Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Повышение эффективности управления дискретными дозаторами сыпучих материалов

Диссертация: Повышение эффективности управления дискретными дозаторами сыпучих материалов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Под дозированием понимается процесс выдачи заданных количеств веществ в технологические аппараты для смешения или дальнейшей переработки, а также фасовки материалов в тару. Дозирование сыпучих материалов осуществляют с помощью механических и автоматических устройств, которые широко применяются в дискретных и непрерывных технологических процессах. Показано, что наиболее существенные погрешности… Читать ещё >

Повышение эффективности управления дискретными дозаторами сыпучих материалов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Анализ дозаторов сыпучих материалов дискретного действия как объектов управления
    • 1. 1. Место процессов дозирования в промышленности
    • 1. 2. Классификация дозировочных устройств и способов дозирования
    • 1. 3. Требования к конструкции дозаторов
    • 1. 4. Основы движения сыпучих материалов
    • 1. 5. Контрольно-весовые устройства, способы взвешивания, силоизмерительные элементы
    • 1. 6. Постановка задачи исследования
  • 2. Анализ работы дозаторов в промышленных условиях
    • 2. 1. Современные промышленные дозаторы
    • 2. 2. Статистический анализ работы дозаторов дискретного действия
  • 3. Построение и анализ математической модели дозатора сыпучего материала
    • 3. 1. Общая структурная схема модели объекта
    • 3. 2. Математическое описание объединенной механической части дозатора ' '
    • 3. 3. Предварительный анализ модели
    • 3. 4. Определение связи между прогибом балки и показанием измерительного прибора
    • 3. 5. Учет динамического удара
      • 3. 5. 1. Учет динамического удара при допущении о горизонтальности поверхности сыпучего материала в таре
      • 3. 5. 2. Учет динамического удара при конусоидальном расположении сыпучего материала в таре
    • 3. 6. Составление окончательного уравнения, описывающего работу системы дозирования сыпучих материалов
    • 3. 7. Учет нелинейности типа люфт
    • 3. 8. Учет периода преобразования АЦП

    3.9. Анализ свойств дозатора по математической модели 48 3.9.1. Численное решение математической модели дозатора на ЭВМ 48 3.9.2 Оценка влияния параметров модели на погрешность дозирования сыпучих материалов

    3.9.3. Постановка задачи идентификации модели.

    3.10. Идентификация модели в реальных условиях 68 3.10.1 .Выбор критерия оптимизации

    3.10.2. Восстановление первой и второй производной по «экспериментальным данным '

    3.10.2.1 Выбор граничных условий для восстановления первой и второй производной по экспериментальным данным

    3.10.2.2 Точность восстановления в зависимости от шага по времени и количества восстанавливаемых точек

    3.11. Выводы по восстановлению первой и второй производной экспериментальной функции методом кубических сплайнов

    3.12. Идентификация параметров модели численными методами оптимизации

    3.12.1. Выбор метода оптимизации

    3.12.2. Идентификация параметров ?, А, ф

    3.12.3. Идентификация параметров 4 и ср

    4. Анализ влияния питателя на точность работы дозатора

    4.1. Основные возмущения, действующие на сыпучий материал в питателе

    4.2. Определение напряжений в слое сыпучего материала в статике

    4.3. Кинематические и динамические характеристики истечения сыпучего материала

    4.4. Идентификация расхода сыпучего материала

    5. Оптимальное управление дозатором

    5.1. Постановка задачи оптимального управления

    5.2. Вывод уравнения динамики исполнительного механизма

    5.3. Разработка алгоритма оптимального управления.

    5.3.1. Блок-схема программной реализации алгоритма

    5.3.2. Результаты расчетов

    5.4. Исследование метода поиска оптимального управления

    5.4.1. Влияние коэффициентов штрафа

    5.4.2. Точность интегрирования системы уравнений и критерия качества

    5.4.3. Влияние конечных условий

    5.5. Исследование влияния параметров модели на оптимальное управление

    5.5.1. Влияние начального расхода сыпучего материала, на результат расчета

    5.5.2. Зависимость погрешности дозирования от заданной дозы

    5.6. Анализ возможности оперативной реализации оптимального управления

Под дозированием понимается процесс выдачи заданных количеств веществ в технологические аппараты для смешения или дальнейшей переработки, а также фасовки материалов в тару. Дозирование сыпучих материалов осуществляют с помощью механических и автоматических устройств, которые широко применяются в дискретных и непрерывных технологических процессах.

