Введение к работе
з
В настоящее время отечественная технология производства длинного льняного волокна остается трудоемкой и мало автоматизированной. Значительная доля льнотресты обрабатывается в современных условиях при неоптимальных режимах, что приводит к резкому увеличению потерь льнотресты при обработке. Одним из путей повышения выхода длинного волокна является настройка технологических режимов процесса переработки льна с учетом свойств сырья и структурных параметров слоя, поступающего на обработку. Непрерывный контроль параметров слоя льнотресты позволяет оперативно получать сведения об их изменении. Создание системы управления режимами обработки льняной тресты в зависимости от изменения ее параметров позволяет решить задачу обеспечения необходимых условий производства длинного волокна, что значительно снизит потери сырья.
Недостаточно исследованы вопросы управления технологическими процессами слоеутонения, мятья и трепания льнотресты при воздействии комплекса возмущающих факторов - изменения структурных параметров слоя и свойств льнотресты. Кроме того, недостаточно исследованы вопросы определения структурных параметров слоя и свойств льнотресты (дезориентация, диаметр стеблей в слое и др.) в условиях технологического процесса. Существует необходимость разработки общей системы управления, учитывающей изменения параметров сырья и влияние изменения технологических режимов на различных этапах обработки на последующие операции обработки. На решение этих актуальных задач . и направлена данная диссертационная работа.
В работе предлагается система определения свойств льнотресты и структурных параметров слоя с использованием элементов технического зрения и система управления процессом получения длинного льняного волокна, в которой предусмотрено управление степенью слоеутонения, смещением слоя на входе в агрегат, частотой вращения трепальных барабанов и скоростью движения зажимного транспортера на основе данных об изменяющихся свойствах льнотресты.
ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является увеличение выхода длинного льняного волокна при сохранении его качества за счет создания комплексной системы управления режимами переработки льнотресты (степени слоеутонения, смещения слоя, частоты вращения трепальных барабанов и
4 скорости движения зажимного транспортера) с учетом изменения структурных параметров слоя, поступающего на обработку и свойств льнотресты. ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ:
-
Разработать и исследовать методы определения дезориентации и угла наклона стеблей в слое, методы точного определения диаметра стеблей в слое, пригодные для применения в технологическом процессе;
-
Разработать и испытать комплексную систему определения свойств льнотресты и структурных параметров слоя в потоке, используя создаваемые, а также ранее предложенные методы и элементы систем технического зрения.
-
Исследовать закономерности изменения линейной плотности сырца на выходе из мяльной машины в зависимости от свойств льнотресты и степени слоеутонения при применении слоеформирующего механизма с изменяемой степенью утонения, разработать математическую модель данной зависимости.
-
Разработать метод выбора технологических режимов для различных этапов обработки, используя регрессионную модель изменения линейной плотности сырца на входе в зону трепания, алгоритм выбора режимов трепания на основе модели натяжения и нагружения пряди при трепании.
-
Разработать и реализовать комплексную автоматизированную систему управления режимами переработки льнотресты, пригодную для использования на модернизируемых образцах мяльно-трепальных агрегатов.
6. Оценить экономическую эффективность разработанной системы
управления при ее внедрении на льнозаводах.
В диссертационной работе использованы теоретические и экспериментальные исследования в области определения свойств льнотресты при первичной переработке лубяных волокон, методы распознавания параметров н основе систем технического зрения, статистические методы исследовани (регрессионный анализ) для построения корреляционных моделе технологических процессов, методы теории автоматического управления и теори дифференциальных и интегральных исчислений и расчета погрешносте измерений. Использовались программные средства Matlab 6.5, MathCad 2001 Borland Delphi 7, C++Builder 6.0, Codesys v. 2.3., MS Excel 2003.
Для проведения экспериментальных исследований использовалос современное оборудование, применяющееся в системах видеонаблюдения оптического распознавания, промышленная автоматика фирм ОВЕН и Веспе При этом параллельно свойства льнотресты оценивались по стандартны методикам.
Практическая ценность диссертационной работы определяется получением и апробацией в условиях производства результатов исследований, ориентированных на создание комплексной системы управления режимами обработки льнотресты.
Практическую значимость имеют:
-
Система определения свойств льнотресты и структурных параметров слоя льнотресты в технологическом процессе с использованием элементов технического зрения, обеспечивающая оценку комплекса свойств льнотресты и структурных параметров слоя с достаточной степенью точности;
-
Система управления режимами обработки для мяльно-трепального агрегата на основе контроля свойств льнотресты и структурных параметров слоя и с использованием математических моделей нагружения и натяжения прядей при трепании, изменения линейной плотности сырца на в ходе в зону трепания в зависимости от свойств сырья и параметров обрабатываемого слоя. Система реализована с использованием современных технических средств и может использоваться в серийно выпускаемых мяльно-трепальных агрегатах;
-
Метод определения угловой дезориентации стеблей с использованием систем технического зрения, что позволяет определить величину пригодности слоя к обработке трепанием.
-
Метод определения среднего диаметра стеблей в слое с использованием систем технического зрения.
Результаты работы явились основой для разработки системы управления двух экспериментальных образцов нового мяльно-трепального агрегата. Элементы разработанной системы управления рекомендованы ОАО «Ивановский механический завод им. Г.К. Королева» к внедрению при создании новых мяльно-трепальных агрегатов, а также кафедрой ТПЛВ Костромского государственного университета к использованию в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 260701 "Технология и оборудование производства натуральных волокон".
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В диссертационной работе впервые: 1. Разработана методика определения дезориентации и угла наклона стеблей
льнотресты в слое на основе метода "граничных точек" с использованием
элементов технического зрения;
-
Разработана методика определения среднего диаметра стеблей в слое льнотресты с использованием элементов технического зрения.
-
Получена многофакторная корреляционная модель, позволяющая проводить оценку изменения линейной плотности сырца в зависимости от свойств льнотресты и толщины слоя, поступающего в мяльную машину;
-
Разработан алгоритм управления технологическими режимами на различных этапах процесса первичной обработки льнотресты в зависимости от свойств льнотресты и структурных параметров слоя, поступающего на обработку;
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
на международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие инновационные технологии развития промышленности региона (ЛЁН-2008)» (г. Кострома, 2008);
на 62-й межвузовской научно-технической конференции молодых ученых и студентов (КГТУ, Кострома, 2009-2010);
на научно-практической конференции «Основные результаты и направления развития научных исследований по льну-долгунцу», посвященной 80-летию образования ВНИИ льна. (Торжок, 2010);
на международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона (ЛЕН-2010) (г. Кострома, 2010);
на производственном совещании ООО «Агроинвест-Татарское» (Шолоховский льнозавод, 2010);
на производственном совещании Ивановского механического завода им. Королева, получен акт внедрения результатов диссертационной работы (г. Иваново, 2010);
на 14-ой областной научной конференции молодых исследователей "Шаг в будущее" (Кострома, 2011);
на расширенном заседании кафедры технологии производства льняного волокна КГТУ (г.Кострома, 2011); ПУБЛИКАЦИИ.
По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, из них 3 в журналах, входящих в «Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук редакции 2011 года
7 (редакция 17.06.2011)» ВАК РФ .Получен Патент на изобретение № 2414679 от 20.03.2011 «Способ определения длины стеблей лубяных культур». СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ.
