WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

Рисунок 3 – Транзисторный редуктор для питания трёхфазного короткозамкнутого двигателя, статорные обмотки которого соединены по типу «звезда», от однофазной сети Рисунок 4 – Векторно-алгоритмическая коммутация полупроводниковых ключей Также была разработана структура и принципиальная схема САУ управления движением маятниковой поверхности и определены ее основные компоненты, обеспечивающие необходимые функциональные возможности блоков САУ.

Важным элементом системы управления является определение положения маятникового измельчителя. Наиболее подходящим по технологическому заданию является инкрементальный цифровой механический датчик положения.

Используя инкрементальный датчик (энкодер), в соответствии с режимом работы и в результате проведения многочисленных исследований был выработан алгоритм работы маятникового измельчителя (рисунок 5) позволяющий обеспечить регулирование угла отклонения в пределах от 00 до 900.

С использованием разработанного алгоритма и транзисторного редуктора для питания трёхфазного короткозамкнутого двигателя, статорные обмотки которого соединены по типу «звезда», от однофазной сети была создана система автоматического управления процессом разрушения зернового материала (рисунок 6).

Данная система выполнена на основе промышленного контроллера SMH 2010 С, к которому подключены основные блоки, реализующие движение маятникового измельчителя.

Общий вид маятникового измельчителя представлен на рисунке 7.

Третья глава посвящена методике проведения эксперимента для определения основных характеристик маятникового измельчителя, а также использование АРМа для измельчения зерновых материалов в качестве предсистемы в существующей технологической линии.

Оценка эффективности использования оборудования применительно к конкретному технологическому процессу и обрабатываемым материалам требует проведения экспериментальных исследований с целью определения основных технологических и эксплуатационных характеристик устройств.

начало запуск Текущее положение нет датчика Остановка Выход из Тек>К1 да Кнопка СТОП да привода программы нет нет да Тек<К2 да Работа назад да нет Тек<Кнет Двигатель работает вперед нет Тек>К4 да Работа вперед Конец Рисунок 5 – Алгоритм работы устройства На первых этапах исследований проводились предварительные оценочные испытания с целью выявления основных факторов, влияющих на работу маятникового измельчителя. На основании этого, используя полученную априорную информацию, проведено комплексное изучение основных факторов с помощью метода планирования эксперимента, при котором определяются не только количественные зависимости между факторами и их взаимосвязь, но также влияющие на показатели работы оборудования. Для проведения экспериментальных исследований разработано автоматизированное рабочее место (АРМ) для измельчения зерна.

Рисунок 6 – Система автоматического управления процессом разрушения зернового материала Качество зернового материала и продуктов размола определялась при помощи стационарного лабораторного прибора спектрометра «ИнфраЛЮМ ФТ-10». Результаты анализа продуктов размола выводятся на монитор компьютера. Продолжительность анализа - 1,5 минуты, что позволяет быстро и качественно настраивать систему разрушения зерна.

Для управления частотным регулятором при регистрации изменения угла отклонения маятника во времени была использована среда «MasterSCADA» (рисунок 8). С помощью конвертора интерфейсов RS232RS485 производится обмен данными между частотным регулятором Delta и компьютером.

Рисунок 7 – Общий вид маятникового измельчителя Рисунок 8 – MasterScada 1 – сброс значения угла отклонения маятника в 0; 2 – задание уставки отклонения маятника; 3 - кнопка включения/выключения муфты; 4 – кнопка включения/выключения двигателя; 5 – стрелочный индикатор, показывающий текущее значения угла отклонения маятникового измельчителя; 6 – задание скорости перемещения деки в Гц; 7 – команды управления движением деки.

Для определения энергозатрат на разрушение зерновых материалов была разработана методика проведения эксперимента, которая состояла из следующих пунктов:

1) Определение момента инерции подвижной части определяется по формуле:

м = 4 где Т – собственные колебания маятникового измельчителя;

lм – расстояние между точкой подвеса и центром масс маятникового измельчителя;

М – момент силы F относительно оси О.

2) Определение энергии, которая рассеивается за один период:

( ) = м (cos - ) где k – декремент затухания колебаний;

1 – начальный угол отклонения маятникового измельчителя.

3) Управление движением подвижной части и ее установка на фиксированный угол, расположение зернового материала в зоне захвата и освобождение подвижной части. Измерение угла через один период колебаний.

