Разработка информационно-измерительной системы определения расхода сыпучих материалов и совершенствование весовых дозаторов

• Автор: Егоров, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.11.16, 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 167 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СПОСОБОВ ВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОГО ВЕСОВОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВ ИХ РЕАЛИЗАЦИИ
1.1 Основные определения, закономерности и особенности процесса непрерывного весового дозирования сыпучих материалов

1.2 Устройства для непрерывного весового дозирования сыпучих материалов

1.2.1 Транспортрные измерители расхода сыпучих материалов

1.2.2 Дифференциальные дозирующие весы

1.2.3 Шнековые дозаторы

1.2.4 Дисковые дозаторы

1.3 Информационноизмерительные системы непрерывного весо

вого дозирования сыпучих материалов

1.4 Расходомеры сыпучих материалов
1.4.1 Расходомеры сыпучих материалов с наклонной плитой
1.4.2 Расходомеры сыпучих материалов с принципом использования силы Кориолиса
1.5 Датчики систем измерения массового расхода сыпучих материалов
1.5.1 Датчики смещения
1.5.1.1 Резистивные датчики смещения
1.5.1.2 Емкостные датчики смещения
1.5.1.3 Индуктивные и магнитные датчики смещения
1.5.1.4. Оптические датчики смещения 3
1.5.1.5 Диодные или транзисторные оптроны в аналоговых режимах измерения, физических величин
1.5.1.6 Оптронные датчики с открытым оптическим каналом
октроны
1.5.1.7 Датчики ФабриПеро 3
1.5.1.8 Частотные датчики перемещения
Выводы по главе 1
Постановка задач исследования
2. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО
ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И ВАРИАНТОВ Е ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КАНАЛА.
2.1 Технические требования к разрабатываемой ИИС
2.2 Разработка и исследование математической модели процесса
измерения расхода сыпучих материалов при непрерывном ве
совом дозировании
2.3 Анализ функционирования измерительного преобразователя
2.3.1 Метод компенсации температурной погрешности в опти
коэлектронных системах измерения с фотодиодами
2.3.2 Метод компенсации температурной погрешности датчиков по экспериментальным температурным зависимо стям
2.3.3 Метод компенсации температурной погрешности путм
достижения термостабильности датчика
2.3.4 Применение микроЭВМ в решении задач минимизации
температурных погрешностей и погрешностей нелинейности
2.3.5 Использование дифференциальной пары чувствительных элементов для увеличения точности измерения
2.4 Разработка оптического датчика малых линейных перемещений
2.4.1 Проектирование и расчт оптического датчика малых ли нейных перемещений
2.5 Разработка датчика веса для экспериментальной установки
Выводы по главе 2
3. РАЗРАБОТКА ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО КОМПОНЕНТА ИНФОРМАЦИОННОИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ВЕСОВОМ ДОЗИРОВАНИИ
3.1 Разработка датчика расхода для макета информационноизмерительной системы
3.2 Разработка макета информационноизмерительной системы для непрерывного дозирования сыпучих материалов малой производи тельности
3.3 Разработка датчика расхода сыпучих материалов при непрерывном дозировании на базе дифференциального октрона
3.4 Градуировка датчика расхода сыпучего материала на базе дифференциального октрона
3.5 Метрологическая оценка разработанного устройства
Выводы по главе 3
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕ
ДОВАНИЯ
4.1 Методика расчета основных режимных и геометрических параметров первичного измерительного преобразователя измери
тельного компонента информационноизмерительной системы
4.2 Алгоритм расчта измерительного компонента и метрологической оценки информационноизмерительной системы
4.3 Совершенствование конструкций и методов расчета ленточных весовых дозаторов
4.4 Определение оптимальных режимных параметров устройств при реализации двухстадийной технологии дозирования
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Разработаны методика и программное обеспечение для проектного расчта параметров датчиков, включая расчт первичного измерительного преобразователя на прочность, жсткость и виброустойчивость при динамических нагрузках. Предложены новые конструкции ленточных дозаторов, позволяющие повысить точность НВДСМ, а также устройства для определения оптимальных режимных параметров при реализации технологии двухстадийного дозирования. Результаты работы используются в ООО НаноТехЦентр г. Тамбов и ГОУ ВПОТГТУ г. Тамбов. Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях. По основным положениям, выводам и практическим результатам диссертации опубликовано работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов диссертации, 1 статья и 6 докладов, 3 патента РФ на изобретения, 2 патента РФ на полезную модель. Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырх глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть работы изложена на 5 страницах машинописного текста, содержит рисунок и 5 таблиц. Список литературы включает наименования. В первой главе проведн литературный обзор и анализ существующих методов и устройств для НВДСМ. На основании этого анализа определено, что существующие методы и устройства не полностью удовлетворяют требованиям контроля данного процесса, особенно при расходе СМ 0. Таким образом, были сделаны выводы о том, что необходимо разработать и изготовить датчик в составе ИИС, отвечающий требованиям данного исследования, включающий в себя чувствительный элемент в виде грузопримной наклонной пластины и первичный измерительный преобразователь перемещения. Кроме того, определено, что, учитывая свойства процесса непрерывного весового дозирования сыпучих материалов, а также предлагаемые расширенные функциональные возможности, поставленная задача может быть решена только численным анализом экспериментальных данных, следовательно, необходимо разработать и изготовить устройство сопряжения разрабатываемого устройства с ПЭВМ, а так же разработать программное обеспечение для данного устройства, удовлетворяющие требованиям планируемых экспериментов. Во второй главе приводится исследование процесса НВДСМ, разрабатываются математическая модель процесса измерения расхода СМ для ИИС и вариантт,I измерительного канала. Процесс дозирования сыпучих материалов характеризуется непрерывными колебаниями расхода, что делает его процессом с широким, но ограниченным спектром частот. Длительность и величина колебаний зависят в, первую очередь от такого свойстваСМ как гранулометрический состав, а также соотношением вертикальных и горизонтальных составляющих скоростей частиц в исследуемом потоке, свойствами выходного отверстия дозатора и т. Длительность, знак и модуль отклонений расхода от предыдущих значений являются случайными нестационарными величинами. Прогнозирование последующих значений этих величин по известным предыдущим значениям не представляется возможным С полной достоверностью возможно прогнозировать лишь знак дальнейшего изменения после максимального отклонения, в других случаях можно пользоваться лишь вероятностными характеристиками. Следовательно, процесс непрерывного весового дозирования сыпучих материалов является случайным нестационарным процессом. Таким образом, как и для большинства случайных процессов встречающихся на практике, для его измерения и анализа необходимо привести процесс к, по крайней мере, кусочностационарному поведению. Подход к нахождению математической модели процесса измеренияфасхода СМ состоит во введении определений реализации функции, ансамбля реализаций и гипотезы о специфическом характере нестационарности изучаемого процесса. В третьей главе рассматриваются вопросы конструкции и математической модели датчика расхода, алгоритма измерения расхода СМ для процесса НВДСМ и поиска границ временного интервала измерения, разработки макета ИИС, метрологической оценки ИИС определения расхода СМ.