Научно-практические основы непрерывного дозирования сыпучих материалов в перерабатывающих отраслях агропромышленного комплекса Товбин, Леонид Исаакович

Введение к работе

1.1. Астуяігс.нпптт. npm. На предприятиях комбикормовой, мукомольно-крупяной, хлебопекарной, пищеконцентратной, кондитерской, сахарной, масло-жировой и других перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса (АПК) исходное сырье, полуфабрикаты и конечные продукты представляют собой сыпучие материалы, дозирование которых - одна из основных технологических операций. Для развития перерабатывающих отраслей АПК существенное значение имеет совершенствование методов и средств дозирования. Механизация и автоматизация дозирования повышают производительность труда, улучшают качество готовой продукции, способствуют экономии сырья, создают предпосылки для полной автоматизации технологических процессов.

До настоящего времени во многих технологических процессах, в том числе непрерывных, используется дискретное дозирование, хотя такие процессы обуславливают необходимость именно непрерывного дозирования (за исключением финишных операций - фасования готовой продукции). Возросшие требования к качеству продукции могут быть удовлетворены применением весовых методов. Мож'-о отметить, что применение непрерывного весового дозирования ;,л реконструкции действующих предприятий, например комбикормовой промышленности, позволяет увеличить производительность предприятия на существующих производственных площадях в 1,5-2 раза

Многообразие способов и средств дозирования сыпучих материалов требует теоретических и практических обобщений, на основе которых можно было бы проводить разработку и эксплуатацию эффективных способов и средотв непрерывного дозирования сыпучих материалов, построение технологических процессов с применением непрерывного дозирования. Поэтому создание научно-практических основ непрерывного дозирования сыпучих материалов в перерабатываю-

- 4 -щих отраслях АПК является крупной и актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Рассматриваемая проблема решалась и координировалась в соответствии с общесоюзной научно-технической программой ГКНТ СССР 0.42.01 от 30.01.85 г. и комплексными научно-техническими программами "Нечерноземье" и "Продовольствие" Минвуза РСФСР.

1.2. ttpjtt. иппляттптіяний . Интенсификация и повышение эффективности производственных процессов предприятии перерабатывающих отраслей ЛПК на базе научно обоснованного применения', проектирования, разработки и эксплуатации способов и средств непрерывного дозирования сыпучих материалов при подготовке многокомпонентных оиесей.

I.S. Яяттячи ипгілвттптаяний:

систематизация параметров и показателей, характеризующих способы и средства непрерывного дозирования;

выявление и анализ основных закономерностей непрерывного дозирования сыпучих материалов при подготовке многокомпонентных смесей;

разработка и анализ математических моделей процессов многокомпонентного дозирования сыпучих материалов, отражающих влияние этих процессов на качество готовой продукции;

обоснование принципов построения систем многокомпонентного дозирования;

научное обоснование методов расчета и эксплуатации дозаторов непрерывного действия;

разработка и внедрение комплекса для непрерывного весового дозирования сыпучих материалов при производстве комбикормов.

1.4. Объекты и мрттта HftMrfjTtrremiwtt- Объектами настоящего исследования являются процессы и оборудование непрерывного дозирования сыпучих материалов при подготовке многокомпонентных

- 5 -смесей.

В работе использованы методы теории вероятностей и математической статистики, теории случайных процессов, теории чувствительности, математического моделирования, теоретической механики и др.

Экспериментальные исследования выполнены на специально созданных установках, а также на промышленном оборудовании Резек-ненского и Ионишкского комбинатов хлебопродуктов.

Обработка результатов экспериментальных исследований выполнена графо-аналитаческимн методами и на ЭВМ.

1.5. Научная нотмана. Разработаны методологические основы построения и анализа процессов и оборудования для непрерывного дозирования сыпучих материалов в перерабатывающих отраслях АПК. Получен экспериментальный материал, необходимый для решения практических задач по применению систем непрерывного многокомпонентного дозирования.

Разработана модель непрерывного многокомпонентного дозирования, устанавливающая связь между составом смеси, колебаниями состава сырья, погрешностью дозирования, точностью методов оценки качества сырья и готовой продукции.

Предложена и обоснована концепция непрерывного многокомпонентного весового дозирования как нормального, стационарного, эргодического случайного процесса, согласно которой случайные изменения расхода сглаживаются сначала при функционировании автоматической системы регулирования расхода, а затем при смешивании. Для количественной оценки этих явлений предложены коэффициенты сглаживания: смесителя и результирующий. Получены аналитические выражения, связывающие коэффициенты сглаживания со спектральным составом случайных изменений расхода, показано, что сглаживание при смешивании эквивалентно уменьшению случайных

погрешностей дозирования.

Теоретически уотановлено и экспериментально подтверждено, что: спектральный состав случайных изменений раохода различен при объемном и весовом дозировании ) среднее квадратиче-окое отклонение маосы контрольной пробы возрастает при объемном споообе дозирования и стремится к постоянному пределу при весовом.

Для ленточных весовых конвейеров получены аналитически и подтверждены экспериментально зависимости, характеризующие их взаимодействие с дозируемым-материалом (загрузку и разгрузку), влияние линейной плотности, натяжения и окорооти конвейерной ленты, рабочей длины весового участка и охемы передачи усилий к весовому механизму на показатели технологической эффективное тд, функционирования автоматической системы регулирования, и опектраяышй состав случайных изменений расхода при веоовом дозировании.