В соответствии со структурой технологического процесса дозаторы делятся на две основные группы: дискретного и непрерывного действия.

Дискретное дозирование характеризуется выдачей заданного количества материала одной или несколькими порциями в течение определенного интервала времени. Такой метод дозирования широко применяется на предприятиях с циклическим характером производства и при фасовке продуктов в тару. Различают дозаторы дискретного действия (порционные дозаторы) с постоянной и переменной массой материала, выдаваемого за один рабочий цикл.

Во многих процессах соотношение и дозирование компонентов, идущих на приготовление продукции, являются в ходе технологического процесса постоянными (процессы со стабильной рецептурой). Для таких процессов применяют дозаторы с выдачей порции постоянной массы. Эти дозаторы представляют собой автоматические весы, которые, как правило, работают под действием силы тяжести проходящего через весы материала.

В ряде случаев, при наличии различной рецептуры, требуется частое изменение массы дозы. Если приходится осуществлять частую настройку дозатора или группы дозаторов на отвешивание новых порций материала, применяют дозаторы с переменной массой дезы. Конструкции таких дозаторов являются более сложными. Они >с=^~цены специальными механизмами для изменения массы дозы путем принудительного открывания и закрывания затворов и для настройки дозатора на отвешивание новых доз. Дозаторы с переменной массой дозы дополнительно оснащены различными автоматическими устройствами и приспособлениями, например, для выдачи отвешенной дозы только после подачи соответствующего сигнала или выдачи заданного числа доз и др. Управление оборудовано сигнальными, блокировочными и регистрирующими устройствами. Установку дозы осуществляют дистанционно с пульта управления.

В соответствии с многообразием физико-механических свойств дозируемых материалов дозаторы дискретного действия встречаются в различном конструктивном исполнении с питателями самых различных типов и даже в сочетании из нескольких типов питающих устройств.

Данная диссертационная работа посвящена исследованию и автоматическому управлению дозаторами дискретного действия, используемых для дозирования сыпучих продуктов.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений.

Заключение

.

В проведённых исследованиях получены следующие основные результаты.

1. В работе проведён статистический анализ работы одного из распространённых классов промышленных дозаторов сыпучих материаловвесовых дозаторов с гравитационным питателем, который позволил выявить основные источники погрешности дозирования.

2. Построена математическая модель дозатора дискретного действия весового типа с учётом ударных воздействий падающей струи сыпучего материала.

3. Проведён цикл исследований для изучения влияния условий дозирования, параметров дозатора, характеристик сыпучего материала на погрешность дозирования.

4. Показано, что наиболее существенные погрешности дозирования связаны с динамическими характеристиками дозатора, которые определяются особенностями его конструкции, и нестабильностью потока сыпучего вещества. Результаты этих исследований позволили дать рекомендации по конструированию дозаторов рассматриваемого класса.

5. Проанализированы условия истечения сыпучего вещества из питателя гравитационного типа и определены возможные возмущения в системе дозирования по этому каналу.

6. Результаты моделирования дозатора и питателя позволили обосновывать предельно достижимые погрешности при той или иной заданной производительности.

Кроме этого, по результатам исследования разработаны и внедрены в производство несколько типов новых дозаторов, акты о внедрении которых приводятся в приложении.

