Автоматизация и энергосбережение процесса смешивания компонентов бетонной смеси

• Автор: Гайсинский, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил

Содержание
Введение.

1. Выбор путей и методов решения задачи автоматизации

1.1. Пути решения поставленной задачи

1.2. Основные пути энергосбережения в электроприводе

1.3. Возможные типы энергосберегающих устройств ЭУ

1.4. Технология производства бетонной смеси.

2. Моделирование системы управления технологической линией

2.1. Обзор имеющихся систем управления

2.2. Выявление недостатков существующих аналогов

2.3. Выбор и обоснование способа автоматического управления

2.4. Определение базиса построения системы
2.4.1. Определение информационного масштаба системы
2.4.1.1. Каналы управления электроприводом.
2.4.1.2. Каналы управления дозаторами
2.4.1.3. Каналы управления бетоносмесителем
2.4.2. Определение аппаратных модулей системы
2.4.2.1. Аппаратные модули УСО.
2.4.2.2. Аппаратные модули управляющей системы.
2.4.2.3. Функциональная схема управляющей системы
2.4.3. Определение программных модулей системы.
2.4.3.1. Библиотека управляющих алгоритмов.
2.4.3.2. Технологическая программа и программирование
2.4.3.3. Компиляция технологических программ и их выполнение
3. Программноаппаратный базис системы автоматического управления.
3.1. Аппаратное обеспечение.
3.1.1. Математическое моделирование СИФУ.
3.1.2. Принципиальная схема СИФУ
3.1.3. Модул и АЦП.
3.1.4. Модули ЦАП.
3.1.5. Состав УСО и требования к системе управления.
3.2. Моделирование программного обеспечения
3.2.1. Выбор программного обеспечения.
3.2.2. Реализация библиотеки алгоритмов и ее использование
3.2.3. Структура и функции алгоблока
3.2.4. Технологическая программа. Редактор техпрограмм
3.2.5. Программная структура управляющей системы
3.3. Рабочие алгоритмы.
3.3.1. Алгоритм обслуживания ДВВ.
3.3.2. Алгоритм обслуживания АЦП.
3.3.3. Алгоритм обслуживания ЦАП.
3.3.4. Алгоритм минимизации тока.
3.3.5. Алгоритм управления дозаторами
3.3.6. Алгоритм управления бетоносмссительным узлом.
4. Программная модель технологического процесса.
4.1. Теория построения моделей АСУ ТП.
4.1.1. Принципы моделирования ТП и АСУ
4.1.2. Взаимодействие моделей элементарных звеньев системы
4.2. Математическое описание моделей объектов ТП.
4.2.1. Модель дозатора
4.2.2. Модель барабана бетоносмесителя
4.2.3. Модель редуктора.
4.2.4. Модель электродвигателя
4.3. Общее описание модели АСУ ТП
4.4. Графический интерфейс модели бетоносмесительного узла
4.5. Алгоритмы модели элементарных звеньев.
4.5.1. Алгоритмическая модель дозатора циклического действия
4.5.2. Алгоритмическая модель бетоносмесителя.
4.5.3. Алгоритмическая модель редуктора.
4.5.4. Алгоритмическая модель асинхронного электродвигателя
Общие выводы по диссертации.
Литература


На участке под номером III происходит более тщательное перемешивание компонентов смеси, за счет механического дробления крупнозернистых заполнителей, а также выравнивание вязкости смеси (реологических свойств) за счет долива остаточного количества воды. На участке IV происходит выгрузка готовой смеси и подготовка смесителя к следующему циклу. Момент нагрузки двигателя здесь приближается к минимальному значению, и двигатель работает в режиме, близком к режиму холостого хода. На графике хорошо видно, что в течение одного цикла перемешивания максимальные нагрузки на двигатель существуют непродолжительное время. Примерно половину рабочего времени двигатель остается либо недогруженным, либо в режиме близком к холостому ходу. Из теоретической электромеханики известно, что такие режимы работы асинхронного электродвигателя обладают весьма маленьким КПД. Поэтому их следует стараться по возможности избегать, например, ограничивая время работы АД на холостом ходу, но такой способ, естественно, не приемлем для рассматриваемого технологического процесса. Можно постараться значительно сократить зону номер IV. Для этого, необходимо управлять работой электродвигателя таким образом, чтобы он потреблял из сети ровно столько энергии, сколько ему необходимо для поддержания текущего крутящего момента. Это позволит сократить потребление энергии на протяжении почти половины общего времени работы ЛД. Подводя промежуточный итог, можно сделать вывод, что все процедуры управления процессом приготовления бетонной смеси сходятся на приводящем асинхронном электродвигателе. Слежение за электрическими параметрами АД и регулирование его мощности, позволит обеспечить оперативное управление процессом, а также позволит значительно сократить его энергоемкость. Попытаемся с общих позиций, не связывая себя конкретными ситуациями, ответить на вопрос: каковы в современной инженерной практике основные пути энергосбережения собственно в электроприводе и в технологической сфере средствами электропривода? Существует минимум пять путей развития энергосберегающих технологий, позволяющих добиться реальных результатов, а именно - экономии электроэнергии. Первый путь - относится к простейшему, а потому самому массовому неуправляемому электроприводу с короткозамкнутыми асинхронными электродвигателями. Основная решаемая здесь задача заключается в совершенствовании процедур выбора АД для конкретных установок. Очевидная постановка задачи такова: двигатель заниженной мощности работает с большими перегрузками и выходит из строя раньше гарантированного срока, двигатель с завышенной мощностью преобразует электрическую энергию в механическую крайне не эффективно. КПД и коэффициента мощности АД. Следовательно, необходимо так выбирать двигатель, чтобы не впадать ни в одну из этих крайностей. Однако эта задача не так проста, как может показаться на первый взгляд. В тривиальных случаях, когда нагрузка на двигатель известны, а условия его работы практически постоянны, подбор необходимого типа двигателя обычно не вызывает затруднений. Однако для большинства приводов однозначно учесть все входящие параметры бывает зачастую затруднительно, а то и невозможно. Кроме того ситуация усугубляется тем, что когда нагрузка сильно и не всегда определенно меняется во времени, есть проблемы теоретического характера. Приемы выбора АД, обычно применяемые на практике, основаны на определении некоторых эквивалентных по нагреванию признаков конкретных режимов (потерь, токов и т. Эти приемы не учитывают типичность сравниваемых режимов, не дают представления об изменении энергетических показателей и срока службы изоляции в различных ситуациях, а, следовательно, о фактическом смысле и значении различий между эквивалентными и номинальными величинами. Но, несмотря на недостатки этого метода, им все же можно и нужно пользоваться в качестве первого приближения к выбору АД. Второй путь повышения экономичности массового нерегулируемого электропривода - переход на энергосберегающие двигатели, в которых за счет увеличения массы конструкции повышены номинальные значения КПД и коэффициента мощности.