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:

Морщилов Максим Витальевич. Автоматизация технологических процессов производства асфальтобетонных смесей при ультразвуковой обработке битума : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Морщилов Максим Витальевич; [Место защиты: Моск. гос. автомобил.-дорож. ин-т (техн. ун-т)].- Москва, 2009.- 226 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/3193

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ И; МОДЕЛЕЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ БИТУМА

1.1. Общие сведения о битумах 11

1.2. Общие сведения о битумах 16

1.2.1. Строение битума 16

1.2.2. Свойства битума 1.3. Производство асфальтобетонных смесей 38

1.4. Ультразвуковая установка для улучшения физико-химических свойств битумов 1.4.1. Основные узлы ультразвукового оборудования 43

1.4.2. Система мониторинга и поддержания заданного режима 59

1.4.3. Обзор промышленно выпускаемых ультразвуковых химических реакторов 62

1 1.5. Анализ статистических методов обработки данных 66

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И МОДЕЛЕЙ АНАЛИЗА ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ БИТУМА

2.1. Стандартные методы испытаний свойств битума 75

2.2. Вязкостные свойства битумов 81

2.2.1. Напряжение сдвига 89

2.2.2. Динамическая вязкость

2.3. Адгезионные свойства битума 102

2.4. Полярные свойства битума 107

2.5. Показатели парамагнитных свойств Л13

2.6. Многокритериальная постановка задачи 121

Выводы по главе 2 123

3. РАЗРАБОТКА БАЗЫ ДАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОЦЕНКЕ ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА БИТУМА 124

3.1. Анализ семантических свойств и структуризации данных по испытаниям битума 129

3.2. Семантическое моделирование данных 139

3.3. Категорная модель данных УЗ-обработки битума 145

3.3.1. Категорная модель и организация данных 145

3.3.2. Учет индивидуальных семантических свойств данных в доменно-ориентированной организации данных 152

3.3.3. Таблицы базы данных ультразвуковой обработки битума 156

3.4. Оценка семантических свойств доменов для обеспечении целостности 168

Выводы по главе 3 174

4. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ АНАЛИЗА ВЛИЯНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА БИТУМА 176

4.1. Анализ основных показателей свойств битума 176

4.2. Способы реализации предлагаемой системы на АБЗ 184

4.3. Разработка системы автоматического регулирования вязкости битума 186

4.4. Оценка экономической эффективности внедрения УЗ обработки 191

Выводы по главе 4 221

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 212

ЛИТЕРАТУРА 214

ПРИЛОЖЕНИЕ. Акты внедрения результатов работы  

Введение к работе:

По данным Росавтодора, общая протяжённость дорожной сети России составляет 122 000 км. На сегодняшний день, существует программа развития дорожной? сети в России, в. соответствие с которой, к 2010 г. предполагается построить и реконструировать 3,7 тыс. км федеральных автомобильных дорог. Протяженность федеральных и территориальных дорог высших (1= и II) категорий увеличить до 35 8; тыс. КМ; Долю5 федеральных дорог с превышением нормативной загрузки снизить с 26,1% в 2000 г. до 25%.

Исправная-работа дороги на 50% зависит от качества-асфальтобетона, ведь этот слойї замыкающий,, принимающий на себя осадки,, перепады; температур, колоссальные транспортные нагрузки. А. интенсивность. движения; в наши, дни очень высокая; По этому, вопрос качествам асфальтобетона;стоит очень остро:

Если выпустить асфальтобетон; с недостаточным содержанием битума, то- влага будет попадать в, поры. При четырех градусах мороза вода, расширяясь, разорвет асфальтобетон. Ш на следующий год это проявится; выкрашиванием. Нередко можно наблюдать аналогичный брак и в результате использования плохого битума. Некачественный битум; снижает показатель сцепления вяжущего с поверхностью каменных материалов, т.е. вяжущее перестает выполнять основную возложенную на него функцию - склеивать. зерна; А его низкотемпературные свойства не «вписывающиеся» в стандартные, поспособствуют образованию трещин на; покрытии. Между температурой хрупкости битума, при которой он теряет все свои эластичные свойства, и стойкостью асфальтобетона к растрескиванию существует прямая связь. •

Исходя из выше сказанного представленная работа имеет своей целью найти методические подходы к снижению вероятности использования при приготовлении асфальтобетонных смесей битумов низкого качества, дабы в итого увеличить долговечность асфальтобетонных покрытий.. Целью работы; является совершенствование технологии производства асфальтобетонных смесей за счет автоматизации проведения; испытаний и анализа результатов по оценке влияния УЗ-обработки на свойства битума. Вїсоответствии с поставленной в диссертации;цельюфешаются:задачи: анализ; производственных процессов- изготовления асфальтобетонных смесей; анализ; экспериментальных, аналитических т экспертных зависимостей по оценке влияния УЗ-обработки на свойства битума;

анализ и систематизация структур: данных по оценке влияния УЗ-обработки на свойства битума;

разработка; инструментальной среды, статистического анализа; функциональных взаимосвязей между характеристиками битума;

разработка базы данных экспериментальных исследований- по; оценке влиянижУЗ-обработки: нахвойства битума;

разработка методики выбора способов установки- ультразвукового оборудования;

программно-моделирующий комплекс обработки? и- анализа результатов экспериментов по оценке влияния УЗ-обработки битума;

оценка экономической эффективности- внедрения УЗ-обработки; битума при производстве асфальтобетонных смесей;

Научную новизну работы составляет методы и модели автоматизации; анализа и обработки экспериментальных данных испытаний свойств битума для выбора технологических режимов УЗ-обработки.