Показать весь текст

Список литературы

  1. . И. Механизация и автоматизация технологических и транспортных операций в производствах шин и резиновых технических изделий. — М.: Химия, 1972. — 512с.
  2. Е. И. Методы определения структурно-механических характеристик порошкообразных материалов. М.: Химия, 1982. 255 с.
  3. Е.И. Методы определения структурно-механических характеристик порошкообразных материалов. М: Химия, 1988, 255 с.
  4. АСУ процессами дозирования. A.A. Демидов, В. С Нагорный и др. Л.: Машиностроение, 1985.-223с.
  5. .З., Илльин В. И. Наладка приборов и систем автоматизации. М: Высшая школа, 1980, 351 с.
  6. Бидерман В. Л Прикладная теория механических колебаний. М.: Высшая школа 1972. 416 с.
  7. В.Л. Теория Механических колебаний. М.: Высшая школа 1980 г.
  8. И. И. Основы теории вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1969. 363 с.
  9. Д.В., Писаренко Г. С. Механические колебания и их роль в технике. М.: Наука, 1965 г, 276 с.
  10. Ю.В., Ефремов O.A. Новые дозаторы для сыпучих материалов, ж. Тара и упаковка- -^6. 1995.
  11. Ю.В., Ефремов С. А. Статистический анализ работы дозаторов периодического действия, ж. Тара и упаковка. .N6, 1994.
  12. В. Д. Кузнец г-н О. В. Современные конструкции питателей для бункеров тр^-- портных систем. Обзор, инф. М: НИИинформтяжмаш, !9~6. 5
  13. O.E. Применение микропроцессоров для автоматизациитехнологических процессов. Л.: Энергоатомиздат. 1986.-208с.
  14. Вибрация в технике (справочник в 6 томах) т.1 под редакцией В. В Болотина. М.: Машиностроение 1978.
  15. Ю. Д. Автоматическое непрерывное дозирование сыпучих материалов. М.: Энергия, 1974. 118 с.
  16. Ю.Д. Автоматическое непрерывное дозирование сыпучих материалов. М: Энергия, 1978, 118 с.
  17. Ю.Д. Дозаторы непрерывного действия. М.: Энергия, 1978, 184 с.
  18. Г. П., Каталымов А. В., Лукьянов П. И. // Материалы II всесоюзной конф. «Механика сыпучих материалов». Одесса, 1971. С. 112.
  19. Г. А., Экетрин М. И. Динамика пластической и сыпучей сред. М. Стройиздат, 1972, 216 с.
  20. И. Ф., Фролов К. В. Теория вибрационной техники и технологии. М.: Наука, 1981. 320 с.
  21. И.Ф., Фролов К. В. Теория вибрационной техники и технологии. М: Наука, 1981, 320 с.
  22. Н.Я., Шнырёв Г. Д. Автоматизированные системы взвешивания и дозирования. М: Машиностроение, 1988, 294 с.
  23. З.Гурфишель М. А. Транспортные и погрузочно-разгрузочные машины в химической промышленности. М.: Машгиз, 1960.-496с.
  24. М.Дженике d В. Складирование и выпуск сыпучих материалов: Пер. с англ / Под. ред. М. И. Агошкова. М.: Мир, 1968. 164 с.•!5.Дженике Э. В. Иогансон И. /.'Конструирование и технология машиностроения: Серия Е. М.: Мир, 1969. ЛЬ 2. С. 51 59. " ,
  25. Э. В., Иосансон И. Р., Карсон И. В.// Конструирование и технология машиностроения: Серия П. М.: Мир, 1973. JV? 2. С. 254 -265.
  26. П.Джонс Дж: К. Методы проектирования. М.: Мир, 1986. 326 с.
  27. А.И., Емельянов В. А. Исполнительные устройства промышленных регуляторов. -М: Машиностроение, 1975.-223с.
  28. С. А. Васильков Ю.В., О.Г. Ершов, И. В. Работнов. Идентификация модели периодического дозатора в реальном времени. Материалы международной конференции «Математические методы в химии и химической технологии». Тверь, 1995.