Энергия разрушения определяется как разность потенциальной энергии подвижной части при ее отклонении на угол от линии отвеса:

( ) П = м 1 -, и потенциальной энергии при в конце периода после разрушения зерновки:

( ) П = м 1 -, с учетом потерь энергии на трение:

( ) Етр = м (cos - ) то есть = П - П - Етр или ( ) = м ( - cos ) 4) Путь, преодолеваемый маятником рассчитывается по формуле м = рад где рад – угол в радианах, который преодолевает маятник за полпериода колебаний;

h – высота маятника.

5) Скорость маятника определяется по формуле м = sin ( + ) 6) Ускорение маятника определяется по формуле м м = Эффективность процесса измельчения зернового материала в мукомольном производстве оценивается в основном первыми тремя драными системами. В зависимости от количества и качества получаемых круподунстовых продуктов, на этих системах мы получаем соответствующий конечный результат. Чем больше круподунстовых продуктов с I, II, III драных систем стандартного качества, тем больше выход готовой продукции.

Поэтому в исследовании были взяты три первых драных системы.

Исследования проводились в двух вариантах:

1) измельчение продукта проводили на вальцовом станке с тремя драными системами;

2) измельчение продукта проводили на маятниковом измельчителе с последующим доразмолом на вальцовом станке с тремя драными системами.

Для процесса разрушения зерновых материалов были построены математические модели, связывающие параметры процесса маятникового измельчителя и состава зерна (масса маятника, угол отклонения, влажность зернового материала, расстояние зерновки от центра деки) с энергозатратами, необходимыми на процесс разрушения зерновых материалов. При этом использовали методы математического планирования эксперимента с применением дробных факторных планов (типа 24-1 с определяющим контрастом 1=Х1Х2Х3).

В матрице планирования эксперимента выходным параметром являются энергозатраты. В качестве факторов выбраны масса маятника m, угол отклонения 1, влажность зернового материала WK, расстояние зерновки от центра деки lд соответственно. Гипотеза об однородности дисперсий и критерий адекватности модели не превышают табличных значений, что говорит о правильности выбора модели.

Отбросив статистически незначимые коэффициенты, строим математическую модель:

Y=1,8 10 Х1+6,05 10 Х3+5,27 10 Х4+1,79 10 X12+4,10 X13+2,12 10 Xгде Х1 – масса маятника;

Х2 – угол отклонения маятника;

Х3 – влажность зернового материала;

Х4 – расстояние от центра деки до расположения зерновки.

Полученные данные были использованы при корректировке системы управления.

Четвертая глава посвящена экспериментальным исследованиям по определению энергозатрат и использованию АРМа как предсистему в существующем технологическом процессе измельчения зернового материала.

Общий вид проведения эксперимента представлен на рисунке 9.

Рисунок 9 – Схема проведения эксперимента Для уменьшения количества экспериментов был использован метод латинского квадрата.

Параметрами латинского квадрата являются:

– положение зерновки на деке (зона 1, зона 2, зона 3), рисунок 10;

1 – угол отклонения маятника (отклоняется на 300, 400, 450);

' – угол поворота зерновки в квадрате деки (может лежать – вертикально, горизонтально, диагонально).

Развернутый латинский квадрат представлен в таблице 1, в соответствии с которым проводился эксперимент.

Таблица 1 – Развенутый латинский квадрат № № № ' 1 ' 1 ' режима режима режима 1 верт 30 1 4 гориз 30 3 7 диаг 30 2 верт 40 2 5 гориз 40 2 8 диаг 40 3 верт 45 3 6 гориз 45 1 9 диаг 45 При проведении серии экспериментов был выявлен рациональный режим работы маятникового измельчителя, показанный на рисунке 11.

Анализ экспериментальных данных показывает:

1. При первичном разрушении зерновых материалов энергозатраты составляют от 0,01 до 0,045 Дж в зависимости от режима. Так как при измельчении на вальцовом станке при размоле 1 тонны зернового материала энергозатраты составляют порядка 0,114Рисунок 10 – Положение зерновки на деке 3,24 Вч (5,9103 – 11,6104 Дж, на тонну 1 – первая зона размола, 2- зернового материала, что при примерно вторая зона размола; 3 – составляет 0,02 – 0,58 Дж на одну зерновку третья зона размола при среднем весе зерновки 0,05 г) то процесс разрушения зернового материала при помощи маятникового измельчителя менее энергозатратный и его использование экономически обосновано.

0,y = -0,0064x2 + 0,1958x - 1,0,0,0,0,0,0,0,0,y = 0,0093x2 - 0,2835x + 2,0,13 14 15 16 Влажность, % опыт №3 сито 2,2х20 опыт №4 сито 2,5хПолиномиальная (опыт №3 сито 2,2х20) Полиномиальная (опыт №4 сито 2,5х20) Рисунок 11 – Диапазон рационального использования маятникового измельчителя 2. При относительно низких энергозатратах (порядка 0,05 – 0,Дж) в зоне 1 размола зернового материала не происходит, так как запас Е2, Дж кинетической энергии на этом участке минимален. Поэтому режимы №№ 1, 6, 8 – не рациональны.