1.6. Практическое значение работы. Полученные на основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований результаты и рекомендации широко использованы при проектировании, разработке и эксплуатации систем непрерывного многокомпонентного дозирования в комбикормовой промышленности - отрао-ля АПК, наиболее широко использующей многокомпонентное дозирование.

Разработаны инженерные методики: выбора дозаторов непрерывного действия с учетом технологических требований ; определения погрешности и стабильности дозирования ; расчета параметров

- 7 -наотройки регуляторов весовых дозаторов непрерывного действия; оцени! процессов непрерывного дозлрования с учетом сглаживапдос свойств сыесителей; а такие рекомендации по применению ленточных грувоприешшх устройств.

На базе непрерывного весового дозирования разработаны новые технологические процессы непрерывного производства комбикормов. Ноше системы многокомпонентного дозирования при производстве комбикормов прошли производственные испытания и приняты в эксплуатация на Ионишкском (Лит.ССР), Резекненском (Латв.ССР) комбинатах хлебопродуктов (КХП), Стендском (Латв.ССР) и Волосовоком (Ленингр.обл.) комбикормовых заводах (ККЗ). Результирующий суммарный экономический эффект от внедрения непрерывного производства комбикормов при реконструкции этих предприятий составил на конец 1989 г. 1,759 млн.рублей за счет пошивная производительности без увеличения действующих площадей. Введены в эксплуатацию линии непрерывного весового дозирования на Иецавском, Валмаерском, Максатихинском КХП.

ЦНИИоромзеряопроектом и Латвийским филиалом ВНИИКП8НП0 "Комбикорм" разработаны типовые проекты реконструкции комбикормовых заводов с использованием результатов настоящих исследований.

На 1990-91 гг. намечена реконструкция Шатовского, Гатчинского, Брянского, Черкесского, Красногорского (Челябинская обл.) ККЗ, Новомосковского, Гулькевического и Илимского КХП. Экономический эффект по данным предприятиям составит около 4,9 млн.руб. в год.

В дальнейшем предполагается реконструировать по пять комбикормовых предприятий в год, входящих в систему хлебопродуктов, о экономическим эффектом порядка 700 тыс.руб. в год по каждому заводу.

Начаты работы по оснащению средствами непрерывного весового дозирования межколхозных комбикормовых предприятий, в частности ПО "Страуме". Аналогичные работы проводятся в мукомольной, пищеконцентратной и хлебопекарной промышленности.

1.7. Апргхіягги^ рягілти. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных конференциях МТИПП с 1964 по 1985 гг.; Всесоюзном научно-техническом совещании "Автоматизация процессов взвешивания и дозирования" (Одесса, 1967 г.); Научно-технической конференции "Исследование и проектирование испытательных машин и весоизмерительных приборов", (НИКИМП, Москва,1967 г.); П-й Всесоюзной ижференции "Основные задачи теории конструирования и исследования упаковочных автоматов" (Каунас, 1975 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Техника промышленного взвешивания" (Одесса, 1977 г.); Международной научно-технической конференции "Техника промышленного взвешивания"(Одесса, 1977 г.); Всесоюзном научно-техническом совещании по автоматизации процессов взвешивания и дозирования (Одесса, 1981 г.), Всесоюзной научной конференции "Пути совершенствования технологических процессов и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания" (МТИПП,

1. г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы автоматизации процессов взвешивания и дозирования" (Одесса,

2. г.); Всесоюзной научной конференции "Разработка и совершенствование технологических процессов, машин и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания" (МТИПП, 1987 г.); 2-м Всесоюзном симпозиуме "Научные основы витаминного питания сельскоховяйственных животных" (Рига, 1987 г.).

Отдельные разделы диссертации отражены в 15 отчетах по 10 госбюджетным и хоздоговорным НИР, выполненным под руководством или при непосредственном участии автора в качестве ответственно-

- 9 -го исполнителя.

Материалы диссертационной работы используются в учетном процессе. Некоторые результаты диссертации использованы при издании двух учебников и учебного пособия для вузов, учебника для техникумов.

8. Тїублиитіия результатов исслеповаиий. По тематике диссертации опубликовано 52 научные работы, в том числе II отдельных изданий и глав в отдельных изданиях, 5 авторских свидетельств и положительное решение Госкомазобретений по заявке на изобретение.

9. дбъем писпегпт^иц,. диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.

Основное содержание диссертации изложено на 277 страницах машинописного текста, диссертация содержит 76 рисунков, 13 таблиц, список литературы включает 285 наименований, приложения на 78 стр.

І.Ю. На ппшиту. вавддятвя:

1. Принципы и метода оценка технологической эффективности непрерывного многокомпонентного дозирования сыпучих материалов перерабатывающих отраслей ЛПК.

2. Положение об определяющем значении ленточных грузоприем-ных устройств и их взаимодействия с потоками дозируемых материалов при функционировании непрерывного весового дозирования сн-пучных материалов.

3. Концепция непрерывного дозирования сыпучих материалов как случайного процесса с различными характеристиками при объемном и весовом способах.

4. Принципы построения, функционирования и методическое обеспечение систем непрерывного многокомпонентного дозирования, реализованные на примере комбикормового производства.