Введение к работе
Актуальность работы. Основным материалом для устройства твёрдых покрытий автомобильных дорог является асфальтобетон, качество которого определяется сроком службы. К сожалению, срок службы асфальтобетонных покрыли! в нашей стране на порядок ниже, чем в зарубежных странах имеющих сходные климатические условия.
Прежде всего положительный эффект достигается применением более качественных исходных материалов для асфальтобетонных смесей. И, тем не менее, пока не все в сегодняшней асфальтобетонной технологии устраивает ведущие дорожные фирмы и специалистов России. Это связано с медленным внедрением новых асфальтобетонных смесей, разработанных на основе инновационных технологий.
Общеизвестно, что для обеспечения расчетных скоростей и безопасности автомобильного движения, особенно на современных скоростных автомагистралях, необходимо иметь высокое эксплуатационное качество верхних «защитных» слоев дорожных покрытий, которые должны защищать нижележащие конструктивные слои дорожных одежд от доступа атмосферной влаги, что является непременным условием долговечности автомобильных дорог. При этом особое внимание необходимо уделять материалам, обеспечивающим высокую прочность, выдерживающим высокую интенсивность движения, поглощающим шум, в меньшей степени подверженным обледенению и т.д.
Одним из наиболее перспективных материалов для устройства дорожных покрытий является сероасфальтобетон, в котором часть битума заменяется серой. Это объясняется рядом причин, основными из которых являются: значіггельньїй рост стоимости нефтяных битумов, необходимость экономии энергетических ресурсов и в первую очередь нефтяного сырья, уменьшение ресурсов качественных каменных материалов в ряде районов строительства, возрастание объемов производства серы из вторичных источников сырья, что приводит к тенденции снижения её стоимости.
Однако применение этого перспективного материала требует новых подходов, как к расчёту его состава, так и к особенностям технологии фракционирования дробленого материала.
Традиционные методы подбора состава минеральной части асфальтобетонов в случае сероасфальтобетонов не оптимальны и дают неудовлетворительные результаты. При определении фракщюнного состава дробленого щебня необходимо опираться на результаты компьютерного моделирования, исходя из оптимального заполнения материалом заданного эталонного объема Выделение в процессе рассева отдельных фракций дробленого материала, потребует при получении сероасфальтобетона увеличения их количества и использованию большего количества грохотов, что
приведет к дополнительным энергетическим и финансовым затратам. Потенциальные возможности процесса грохочения проявляются наиболее отчетливо, если рассматривать грохот в качестве элемента технологической цепи подготовки крупного заполнителя, решая задачу повышения ее технико-экономических показателей за счет автоматизированного управления процессом грохочения.
В связи с этим, решение задачи разработки теоретических основ оперативного автоматизированного управления процессом подготовки крупного заполнителя сероасфальтобетонной смеси с оптимизацией по гранулометрическому составу, является актуальной.
Цель работы. Повышение качества промышленного производства сероасфальтобетонной смеси за счет автоматизации процесса управления подготовкой крупного заполнителя сероасфальтобетонной смеси с оптимизацией по гранулометрическому составу минеральных компонентов.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
выполнен анализ зарубежного и отечественного опыта автоматического управления процессами подбора состава минеральной части асфальтобетонов и в частности сероасфальтобетонов, методов и средств автоматизации процесса классификации горячей минеральной части;
сформулированы основные требования к математическим моделям структуры композиционных материалов матричного типа и особенностям компьютерного моделирования структуры сероасфальтобетона;
разработана математическая модель структуры сероасфальтобетона на основе вероятностно-геометрической концепции формирования структур композиционных материалов;
на основе модели структуры синтезирован моделирующий алгоритм и программа, позволяющие осуществлять подбор минеральной части сероасфальтобетонов;
произведен выбор критериальной функции оценки характеристик процесса грохочения каменного материала;
. разработана математическая модель грохота как объекта автоматизации, учитывающая и особенности классификации крупного заполнителя сероасфальтобетонной смеси;
разработана структура и метод выбора параметров оптимальной системы управления процессом сортировки по критерию эффективности грохочения;
выполнена экспериментальная проверка полученных результатов.
Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов.
Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, предложенных в работе, подтверждены всесторонними исследованиями, выполненными с применением современных методов и технических средств.
Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения ряда теоретических положений диссертации в производство сероасфальтобетонной смеси.
Методы исследования. Результаты диссертационной работы получены на основе комплексного использования методов теории автоматического управления, теории вероятности и математической статистики, оптимальных систем и математического моделирования.
Научная новизна. Основным научным результатом является развитие теории и практики промьшиенного производства сероасфальтобетонной смеси за счет автоматизации процесса управления подготовкой ее крупного заполнителя с оптимизацией по гранулометрическому составу минеральных компонентов.
Научная новизна работы заключается в разработке:
критериальной функции оценки и требований к математическим моделям структуры композиционных материалов матричного типа и особенностям компьютерного моделирования структуры сероасфальтобетона;
математической модели структуры сероасфальтобетона на основе вероятностно-геометрической концепцш формирования структур композиционных материалов;
математической модели грохота как объекта автоматизации и критериальной функции оценки эффективности процесса грохочения.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Результаты анализа технологии и технических средств обеспечения процесса переработки крупного заполнителя сероасфшїьтобетонной смеси, позволяющие выработать научный подход и методические основы разработки модели, критериальных функций и систем автоматизации, ориентированных на оптимизацию гранулометрического состава минеральных компонентов и получение их максимального выхода;
-
Математическая модель структуры сероасфальтобетона на основе вероятностно-геометрической концепции формирования структур композиционных материалов, моделирующий алгоритм и программа, позволяющие осуществлять подбор минеральной части сероасфальтобетонов;
-
Модель грохота как объекта автоматизации, учитывающая физико-механические характеристики минеральных компонентов, поступающих на
переработку, и структура оптимальной системы управления процессом классификации.
Практическая значимость. Результаты исследований в области автоматизации управления процессом подготовки крупного заполнителя сероасфальтобетонной смеси с оптимизацией по гранулометрическому составу, заключаются в том, что они являются практической базой для научно обоснованного выбора структуры, критериев оценки и параметров настройки системы управления подбором оптимального состава минеральной части сероасфальтобетона, методов и средств автоматизации процесса классификации его минеральной части.
Испытание системы и её опытно-промышленная эксплуатация проводилась на асфальтобетонном заводе ООО «Трансстромсервис» (г. Москва).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 10-й Международной конференции «Durable and safe road pavements» (Варшава, май 2004), Международной конференции «Sulpfur-2004» (Барселона, ноябрь 2004), кафедре автоматизации производственных процессов МАДИ (ГТУ).
Публикации. Основные научные результаты работы изложены в 9 опубликованных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, насчитывающего 136 наименований, и содержит 166 страниц текста, 64 иллюстрации, 16 таблиц.
Похожие диссертации на Автоматизация процессов классификации минерального материала при получении фракционированного заполнителя по критерию оптимальной упаковки при промышленном производстве сероасфальтобетонных смесей
