Введение к работе
Актуальность работы. Качество строительных смесей является основным фактором, определяющим объем и качество выпускаемой продукции. Технико-экономические преимущества автоматического управления заводами и установками но производству сухих строительных смесей заключаются в значительном снижении их стоимости, трудоемкости, расхода электроэнергии, повышении производительности и качества продукции. Однако задача автоматизированного производства сыпучих смесей охватывает круг вопросов, связанных с разработкой новых принципов и методов автоматизации.
Многообразие и, зачастую, нестандартность комплекса задач управления процессами смесеобразования требует реализации полностью автоматизированного режима функционирования технологических процессов производства сыпучих смесей с помощью средств автоматики и вычислительной техники.
Привести в соответствие техническую насыщенность всех переделов и наиболее производительную технологию можно только на основе синтеза систем управления не только отдельными агрегатами, но и всем комплексом по производству сыпучих смесей (ПСС). Каждый из агрегатов технологической линии ПСС требует своих специфических подходов при реализации оперативного управления режимными параметрами.
Рассматривая технологические особенности отдельных агрегатов ПСС, необходимо определить задачи и выбрать способы автоматизации локальных подсистем, найти методы их согласования с системами управления более высокого уровня.
Используемая на ПСС автоматика нацелена, в первую очередь, на ликвидацию аварийных ситуаций, на выполнение стандартных, запрограммированных операций пуска, остановки и взаимного согласования темпа и направления выполнения отдельных операций. Отсутствие решения в полном объеме задач оперативной оптимизации работы отдельных агрегатов и всего технологического процесса производства сухой смеси в целом не позволяет использовать в полной мерс потенциальные возможности такой технологии и делает актуальным решение задачи повышения эффективности влияния оперативного управления отдельными технологическими операциями на качество смесей.
Цель работы. Разработка и исследование автоматического управления процессами промышленного приготовления и расфасовки сухих сыпучих смесей на заводах по их производству.
Для достижения поставленной цели:
выполнен анализ зарубежного и отечественного опыта автоматического управления процессами производства сухих сыпучих смесей, методов и средств их автоматизации;
выбраны методы автоматизации и сформулирован критерий оценки качества процессов сушки компонентов смеси с позиций энергетической эффективности;
разработана математическая модель тепловой обработки компонентов смеси;
решена задача оптимального управления процессом сушки по разработанным критериям, позволяющая получить аналитическую зависимость параметров управляющего устройства от параметров математической модели;
разработана математическая модель грохота как объекта автоматизации, учитывающая особенности классификации компонентов сухих смесей;
разработана структура и метод выбора параметров оптимальной системы управления процессом сортировки по критерию эффективности грохочения;
разработана модель циклического процесса дозирования с учетом погрешностей, вызванных неравномерностью поступления материала в весовой бункер, плотностью материала и выбегом рабочего органа питателя;
разработана методика и построена номограмма для определения режимов работы питающих устройств в зависимости от требуемой погрешности и производительности циклических дозаторов сыпучих компонентов;
исследовано качество процесса смешивания сыпучих компонентов строительных смесей;
выполнена экспериментальная проверка полученных результатов.
Методы исследования. Результаты диссертационной работы получены на основе комплексного испо.'шзовання методов теории автоматического управления, математической статистики и моделирования.
Научная новизна. Основным научным результатом является развитие теории и практики автоматизации процессов приготовления и расфасовки сыпучих смесей на заводах по производству сухих смесей.
Научная новизна работы заключается в разработке:
математических моделей оптимального управления объектами тепловой обработки компонентов сыпучих смесей, исходя из принципов энергетической эффективности управления;
адаптивной системы управления процессом сушки по критерию энергетической эффективности;
разработана математическая модель грохота как объекта автоматизации и критериальная функция оценки эффективности процесса грохочения, отражающая особенности переработки сыпучего материала;
математической модели циклического процесса дозирования с учетом погрешностей, вызванных неравномерностью поступления материала в весовой бункер, изменением плотности материала и выбегом рабочего органа питателя;
автоматической системы циклического дозирования с двухстадийной загрузкой весового бункера с изменяющимися в зависимости от величины дозы порогом грубой массы и досыпкой в режиме «точного» взвешивания;
методики оценки качественных характеристик и выбора параметров смесителей компонентов сухих смесей.
Основные положения, выносимые на защиту
Результаты анализа технологии и технических средств обеспечения процессов получения сухих смесей на заводах по их производству, позволяющие выработать научный подход и методические основы разработки систем оптимального управления режимами отдельных агрегатов технологической линии.
Математические модели тепловой обработки компонентов смеси, базирующиеся на материальном и энергетическом балансах основных элементов, входящих в состав объекта.
Энергетически эффективная адаптивная система управления тепловой обработкой компонентов смеси на основе принятого критерия оптимальности.
Структура оптимальной системы управления процессом грохочения с использованием в качестве управляющего параметра - производительности сушильного барабана.
Комплекс теоретических и практических методов автоматизации циклического дозирования с непрерывной, принудительной и растянутой по времени подачей сыпучих составляющих смеси в весовой бункер.
Математическое описание автоматического процесса управления процессом смешивания
Практическая ценность. Результаты исследований в области автоматизации процессов приготовления и расфасовки сыпучих смесей заключаются в том, что они являются практической базой для научно обоснованного выбора параметров настройки агрегатов технологической линии заводов по производству сухих смесей. Это позволяет снизить энергозатраты, повысить производительность и уменьшить погрешности дозирования компонентов сухой смеси и тем самым повысить ее качество.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались па научно-методических конференциях МЛДИ (ГГУ) (г. Москва, 2006-2007 г.), кафедре автоматизации производственных процессов МЛДИ (ГТУ).
Публикации. Основные научные результаты работы изложены в девяти опубликованных статьях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка использованной литературы, насчитывающего 103 наименования, и содержит 154 страниц текста, 37 иллюстраций, 1 таблицы.
Похожие диссертации на Автоматизация производственного процесса управления промышленным приготовлением и расфасовкой сыпучих смесей в строительстве
