Введение к работе
Актуальность работы. Пневматический транспорт широко применяют на предприятиях строительного комплекса. Однако он достаточно редко выполняет функции дозирования сыпучих материалов, не позволяя полностью использовать свои потенциальные возможности при реализации совмещенных процессов транспортирования и дозирования материалов в потоке. Для решения такой задачи необходимо не только вскрыть внутренний механизм работы пневмотранспорта, но и определить его возможности выполнять одновременно с транспортированием и операции дозирования за счет использования систем оптимального управления с определенной структурой и функциональным наполнением. Наиболее реальными объектами для такого анализа служат пневмопитатели различных конструкций:. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки и может быть рационально применен в соответствующих условиях. Однако использование пневмопитателей в качестве дозирующих устройств, кроме соответствия их стандартным техническим требованиям безаварийного функционирования, как устройств пневмотранспорта, требует выполнения дополнительных условий, главное из которых – обеспечение постоянства производительности, с погрешностью, задаваемой техническими условиями к системам дозирования. Это новое еще мало исследованное направление применения пневмотранспорта в строительном производстве
Анализ действующих пневмотранспортных систем показывает, что прослеживается общая тенденция для любых типов установок пневмоподачи -- с помощью различных дополнительных устройств регулирования их производительности достичь более равномерной подачи материала и реализовать возможность приблизить их метрологические характеристики к характеристикам дозирующих устройств.
Эффективное пневмодозирование связано, в первую очередь, с
организацией оптимального режима устойчивого транспортирования материала с постоянной производительностью. Для этого наряду со схемами обслуживающей автоматики, пневмотранспортные установки снабжаются простейшими системами контроля и стабилизации отдельных параметров, технически реализуемых с помощью релейно-контактных схем или пропорциональных регулирующих устройств, которые не могут обеспечить режимы транспортирования материала с заданными погрешностями дозирования. Отсутствуют более сложные системы автоматического управления и оптимизации режимных параметров пневмотранспортных установок, которые могли бы обеспечить не только режим устойчивого транспортирования, но и - дозирования сыпучих материалов. Именно поэтому необходимо, разработать методы автоматического управления процессами наиболее эффективного и экономически выгодного транспортирования сыпучих материалов пневмонасосами различных типов, адаптируемых к организации совмещенных процессов пневмотранспорти рования и пневмодозирования.
Поэтому решение задачи управления случайными процессами устойчивого пневмодозирования сыпучих материалов пневмопитателями различных конструкций с использованием систем стабилизации и оптимальных по быстродействию автоматических систем регулирования, является актуальным.
Цель работы. Управление случайными процессами устойчивого пневмодозирования сыпучих материалов пневмопитателями различных конструкций с целью обеспечения их постоянной производительности с погрешностью, заданной нормативами, с использованием систем стабилизации и оптимальных по быстродействию автоматических систем регулирования.
Для достижения поставленной цели:
выполнен анализ зарубежных и отечественных источников и в первую очередь патентов по проблеме автоматизированного управления процессами пневмотранспортирования сыпучих материалов, методов и средств их автоматизации;
разработана модель пневмопитателя, как объекта управления процессами дозирования сыпучих материалов, отображающая в своей структуре и коэффициентах основные параметры пневмотранспортной установки, которые влияют на ее динамические свойства;
выбраны методы автоматического управления и оптимизации параметров пневмопитателей, структурно и функционально адаптированных к условиям соблюдения режимных параметров пневмодозирования, обеспечивая тем самым не только устойчивое транспортирование, но и - дозирование сыпучих материалов;
определено влияние изменения параметров настройки контуров управления автоматической системы пневмопитателя на существенное повышение равномерности потока аэросмеси в процессе пневмодозирования;
решена задача повышения динамической точности системы на основе применения методов стабилизации и адаптивного управления, которые позволяют обеспечить требуемое качество динамических процессов при существенном изменении параметров пневмосистемы;
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, выполненных с применением современных методов и технических средств.
Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения ряда теоретических положений диссертации в промышленное производство строительных смесей,
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 диссертации является развитие теории и практики автоматического управления и оптимизации процессов
устойчивого пневмодозирования сыпучих материалов пневмопитателями различных конструкций с использованием систем стабилизации и оптимальных по быстродействию автоматических систем регулирования.
Научная новизна работы заключается в разработке:
критериальных функций оценки и требований к математическим моделям пневмопитателей, как объектов управления процессами дозирования сыпучих материалов и методов их автоматизации;
математической модели системы пневмодозирования со струйным питателем, как объектов управления процессами дозирования сыпучих материалов;
математической модели системы пневмодозирования с пневмовинтовым питателем, как объектов управления процессами дозирования сыпучих материалов;
методов автоматического управления и оптимизации параметров пневмопитателей, структурно и функционально адаптированных к условиям обеспечения режимных параметров пневмодозирования.
Основные положения, выносимые на защиту:
результаты анализа технологии и технических средств обеспечения процессов пневмодозирования сыпучих материалов со струйным и пневмовинтовым питателями, для получения потока материала с постоянной производительностью, позволяющие выработать научный подход и методические основы разработки моделей, критериальных функций и систем автоматизации, ориентированных на оптимизацию процессов пневмодозипования;
математические модели, как объекты автоматизированного управления процессов пневмодозирования сыпучих материалов со струйным и пневмовинтовым питателями, учитывающие физико-механические характеристики сыпучего материала, поступающего на пневмодозирование, и структуры систем автоматического управления и оптимизации параметров процессов пневмодозирования.
Практическая ценность. Результаты исследований в области автоматизации управления процессом пневмодозирования сыпучих материалов со струйными и пневмовинтовыми питателями, заключаются в том, что они являются практической базой для научно обоснованного выбора структуры, методов и средств автоматизации, критериев оценки и параметров настройки систем управления получением материальных потоков сыпучего материала с постоянной производительностью.
Испытание системы и её опытно-промышленная эксплуатация проводилась на бетонном заводе ЗАО «Союз-Лес» (г. Москва).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на международной конференции «Интерстроймех-2013»,2013г., научно-методических конференциях МАДИ (Москва 2012-2013 г.г.) и кафедре автоматизации производственных процессов МАДИ.
Публикации. Основные научные результаты диссертации изложены в 7 работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, приложения, списка использованной литературы, насчитывающего 93 наименований, и содержит 141 страниц, 48 рисунков, 7 таблиц.
