Исследование и автоматизация процесса получения дыма с использованием инфракрасного излучения

• Автор: Пономаренко, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.18.12, 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Мурманск
• Количество страниц: 191 с. : ил.

Содержание Лист
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПОЛУЧЕНИЯ ДЫМА ИНФРА- 10 КРАСНЫМ ДЫМОГЕНЕРАТОРОМ (ИК ДГ) В ПРОЦЕССЕ ХОЛОДНОГО КОПЧЕНИЯ.
1.1 Описание технологического процесса получения дыма
1.2 Установки для получения коптильной среды
1.3 Обзор существующих систем управления процессом дымообразования
1.4 Выбор структуры АСУ дымогенератором
1.5. Технология научного исследования по теме диссертации
1.6. Выводы по первой главе
2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ В ИНФРА- 54 КРАСНОМ ДЫМОГЕНЕРАТОРЕ И ВЫБОР РЕГУЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРОВ И ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
2.1 Исследование распределения температурных полей по объему сырья (опилок) в 54 работающем ИК ДГ.
2.2 Выбор регулируемых параметров и управляющих воздействий для АСУ установ
ки холодного копчения.
2.3 Выбор чувствительных элементов для АСУ дымообразованием
2.4 Выбор внутренней структуры регуляторов исследуемых контуров
2.5 Выбор рыулируютцих органов системы регулирования плотности дыма
2.6. Выводы по второй главе
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ДЫМА ИНФРА- 86 КРАСНЫМ ДЫМОГЕНЕРАТОРОМ (ИК ДГ) В ПРОЦЕССЕ ХОЛОДНОГО КОПЧЕНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ КОПТИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.
3.1 Общие принципы получения математических моделей отдельных составляющих 86 технологического процесса получения дыма инфракрасным дымогенератором в процессе холодного копчения
3.2 Экспериментальное исследование процесса дымообразования в процессе холод- 95 ного копчения рыбы.
3.3 Методика получения математических моделей динамических объектов
3.4. Выводы по третьей главе
4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ ДЫМА ИНФРАКРАСНЫМ ДЫМОГЕНЕ-щ ' РАТОРОМ (ИК ДГ) В ПРОЦЕССЕ ХОЛОДНОГО КОПЧЕНИЯ
4.1. Методы повышения -эффективности технологического процесса холодного копчения
4.2. Идентификация парамефов процесса копчения
4.3 Оптимизация рстуляторов системы управления технологическим процессом ды-
* мообразования в процессе холодного копчения рыбы
4.4 Основные принципы работы регуляторов системы управления технологическим процессом получения дыма инфракрасным дымогенератором.
4.5 Аппаратное обеспечение системы управления процессом холодного копчения на базе современных промышленных микроконтроллеров.
4.6 Реализация программной части системы управления процессом холодного копче-
* ния на базе современного лицензионного профаммного обеспечения.
4.7 Исследование технологического процесса холодного копчения с использованием разработанной системы управления технологическим процессом получения дыма инфракрасным дымогенератором.
4.8 Выводы по четвертой главе Заключение
Список литературы
Приложение 1. Результаты экспериментов по изучению распределения температур в
инфракрасном дымогенераторе в процессе работы установки
Приложение 2. Профамма обработки экспериментальных данных в математическом
пакете matlab с использованием возможностей пакета SYSTEM IDENTIFICATION
TOOLBOX
Приложение 3. Результаты экспериментов по снятию переходных характеристик исследуемых контуров
Приложение 4. Подпрограмма поиска оптимальных коэффициентов регуляторов в процессе копчения на языке VISUAL BASIC

Актуальность темы. В условиях рыночной экономики задача повышения эффективности технологических процессов играет существенную роль, так как позволяет
9 получать продукцию более высокого качества при одновременном увеличении выпуска
готовой продукции из того же количества сырья и сокращении производственных затрат, связанных с технологическим процессом производства. Качество технологическою процесса определяется тем. насколько оптимально проводится данный процесс.
Повышение эффективности процесса холодного копчения связано с интенсификацией
Л процесса дымообразования. что позволяет поддерживать концентрацию дымовоздушной
смеси в коптильной камере на максимально возможном при текущих внешних условиях уровне и сократить второй этап процесса холодного копчения, связанный с насыщением рыбы коптильными компонентами. Кроме того, контроль температуры дымообразования в процессе генерации дыма позволяет эффективно поддерживать необходимую темперазуру среды в коптильной камере. Температура дыма, по сути, является основным возмущающим
• воздействием для контура регулирования земперазуры дымовоздушной смеси в коптильной камере. Контроль этой температуры позволяет улучшить динамические характеристики контура регулирования температуры в камере, что связано с появлением дополнительной обратной связи по основному возмущающему воздействию. Внедрение автомазззческой системы управления процессом позволяет снизить затраты на производство единицы продукции путем постоянного контроля качества основных технологических процессов.
• Кроме того, введением в систему контуров сигнализации и регистрации параметров процесса исключается необходимость постоянного контроля со стороны обслуживающего персонала.
Снижение себестоимости продукции может бьггь достигнуто за счет снижения количества топлива (опилок) язя получения коптильного дыма путем постоянного контроля плотности дымовоздушной смеси в коптильной камере и снижения производительности дымогенератора до минимально необходимой при достижении плотностью дымовоздушной смеси максимально возможных в текущих условиях значений. Кроме того, яш
• дымогенераторов эндотермического типа с электрическим подогревом применение автоматачеекой системы управления процессом дымообразования позволяет снизить затраты элекгроэненергии, необходимой язя протекания процесса. Однако, применение автоматических систем управления с жестко заданными параметрами регуляторов, не
теры с процессором 180386. 180486 или 1п1с1 РепПит. как правило, уже не использующиеся для офисных задач, но зачастую еще не списанные с баланса предприятий.
Учитывая вышеизложенное, в настоящей работе, технологическая карта которой представлена на рисунке 7, ставится главная задача — повысить эффективность процесса дымо-образования как части процесса холодного копчения рыбы за счет применения многокотур-ной адаптивной системы автоматического управления процессом при сохранении высокого качества выпускаемой проду кции.
Актуальность рассматриваемой проблемы обосновывается тем, что до настоящего времени отсутствую недорогие и надежные отечественные системы управления процессами копчения и дымообразования, обеспечивающие огпимальные режимы работы коптильных установок в условиях меняющихся параметров сырья и топлива.
Дтя решения главной задачи необходимо решить следующие вспомогательные задачи:
• разработать методику исследования процесса дымообразования с целью получения моделей в терминах "вход-выход" с помощью передаточных функций;
• разработат ь необходимые способы измерения и датчики параметров процесса, если отсутствуют типовые решения;
• разработать струкгуру многоконтурной адаптивной системы управления на основе исстедования процесса дымообразования в процессе холодного копчения;
• разработать систему идентификации параметров модели, функционирующую в режиме реального времени;
• разработать и программно реализовать методику синтеза оптимальных регуляторов концентрации дымовоздушной смеси коптильной камеры и регулятора температуры дымообразования.
В процессе решения главной задачи с использованием полученных при исследовании вспомогательных задач нау чных результатов необходимо:
• разработать алгоритмическое и программное обеспечение компьютерной многоконтурной адаптивной системы управления процессом дымообразования в процессе копчения;
• обосновать и описать аппаратную реализацию адаптивной системы управления процессом дымообразования:
• провести экспериментальную проверку разработанного программного обеспечения