Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Шилов Алексей Вячеславович. Разработка методов расчета и повышения эффективности управления электромеханическими системами прядильного оборудования : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Шилов Алексей Вячеславович; [Место защиты: Моск. гос. текст. ун-т им. А.Н. Косыгина]. - Москва, 2008. - 158 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/462

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Анализ энергоемкого технологического оборудования

текстильных производств как объектов управления

скоростными режимами

1.1. Постановка задач повышения эффективности энергоресурсосбережения и их реализация за счет управления скоростными режимами

электромеханических систем прядильного оборудования 12

1.2. Особенности технологического оборудования аппаратно-прядильного

производства 20

1.3. Анализ энергетических характеристик и технологических параметров

электромеханических систем текстильного оборудования 26

Выводы .40

Глава 2. Исследование скоростных режимов и повышение эффективности работы электромеханической системы чесального аппарата

2.1. Технологические и энергетические особенности эксплуатации чесальных

аппаратов фирмы «Бефама» 41

2.2. Математическая модель формирования волокнистого продукта на

чесальном аппарате 57

2.3. Разработка и исследование системы автоматического выравнивания

линейной плотности чесальной ленты 65

Выводы 75

Глава 3. Исследование динамических режимов сложных электротехнических комплексов с крутильно-мотальными механизмами

3.1. Определение закона управления электромеханической системы
ровничной машины с дифференциальным электроприводом и крутильно-
мотальным механизмом 76

з 3.2. Экспериментальное определение основного закона управления

электромеханической системой с крутильно-мотальным механизмом 84

3.3. Электромеханическая система рогульчатой ровничной машины как объект системы автоматического управления процессом наматывания

волокнистого материала 85

3.4. Разработка модернизированного способа автоматического управления сложной электромеханической системой с крутильно-мотальным

механизмом 94

3.5. Вывод уравнений движения рабочих управляемого электротехнического

комплекса 107

3.6. Экспериментально-теоретическое моделирование многодвигательной

электромеханической системы с крутильно-мотальным механизмом 113

Выводы 130

Основные результаты и выводы 133

Библиографический список используемой литературы 137

Приложение 144

Введение к работе:

Общая характеристика работы. Рациональное использование материальных и энергетических ресурсов в текстильной промышленности связано со спецификой работы автоматизированных электроприводов постоянного и переменного тока, являющихся основными элементами управляемых электромеханических систем сложных технологических комплексов.

Повышение эффективности текстильного производства путем создания современных электромеханических систем требует разработки объективных научно-обоснованных методов выбора оптимальных параметров технологических процессов и скоростных режимов рабочих органов оборудования, учитывающих показатели качества сырья и готовой продукции, и.разработки на их основе новой технологии и автоматизированных систем управления энергоемкими объектами.

В текстильной промышленности имеется большое количество технологического и вспомогательного оборудования, в котором требуется создать оптимальный скоростной режим при осуществлении заданных технологических процессов. В одних случаях необходимы поддержание или синхронизация скоростей узлов и механизмов, в других — изменение частоты вращения по заданному закону или регулирование ее в широких пределах.

В текстильных производствах преимущественное применение находят асинхронные короткозамкнутые двигатели как наиболее простые по конструкции, экономичные и надежные в работе.

Снижение потерь электроэнергии как в самих асинхронных двигателях (АД), так и в питающих сетях можно достичь за счет:

оптимального проектирования и улучшения технологии при изготовлении АД;

разработки комплектных электронных и микропроцессорных устройств для управления АД;

5 рационального выбора, анализа и расчета энергосберегающих режимов управляемых электромеханических систем текстильного оборудования.

Первые два способа снижения потерь электроэнергии требуют дорогостоящих исследований и конструкторских разработок. Появление и развитие третьего способа обусловлено тем, что эксплуатационные режимы асинхронных приводов характеризуются отклонением реальной нагрузки АД от нагрузки, на которую рассчитан двигатель, и которой соответствуют оптимальные значения его энергетических показателей. Существование таких режимов определяется завышенным по мощности выбором двигателя, а также переменным по времени характером нагрузки технологического оборудования. Завышение по мощности АД для привода объясняется, с одной стороны, несовершенством методик выбора двигателей, с другой - запасом по надежности с учетом тяжелых динамических режимов работы электромеханических систем текстильного оборудования. Переменный во времени характер нагрузки диктуется особенностями технологического цикла машин, аппаратов и механизмов. Указанные эксплуатационные режимы асинхронного привода характеризуются низкими значениями энергетических показателей АД - коэффициента мощности (cos <р) и коэффициента полезного действия (КПД).

Снижение энергозатрат в эксплуатации достигается выбором рациональных (в отдельных случаях оптимальных) скоростных режимов электромеханических систем технологического оборудования, определяемых энергетическими показателями и требованиями к технологическим процессам.

В настоящее время не сформулированы в полном объеме научно обоснованные требования к приводу рабочих органов чесальных аппаратов (ЧА) и рогульчатых ровничных машин (РМ), не выявлена их оптимальная структура, не разработано в достаточной степени устройств и систем, обеспечивающих оптимальное управление и энергосберегающие режимы.