3. Наибольшие энергозатраты (в среднем 0,042 Дж) имеет режим №9, что обусловлено большим углом отклонения (450) и нахождением зерна в 3 зоне, где максимальная скорость движения маятникового измельчителя.

4. Наиболее рациональным является режим 5 (отклонение маятникового измельчителя на угол 400, горизонтальное расположение зернового материала, а также расположение его по центру деки), так как на всем протяжении опытов этот режим имеет средние показатели энергозатрат (порядка 0,026-0,028 Дж), что обусловлено отклонением маятникового измельчителя на 400 и расположением зернового материала во второй зоне, где наибольшие значения скорости и кинетической энергии.

Анализ продуктов разрушения (сход и проход через сито 1144 мкм, рисунок 12 а,б) показывает, что при 18%-ном извлечении не происходит значительного измельчения оболочек, большая часть зерновок разрушается по бороздке и разворачивается, при этом происходит значительное отделение зародыша.

а б Рисунок 12 – Продукты разрушения после прохождения через предсистему Также были определено влияние влажности круподунстовых продуктов и времени отволаживания на выход и зольность круподунстовых продуктов.

Практика показывает, что в типовых схемах драной процесс очень короткий и не происходит должного вымола оболочек. При применении предсистемы перед первой драной системой этот процесс улучшится.

Количество круподунстовых продуктов, полученных традиционным способом увеличивается до влажности зерна 16,2%, а затем начинает снижаться до влажности 17,1%. Количество круподунстовых продуктов, полученных с помощью предсистемы и первых трех драных систем увеличивается до влажности зерна 16,7%, а затем начинает снижаться до влажности 17,1%.

По сравнению с «Правилами организации и ведения технологического процесса на мукомольном заводе» количество круподунстовых продуктов и муки при применении маятникового измельчителя и первых трех драных систем увеличилось.

Зольность продуктов, полученных с помощью предсистемы и первых трех драных систем ниже, чем при традиционном измельчении.

Оптимальными режимами для измельчения считается время отволаживания – 24 часа и влажность зерна – 16,7%.

Для сравнения двух схем измельчения была составлена таблица увеличения выхода круподунстовых продуктов при оптимальной влажности (16,5%).

Таблица 2 – Сравнительная характеристика выходов и зольности круподунстовых продуктов и муки Увеличение выхода на % Маятниковый Наименование Первые три измельчитель продукта дранные (предсистема) + три системы дранные системы Крупная крупка 2,10 1,Средняя крупка 4,3 4,Мелкая крупка 0,8 1,3 - 2,Дунст 5,65 6, 9 - 7,Мука 7,9 8,Круподунстовые 20,26 21,продукты Из таблицы видно, что общий выход круподунстовых продуктов и муки вырос с использованием маятникового измельчителя. Повышение выхода увеличивается на 0,5 – 2% в основном за счет мелких продуктов (мелкой крупки и дунстов).

Это дает возможность сделать вывод о том, что при использовании предсистемы общий выход муки может быть увеличен за счет муки высоких сортов, так как определяющими системами выходов являются первые три дранные системы.

В приложениях представлены результаты экспериментальных исследований, а также акты о внедрении.

Общие выводы и основные результаты работы Диссертационная работа посвящена решению актуальной проблемы энергосбережения и увеличение выхода муки за счет создания предсистемы перед первой дранной системой.

Для достижения данной цели был разработан и создан принципиально новый способ первичного разрушения зернового материала при помощи маятникового измельчителя.

В рамках выполненных в диссертации исследований получены следующие основные выводы и результаты:

1. Проведен анализ существующих способов размола зернового материала, на основании чего обоснована целесообразность совершенствования способа разрушения зерновых материалов.

2. Определено, что при одинаковых параметрах маятникового измельчителя и вальцового станка энергозатраты на первичное разрушение зернового материала ниже в 2 раза, а производительность в сутки меньше на 16% по сравнению с вальцовым станком, что говорит о целесообразности использования маятникового измельчителя в процессе размола зерновых материалов.

3. Разработан алгоритм работы САУ маятникового измельчителя в соответствии требованиями к процессу измельчения, позволяющий обеспечить регулирование угла отклонения в пределах от 00 до 900. Выбран датчик для осуществления процесса автоматизированного управления процессом измельчения.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»