Технические науки,
№12
Ткачев Владимир
Севастьянович,
Ужеловский Валентин Алексеевич,
Грубов Виталий Владимирович
Приднепровская Государственная Академия Строительства и Архитектуры, г.
Днепропетровск, Украина
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА
ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ
Введение
Разработка и совершенствование систем
весового дозирования сыпучих материалов является одной из актуальных задач при
производстве строительных материалов и ведется с целью повышения
производительности при обеспечении заданной точности дозирования. Широко
распространен двухскоростной способ весового
дозирования, при котором подача основной порции материала в весоизмерительный
бункер осуществляется на одной скорости, а при приближении к заданному весу
порции происходит переход на пониженную скорость подачи – досыпку материала.
Цель
Разработать методику определения
момента перехода на пониженную скорость подачи материала и ее значение для
повышения производительности систем весового порционного дозирования при
обеспечении требуемой точности. Для этого необходимо разработать модель системы
дозирования, которая учитывала бы особенности этого процесса.
Основной
материал исследования
В настоящее время известны работы
посвященные созданию и исследованию математических моделей электропривода [1],
информационных моделей в АСУ [2], и др. Модель дозирования сыпучих компонентов
[3], не описывает в полной мере динамику процесса. Данная работа посвящена
разработке модели процесса дозирования учитывающей инерцию электропривода
питателя и вращающихся масс, нелинейно изменяющееся время падения материала в
бункер. Использование такой модели позволяет оптимизировать
параметры работы дозатора для достижения максимальной производительности при обеспечении требуемой точности.
Система дозирования состоит из шнекового
дозатора с асинхронным двигателем (АД), управляемым тиристорным преобразователем
путем изменения частоты и величины питающего напряжения, и весоизмерительного
бункера. Материал в бункер попадает с задержкой, определяемой временем падения.
Высота падения а, следовательно, время падения меняются в процессе дозирования
из-за повышения уровня материала по мере заполнения бункера. При таких условиях
анализ динамических свойств системы удобно выполнять, используя методы
математического моделирования с применением пакета MATLAB 6.5 - Simulink. [4, 5].
Модель процесса дозирования
учитывающая динамику электропривода питателя, нелинейно изменяющееся время
падения материала в бункер приведена на рис. 1:
Рис.1 Модель дозатора, реализованная
в среде MATLAB 6.5
В ходе моделирования были варьированы
две переменные: момент перехода на пониженную скорость досыпки материала,
определяемый в процентном отношении к массе требуемой порции и уровень снижения
скорости привода питателя выражаемый в процентном отношении к скорости привода
в процессе основной подачи материала.
Переходные процессы при моделировании
в среде MATLAB 6.5 изображены на рис. 2:
Рис. 2 Угловая скорость вращения
шнека, рад/с (а); время падения материала, х10 -3 с (б); масса материала в бункере, х10
Анализ результатов моделирования
показал, что для заданных параметров шнекового питателя и электропривода
оптимальными по быстродействию, а, следовательно, и обеспечивающие максимальную
производительность при заданной точности дозирования, являются:
- переход на пониженную скорость
дозирования (досыпки) при достижении 98% требуемой дозы;
- уровень снижения скорости досыпки
составляет 6% от основной скорости дозирования.
Выводы:
Выполненные исследования процесса дозирования позволяют оптимизировать двухскоростной
способ весового дозирования - обеспечить максимальную производительность при
заданной точности.
Разработанная модель весового дозатора
позволяет на стадии проектирования оценить влияния характеристик оборудования
на погрешность и производительность процесса дискретного весового дозирования.
Для конкретного оборудования,
учитывающего параметры весоизмерительного бункера, характеристики двигателя
питателя получены значения момента перехода на пониженную скорость и уровень
снижения скорости обеспечивающие максимальную производительность дозирования
при заданной погрешности, что позволяет оптимизировать
процесс дозирования по предлагаемой методике.
Литература:
1. Довгань С.М. Дослідження систем електропривода методами
математичного моделювання: Навчальний посібник. – Дніпропетровськ. НГА України,
2001. – 137 с.
2. Краснопрошина А.А. и др. Современный анализ систем
управления с применением Matlab. 1999.
3.
В.Букреев,
Н.Гусев, М.Нечаев, И.Краснов, и др. «АСУ ТП
производства комбикормов на базе контроллера Fastwel
RTU1&8-BS». Современные технологии автоматизации, №1 2006.
4.
Дьяконов В. Simulink 4.
Специальный справочник СПб, Питер, 2002 г., 528 с.
5. Егоренков Д.Л., Фрадков А.Л., Харламов И.Ю. Основы математического моделирования. Построение и анализ моделей с примерами на языке MATLAB.