  29. С.А., Васильков Ю. В. Статистический анализ возмущений в работе дозаторов периодического действия. Материалы IV Всероссийской научной конференции «Динамика процессов и аппаратов химической технологии», Ярославль, 1994
  30. ЗЗ.Зенков Р. Л. Механика насыпных грузов. М.: Машиностроение, 1964. 251 с. 34.3имон Л. Д., Андрианов /Г. И Аутогезия сыпучих материалов. М.: Металлургия, 1978. 288 с.
  31. .М., Сташин В. В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. М.: Энергоатомиздат. 1987.-304с.
  32. Каригин Е, Б. Средства автоматизации для измерения и дозирования массы. М.: Машиностроение, 1981, 469 с.
  33. Н. Б. Средства автоматизации для измерения и дозирования массы. М.: Машиностроение, 1971. 469 с.
  34. А. В., Лукьянов И. И. // ТОХТ. 1973. Т. «У :. С. 228−233.
  35. A.B. Исследование кинематики потока сыгзчих материалов, а аппаратах. Автореф. дисс. к.т.н., М.: МИХМ, 1972.
  36. В.А., Любартович В. А. Дозирование сыпучих и вязких материалов. Л: Химия, 1990.
  37. Л. В. //Тез. докл. III Всесоюзной конф. «Механика сыпучих материалов». Одесса, 1975. С. 27—30.
  38. В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. М. Химия, 1971.
  39. Р. Движение сыпучих материалов в бункерах. М.: Госгортехиздат, 1961. 80 с.
  40. A.C. и др. Наладка приборов и устройств технологического контроля М,: Энергия, 1976.
  41. Л.Н. Роторные и роторно-конвейерные линии. М: Машиностроение, 1982, 336с.
  42. М.М., Волчкевич Л. И., Замгалов Ю. П. Автоматизация производственных процессов. М: Высшая школа, 1978, 430 с.
  43. П.И. Аппараты с движущимся зернистым слоем. М: Машиностроение, 1974.
  44. Ю.И. Аппараты для смешения сыпучих материалов. М: Машиностроение, 1973, 216 с.
  45. Г. М. Дозаторы сыпучих материалов. Обзор, инф. М.: ВПИИПИ, 1984. 68 с.
  46. Машины для переработки сыпучих материалов. Метод выбора оптимального типа питателей, смесителей и измельчителей. М: Ниихиммаш, 1980, 208 с.
  47. .С. и др. Современные отечественные питатели для сыпучих материалов. Обзор. М.: ЦИНТИ ХИМНЕФТЕМАШ, 1977, 48 с.
  48. З.Николаева Ii. П., Козляков Е. В. Кататымов А. В., Лукьянов П. И. /У Тез. -о IV Всес. конф. «Механика сыпучих материалов-. Одесса, 1980. С :
  49. З.Николагьсхий В. Н. // Итоги пауки и техники: Сер. Механика твердогодеформируемого тела. ML: ВИНИТИ. 1972. Т. 6. 86 с. Юрнатский П. П. Автоматические измерения и приборы. Киев, Высшая школа, 1987, 550с.
  50. Основы автоматизации химических производств. Под ред. П.А.
  51. Обновленского и A.JI. Гуревича. JI: Химия, 1975. 3. Основы электроизмерительной техники. Под ред. М. И. Левина. М: Энергия, 1972, 543с. 7. Островский Г. М. Пневматический транспорт сыпучих материалов в химической промышленности. JL: Химия, 1984.-512с.
  52. В. Г. // Конструирование и технология машиностроения: Серия К. М.: Мир, 1969. № 2. С. 132−141.
  53. Приборы для измерений и дозирования массы. Номенклатурный каталог. М.: 1983.
  54. В. В. Современные объемные дозаторы сыпучих материалов. Обзор, инф. М.: ЦПИИТЭлегпищемаш, 1973. 52 с. .Прочность, устойчивость, колебания. (Справочник в трех томах). Под редакцией Биргера И. А. и Панова Я. Г. М.: Машиностроение. 1985.
