Введение к работе
Актуальность работы. Эффективность производства напрямую связана с совершенствованием технологических процессов на основе новейших научно-технических достижений. Именно поэтому в последнее время интенсивно развиваются технологии производства новых материалов с использованием добавок органического и минерального происхождения, как на стадии приготовления растворных смесей, так и в процессе создания структур затвердевшего раствора. Анализ влияния добавок органического и минерального происхождения показал, что минеральные тонкодисперсные наполнители способствуют повышению плотности затвердевшего цементного камня, а регулирование поверхностной активности зёрен минерального наполнителя комплексной добавки, позволяет оптимизировать структуру и свойства разбавленных этими добавками цементных растворов без применения высокоинтенсивных технологических приёмов.
Проведенные в Грозненском государственном нефтяном техническом университете исследования показали, что в качестве комплексной добавки эффективно использовать, органоминеральную добавку (ОМД), получаемую в результате механохимической обработки - помола в шаровой мельнице золошлаковой смеси.
Измельчение является одной из основных технологической операцией при производстве строительных материалов. При значительных объемах помола продукта класса минус 100 мкм, базовыми помольными агрегатами являются трубные шаровые мельницы. Одним из факторов, сдерживающих распространение этих мельниц, является низкий их КПД, колеблющийся в пределах 0,5...2 %.
Наиболее перспективным из направлений повышения эффективности работы шаровых мельниц является их перевод в замкнутый цикл измельчения с высокоэффективными сепараторами. Мировой опыт эксплуатации измельчительных агрегатов показывает, что кроме улучшения качества конечного продукта наблюдается повышение производительности установок на 8...25 % в зависимости от применяемой схемы помола и качества конечного продукта.
Экономическая ситуация требует от предприятий более эффективного
использования существующего помольного парка, повышения его
производительности, получения продукта заданного гранулометрического состава, который в большей степени и предопределяет свойства вяжущего. Решение данной задачи возможно за счет совершенствования процесса измельчения в шаровой мельнице и сепарации продуктов помола во внешнем классифицирующем устройстве. Это позволяет не только повышать энергетическую эффективность процесса измельчения, но и получать готовый продукт с заданным гранулометрическим составом.
Анализ процессов измельчения в шаровых мельницах замкнутого цикла, исследованных целым рядом авторов, как правило, затрагивает вопросы технологической оптимизации режимных и конструктивных параметров агрегатов измельчения, не рассматривая их в контексте автоматизации и автоматического управления.
Эффективное функционирование процессов измельчения возможно только с помощью комплексной автоматизации, которая должна обеспечить такую структурно-функциональную связь технологических элементов, при которой достижение заданной цели всего процесса наиболее вероятно.
Однако задача управления технологическим процессом помола охватывает круг вопросов, связанных с разработкой новых принципов и методов автоматизации. Необходимо использование нового подхода к синтезу системы непрерывного производства органоминеральной добавки в направлении интеграции технологии, технических средств и управления. Только таким образом удается существенно повысить технико-экономические показатели промышленного производства ОМД, избежать влияния значительных колебаний количественных и качественных характеристик сырья, отклонений режимов функционирования отдельных агрегатов на ее качественные характеристики.
Поэтому, поставленная в диссертационной работе Исаевой М.Р. задача
разработки методов построения системы автоматизированного управления
технологическим процессом промышленного производства
органоминеральной добавки, обеспечивающей реализацию существенно новых способов повышения ее качества, является актуальной.
Цель работы: разработка и исследование систем автоматического управления процессами измельчения золошлаковой смеси в шаровых мельницах замкнутого цикла для увеличения выхода органоминеральной
добавки с высокими качественными характеристиками
Для достижения поставленной цели:
выполнен анализ зарубежного и отечественного опыта автоматизации процессов измельчения сырья в шаровых мельницах, методов и средств их автоматизации;
разработан технологический процесс получения новых строительных материалов с повышенными технико-экономическими показателями, за счет использования дешевого и доступного сырья;
произведен выбор критериальной функции оценки качества процесса измельчения и методов его автоматизации;
разработана математическая модель шаровой мельницы, как объекта управления.
разработана структура системы экстремального регулирования шагового типа, аспирационного тракта шаровой мельницы.
выбраны методы расчета, коррекции и управления локальных автоматических систем режимных параметров шаровой мельницы.
определено влияние изменения параметров настройки локальных автоматических систем управления на качественные характеристики процессов измельчения;
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 промышленное производство органоминеральной добавки,
Методы исследования
Результаты диссертационной работы получены на основе анализа зарубежного и отечественного опыта автоматизации процессов измельчения сырья в шаровых мельницах, комплексного использования методов теории
автоматическрго управления, теории вероятности и математической статистики, оптимальных систем и математического моделирования.
Научная новизна. Основным научным результатом является развитие теории и практики автоматического управления и оптимизации процессов промышленного производства органоминеральной добавки, которая получается в результате механохимической обработки - помола в шаровой мельнице золошлаковой смеси.
Научная новизна работы заключается в разработке:
Технологического процесса получения новых строительных материалов с повышенными технико-экономическими показателями, за счет использования дешевого и доступного сырья;
Критериальной функции оценки качества и требований к математической модели процесса измельчения органоминеральной добавки и методов его автоматизации;
Математической модели шаровой мельницы, как объекта управления процессом измельчения органоминеральной добавки;
Математической модели и структуры системы экстремального регулирования шагового типа технологических режимов аспирационного тракта шаровой мельницы.
Основные положения, выносимые на защиту:
Результаты анализа технологии и технических средств обеспечения процесса измельчения золошлаковой смеси в шаровых мельницах замкнутого цикла, для получения органоминеральной добавки, позволяющие выработать научный подход и методические основы разработки моделей, критериальных функций и систем автоматизации, ориентированных на оптимизацию гранулометрического состава органоминеральной добавки и получение ее максимального выхода;
Математическая модель шаровой мельницы, как объекта
автоматизированного управления процессом измельчения
органоминеральной добавки, учитывающая физико-механические характеристики сырья, поступающего на переработку, и структуру оптимальной системы управления процессом измельчения.
- Математическая модель системы экстремального регулирования аспирационного тракта шаровой мельницы, методы расчета, коррекции и управления ее режимными параметрами.
Практическая ценность. Результаты исследований в области автоматизации управления процессом измельчения золошлаковой смеси в шаровых мельницах замкнутого цикла, заключаются в том, что они являются практической базой для научно обоснованного выбора структуры, методов и средств автоматизации, критериев оценки и параметров настройки системы управления получением максимального выхода органоминеральной добавки.
Испытание системы и её опытно-промышленная эксплуатация проводилась на бетонном заводе ООО «Элитстрой» (Чеченская республика, Грозненский район, станица Горячеисточненская.).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на:
научно-методических конференциях МАДИ (г. Москва, 2010-2012г.),
кафедре автоматизации производственных процессов МАДИ, всероссийской
научно-методической конференции «Инновационные технологии в
профессиональном образовании» ГТНТУ (г. Грозный 2011г.), кафедре «Автоматизация и управление» ГГНТУ.
Публикации. Основные научные результаты работы изложены в 10 опубликованных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы, насчитывающего 112 наименований, и содержит 178 страниц машинописного текста, 64 иллюстрации, 7 таблиц.
