы получены
на основе комплексного использования методов теории автоматического управления, математической статистики и моделирования.
Научная новизна. Основным научным результатом является развитие теории и практики автоматического управления процессом связного циклического многокомпонентного дозирования с использованием дозаторов - интеграторов расхода^
Научная новизна работы заключается в разработке:
автоматической системы циклического многокомпонентного связного дозирования с применением дозаторов - интеграторов расхода с
жесткой подвеской весового транспортера, разомкнутой системой измерения расхода ' и с введением корректирующих воздействий по уменьшению погрешностей долевых содержаний компонентов в готовой бетонной смеси;
математической модели периодического процесса управления текущей производительностью дозатора- интегратора расхода с учетом погрешностей дозирования, вызванных изменением плотности материала и выбегом ленты весового транспортера;
модели измерений текущей производительности питателя, которой соответствует реальный механизм образования погрешностей дозирования.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Комплекс теоретических и практических методов автоматизации процессов управления системой циклического многокомпонентного связного дозирования с применением дозаторов - интеграторов расхода с жесткой подвеской весового транспортера, разомкнутой системой измерения и с введением корректирующих воздействий по уменьшению погрешностей долевых содержаний компонентов в готовой бетонной смеси.
-
Математическое описание автоматического процесса управления текущей производительностью дозатора - интегратора расхода с учетом погрешностей дозирования, вызванных внешними возмущениями.
-
Результаты применения системы циклического многокомпонентного связного дозирования с применением дозаторов - интеграторов расхода для производства бетонных смесей.
Практическая ценность. Результаты исследований в области автоматизации процессов циклического многокомпонентного связного дозирования с применением дозаторов - интеграторов расхода и с введением корректирующих воздействий заключаются в том, что они' -являются практической базой для научно обоснованного выбора параметров настройки системы дозирования, обеспечивающей её высокие ' метрологические характеристики за счет уменьшения погрешностей''долевых содержаний
компонентов в готовой бетонной смеси. Использование в схемах связного циклического дозирования дозаторов - интеграторов расхода непрерывного действия, дает возможность не только сократить время набора дозы, существенно улучшить массогабаритные показатели смесительных установок, но и расширить возможности по управлению процессом дозирования за счет нанесения корректирующих воздействий в процесс набора заданной дозы, увеличивая тем самым адаптацию структуры к меняющимся _ внешним условиям и уменьшая погрешность дозирования сыпучих компонентов до 1,5%. Результаты работы внедрены на ООО МСК «Мост К» (г. Нижний Новгород).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на 8-й межвузовской научно-технической конференции (г. Москва, 2009 г.), научно-методических конференциях МАДИ (ГТУ) (г. Москва, 2010-2011 г.), кафедре промышленной электроники и автоматики МАДИ (ГТУ).
Публикации. Основные научные результаты работы изложены в шести опубликованных статьях.
Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, приложения, списка использованной литературы, насчитывающего 83 наименования, и содержит 148 страницы текста, 40 иллюстраций, 8 таблиц.
Похожие диссертации на Автоматизация процессов циклического связного дозирования с использованием дозаторов - интеграторов расхода при промышленном производстве бетонных смесей