  55. П.С. // Конструирование и технология машиностроения: Серия Н. М. Мир, 1977. № I.C. 16.
  56. Г. А. Дозирование сыпучих материалов. М.: Химия, 1978, 174 с.
  57. А.Н., Фролов Г. А. Оператор-программист. М: ДОСААФ, 1972.
  58. РТМ 26−01−129—74(80). Машины для переработки сыпучих материалов. Метод выбора оптимального типа питателен, смесителей и измельчителей. М: НРШХИММЛШ, 1980. 208 с.
  59. РЯ. Репкин Ю. А. Михалин В. М. // Хим. и нефт. машиностроение. 1975. № з, с. 44 45.
  60. JI. И. Механика сплошной среды. М.: Наука, 1973. Т. I. 536 с.
  61. В. В. Статика сыпучей среды. М.: Физматгиз, 1960. 243 с.
  62. А.О., Дьячков В. К. Транспортирующие машины. Учеб. пособце для машиностроительных вузов. М.: Машиностроение, 1983.-487с.
  63. Теория и проектирование контрольных автоматов. Воронцов JI.K., Корндорф С. Ф., Трутель В. А. Федотов A.B. Учеб. пособие для вузов. -М.: Высшая школа. 1980.-560с.
  64. В. И.-Выбросы случайных процессов. М.: Наука, 1970. 392 с. Бендат JI. Основы теории случайных шумов и ее применение. М.: Наука, 1965. 463 с.
  65. В.И. Выбросы Случайных процессов. М: Наука, 1980, 392 с.
  66. . С. Управление истечением сыпучих материалов. Алма-Ата: Наука КазССР, 1981. 148 с.
  67. В. Я. Объемные питатели для сыпучих и пастообразных материалов в .СССР и за рубежом. Обзор, инф. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1978. 38 с.
  68. А.П. Колебания деформируемых систем. М.: Машиностроение, 1970.
  69. В.А., Михайлов Н. В. Вибрационный слой. М: Наука, 1972, 343 с.
  70. Н.Г., Бескоровайный П. М. Электрические измерения. М.: Машиностроение, 1981,359с.
  71. Электрические измерения. Общий курс. Под ред. A.B. Фремке. М: Энергия, 1986, 420 с.
  72. Электрические измерения. Под ред. Е. Г. Шрамкова. М: Высшая школа, 1985,518 с.$ 0. С о win S. С. /П. of Appi. Mech ' V. 44, № 9. P. 409−412.
  73. С о win S. С. // Trans of tile ASM? 1979. V. 46, № 9. P. 524 528.
  74. Drurker D. C., Prager W.I. Overly of Appl. Matheni. 1952. V. 10. P.157—164. Серия К. М.: Мир, 1973. № 1. с. 301- 308.
  75. Jl. W., Neddvrman R. М. //Trails. Ins. Chem. Fng. 1974. V. 52. P. 170 179.
  76. Mcl.can A. fi.//Btilk Solids Handling. 1985. V. 5, № 2. P. 431 -436.
  77. R.L. // Powd. Teclmol. 1983. V. 36. P. 5—11.
  78. Murfiit P. G, Bransby P. L. // Powd. Technol. 1980. v. 27. P. 149−162.
  79. L. // 1st Europ. Symp. of the Stain Behaviour of Patic. Solids. Pracha, 1984 P I 02−10 388,Ouins M, Roberts A. 1T//Bulk Solids Handling. 1985. V. 5, № 5. P. 1009— 1016.
  80. V. Cowin S. C. // Powd. Technol. 1979. V. 22. P. 23—32.
  81. D. M. // Chem. Eng. Sc. 1966. V. 21. P. 975−997
  82. A. c. 1 043 519 СССР, МКИ G 01 I1N3/56. 12. A. c. 1 252 691 СССР, МКИ Ci 01 M 19/00.
  83. A. c. 1 079 563 СССР, МКИ В 65 G 53/28. 93. А. с. 1 207 943 СССР, МКИ В 65 G 53/50.
  84. А. с. 844 342 СССР. МКИ В 29 В 7/42.
  85. А. с. 951 082 СССР, МКИ G 01 G 11/16.
  86. А. с. 962 153 СССР, МКИ В 65 G 65/46.
  87. А. с. 964 463 СССР, МКИ G 01 F 1124.
  88. Пат. 2 718 508 ФРГ, МКИ G 01 F 11/08. 35. Пат. 3 645 583 США. МКИ В 65 G 53.18.
  89. Пат. 3 730 397 США, МКИ В 65 G 65/18
  90. Пат. 3 758 162 США, МКИ В 65 G 53/24i
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!