Исследование вопросов повышения эффективности эксплуатации работы электромеханических систем прядильного оборудования, разработку технических решений на базе современных комплексных энергосберегающих

электроприводов постоянного и переменного тока с микропроцессорным управлением, оптимизацию процессов и скоростных режимов рабочих органов узлов формирования, транспортирования и наматывания волокнистого продукта следует считать актуальными задачами, требующими своего дальнейшего решения.

Цели и задачи работы. Целью диссертации является разработка методики расчета и повышения эффективности управляемых электромеханических систем текстильного оборудования.

В работе исследуются следующие перспективные направления. Первое из них относится к анализу технических средств, обеспечивающих в нерегулируемом электроприводе минимизацию вредного влияния на энергетические показатели отклонений нагрузки и качественных показателей электроэнергии от номинальных значений. Второе относится к разработке, научной концепции перехода от нерегулируемого электропривода к регулируемому для отдельных видов технологического оборудования. Этот объективный процесс, обусловленный повышением технического уровня текстильного оборудования, в котором используется электропривод, часто дает возможность рационального и оптимального решения задач управления скоростными режимами.

В текстильных производствах при переходе к регулируемому электроприводу экономия энергии достигается как за счет собственного привода, так и за счет технологического процесса, который привод обслуживает.

Основными этапами исследований являются следующие:

классификация прядильного оборудования по характерным режимам эксплуатации и энергопотребления;

постановка задач повышения эффективности энергоресурсосбережения за счет управления скоростными режимами;

определение технологических особенностей эксплуатации сложных электромеханических систем прядильного оборудования;

анализ энергетических характеристик и технологических параметров оборудования как объектов автоматического управления скоростными режимами;

повышение эффективности энергоресурсосбережения за счет оптимизации скоростных режимов электромеханических систем, исследования способов повышения энергетических показателей асинхронных электроприводов с микропроцессорным управлением;

разработка технических решений повышения эффективности эксплуатации управляемых электромеханических систем энергоемкого технологического оборудования.

На защиту выносятся:

1. Концепция построения структуры и исследования автоматизированных
электромеханических систем прядильного оборудования с;

: транспортирующими и крутильно-мотальными механизмами (Рис. 1).

  1. Методики выбора и расчета рациональных скоростных режимов энергоемкого текстильного оборудования и оптимальных алгоритмов управления.

  2. Система автоматического выравнивания линейной плотности чесальной'* ленты и управления процессом наматывания ровницы на паковки.

  3. Математическая модель формирования волокнистого продукта на чесальном аппарате CR-24.

  4. Алгоритмы управления скоростными режимами ЧА и РМ.

  5. Технические решения системы управления скоростными режимами сложных электромеханических систем на базе микропроцессорного регулятора напряжения (МРН - 000) и комплектных параметрических электроприводов постоянного (ЭПУ2) и переменного тока (КПЭ).

  6. Результаты моделирования и экспериментов.

Методика проведения исследований. Работа содержит теоретические и
экспериментальные исследования, проведенные современными

математическими и инструментальными методами. Теоретические исследования основывались на классических методах теории автоматического

8 управления и теории автоматизированного электропривода. При построении математических моделей процессов применялись методы экспериментальной идентификации технологических параметров с использованием аппроксимирующих уравнений.

Моделирование и обработка данных исследований, расчеты при анализе и синтезе систем управления проводились с использованием ПЭВМ по стандартным и разработанным автором программам.

Научная новизна работы состоит в разработке новых структур систем автоматического выравнивания линейной плотности чесальной ленты и автоматического управления процессом наматывания ровницы на РМ, реализующих связанное регулирование технологических параметров формирования волокнистого продукта на базе микропроцессорной технике и современных комплектных параметрических электроприводов постоянного и переменного тока.

Предложена математическая модель формирования волокнистого продукта на ЧА CR-24 в виде электрической цепи, имитирующей зону деформации вытяжного прибора.

Разработаны функциональная и структурная схемы, и физическая модель многодвигательной электромеханической системы с крутильно-мотальным механизмом. Получено математическое описание специальных режимов, происходящих в многодвигательной электромеханической системе с крутильно-мотальным механизмом, позволяющее анализировать статические и динамические характеристики рабочих органов рогульчатой ровничной машины для гребенного прядения шерсти при различных стадиях наматывания паковки и колебаниях питающего напряжения.

Разработана методика использования микропроцессорных регуляторов напряжения МРН 000 для низковольтных АД, которые кроме функций энергосбережения управляют режимами пуска, торможения, в отдельных случаях регулируют частоту вращения и момент, а также осуществляют защиту и диагностику, то есть повышают технический уровень привода в целом, увеличивают его надежность. С учетом многофункциональности применения

9 такое решение оказывается экономически целесообразным для электромеханических систем с переменной нагрузкой даже при относительно высокой цене энергосберегающего устройства.

Достоверность результатов работы подтверждается

удовлетворительным совпадением теоретических и экспериментальных исследований методом физического и математического моделирования, а также результатами испытаний систем управления процессом наматывания ровницы на ровничной машине и формирования волокнистых материалов на ЧА в условиях производства текстильной фирмы «Купавна». Научные решения диссертации обоснованы и аргументированы в рамках принятых допущений с математической точки зрения и практической эксплуатации электромеханических систем.

Практическая ценность работы. Предложенные методы анализа и расчета рациональных энергетических и технологических режимов, реализуемых энергосберегающими комплектными электроприводами постоянного тока типа ЭПУ2 и переменного тока типа КПЭ и многофункциональным микропроцессорным регулятором напряжениям типа МРН 000, обеспечивают заданный технологический регламент текстильного оборудования.

Реализация рациональных скоростных режимов оборудования позволит осуществить повышение производительности, улучшение качественных показателей продуктов прядения, рациональное использование и экономию энергоресурсов в процессе ее потребления энергоемким технологическим оборудованием.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на III Всероссийской школе-семинаре молодых ученых и специалистов «Энергосбережение - теория и практика» (г.Москва, МЭИ, 2006г.); на международной научно-технической конференции «Экологические и ресурсосберегающие технологии промышленного производства» (г.Витебск, 2006г.); на международной научно-технической конференции «Лен - 2006» (г.Кострома, 2006г.); на международной научно-технической конференции

10 «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (г.Иваново, 2007г.); на межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые — развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2007), г.Иваново, 2007г.; на Всероссийской научно-технической конференции «Дни науки - 2007» (г.Санкт-Петербург); на межвузовской научно-технической конференции «Студенты и молодые ученые КГТУ - производству» (г.Кострома, 2007г.); на международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль - 2006, 2007), г.Москва; на Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения (Техтекстиль - 2007), г.Димитровград, 2007.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 14 научно-технических статей.

Объем работы. Диссертационная работа изложена на 158 страницах машинописного текста и состоит из введения, трех глав, основных выводов, списка используемой литературы из 78 наименований, 12 таблиц, 51 иллюстраций, приложения.

Классификация энергоемкого технологического оборудования по характерным режимам эксплуатации и энергопотребления

Электромеханические системы

прядильного оборудования с крутильно-

мотальными и транспортирующими механизмами

Рогульчатые ровничные машины

Чесальные аппараты

Многодвигательный

электропривод

крутильно-мотального

механизма

Асинхронный

электропривод с

микропроцессорным

регулятором напряжения

Электропривод

постоянного тока с

цифровым

управлением

Исследуемые системы электроприводов сложных ЭМС для управления скоростными режимами

Экспериментальное

определение

технологических

параметров и

энергетических

характеристик сложных

электромеханических

систем.

Анализ технологических особенностей и

критериев оценки качественных

показателей продуктов прядения и их

взаимосвязь со скоростными режимами

работы оборудования, осуществляющего

процессы транспортирования,

формирования и наматывания

волокнистого материала.

Разработка основных

принципов построения и

методов расчета управляемых

электромеханических систем в

свете современного состояния

теории и методов

математического описания

систем управления.

и^-

Порядок исследования ресурсосберегающих режимов ЭМС технологического оборудования

Расчет

электромеханических

переходных

процессов и

устойчивости

Определение

параметров и

характеристик

узлов и

механизмов

Учет влияния гибкости

механических звеньев

кинематических передач,

электромагнитных процессов в

электроприводах

Разработка положений методики выбора, анализа и

расчета ресурсосберегающих режимов управляемых

электромеханических систем

Рис. 1. Концепция построения структуры и исследования автоматизированных электромеханических систем прядильного оборудования с транспортирующими и

крутильно-мотальными механизмами.

Подобные работы
Свиридков Иван Васильевич
Повышение эффективности использования гибких производственных систем за счет введения в их состав универсального оборудования с ручным и механическим управлением
Харисов Азамат Робертович
Разработка нечеткой экспертной системы диагностики и мониторинга состояния оборудования : на примере глиноземного производства БАЗ-СУАЛ
Масанов Дмитрий Викторович
Разработка и исследование системы автоматического управления исполнительными механизмами ткацкого оборудования
Юрченко Дмитрий Борисович
Разработка аппаратных и программных средств для мобильного оборудования SCADA систем
Шафрайчук Алексей Александрович
Повышение эффективности прогнозирования динамических режимов в автоматизированном электроприводе постоянного тока с импульсным управлением
Суханова Наталия Вячеславовна
Совершенствование и повышение эффективности микропроцессорных систем управления оборудованием на основе методов оценки и контроля надежности
Бунеев Алексей Владимирович
Адаптивная система управления мойкой оборудования городского молочного завода
Буров Игорь Вячеславович
Методы и алгоритмы автоматизированных систем управления навигационного оборудования морских объектов
Истомина Юлия Валериевна
Совершенствование систем автоматического управления гидрофицированным промышленным оборудованием
Логунова Нина Юрьевна
Информационная система "Обновление и замена технологического оборудования хлебозавода"

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net