В первой главе диссертации проведен анализ основных проблем оценки характеристических свойств битума, а также анализ; результатов; Российских и зарубежных научных школ, которые также занимаются проблематикой-влияния на битум.

. Изучению физических фазовых и структурных превращений в битумах уделялось до недавнего времени; гораздо меньше внимания, чем химическим превращениям. Это обусловлено чрезвычайной1 сложностью химического состава и полимолекулярностью битумов, изменяющимися в широких пределах в зависимости от природы битумного сырья и технологии его переработки, что вызывает множественность превращений структуры битумов.

Из-за сложности состава не удается выделить с достаточной чистотой отдельные компоненты битумов, поэтому выделяют три основные группы: асфальтены, смолы, высокомолекулярные углеводороды (масла), свойства которых наиболее подробно описаны в работах акад. С.Р.Сергиенко, А.С.Колбановской, Д.А.Розенталя, Р.Б.Гуна, З.И.Сюняева, Ю.В.Поконовой и др. Кроме того, если речь идет о кристаллических надмолекулярных структурах, то их разновидности и совершенство определяются многочисленными параметрами, в том числе температурой, временем, концентрацией, которые рассмотрены в работах Д.О.Гольдберга, С.Э.Крейна, П.Эткинса и др.

Проведен анализ статистических методов на предмет применимости к решению проблем моделирования влияния УЗ на характеристики битума. В диссертации используется вся совокупность статистических методов, включив их в контур автоматизированной системы поддержки принятия решений по управлению технологическими режимами выпуска битума и асфальтобетонной смеси.

Поскольку одной из основных проблем является оценка значимости влияния УЗ-обработки, а этот показатель является качественным, то для статистически значимых выводов необходимо использование дисперсионного анализа.

Оценка одновременного влияния таких факторов как мощность УЗ-установки, время обработки, температурный режим на отдельные показатели, такие как полярные свойства битумов, диэлектрическую проницаемость, вязкость и другие, определяет необходимость использования классических моделей множественной линейной и нелинейной регрессии. Поскольку количество факторов и показателей, которые используется при- поддержке принятия решений по выбору технологических режимов обработки весьма существенно, стоит проблема выделения значимых факторов и определения общностей. Объединяя показатели в отдельные связанные группы, необходимо использование факторного анализа.

Во второй главе излагаются принципы формирования структур данных для решения задачи интеграции отдельных экспериментальных зависимостей по оценке влияния УЗ-обработки.

Однако все модели экспериментальных данных представлены в различном виде, что- диктует решение двух задач: структуризации данных табличного вида в единую форму и, по возможности, в реляционную модель; разработки единой схемы вычисления параметров регрессионных, дисперсионных, факторных и других моделей.

Для- исследования влияния- УЗ-обработки на вязкостные свойства битумов на пластовискозиметре ПВР-2 в работе был проведен эксперимент, принцип работы которого основан на определении крутящего момента при постоянной скорости вращения, одной из измерительных поверхностей в рабочем узле, состоящем из двух коаксиальных цилиндров;

В третьей главе диссертации рассматриваются вопросы включения в систему автоматизации базовых моделей для оценки влияния УЗ обработки.

В диссертации, проведен анализ отдельных экспериментальных зависимостей оценки влияния УЗ-обработки.

Проведенный в диссертации анализ структур данных (полученных лично автором и другими исследователями) показал, что имеется возможность интеграции нескольких таблиц в одну с целью более глубокой и всесторонней обработки сведенных в общую структуру данных. Кроме того структурированные данные возможно дополнять новыми таблицами, что ставит задачу создания интегрированной базы данных различных экспериментальных, экспертных и аналитических зависимостей, которые будут являться результатами новых экспериментов. В четвертой главе проведена апробация разработанных методов и моделей, а также показана экономическая эффективность использования УЗ обработки битума в процессе производства асфальтобетонных смесей.

Приведено описание программной реализации методики расчета режимов управления технологическими процессами обработки битума в системе «GOTA».

Инструментальные средства гибридной среды позволяют формировать алгоритмическую структуру программных приложений за счет задания переходов между приложениями по условиям его завершения с использованием стандартизованного интерфейса, что и создает пользовательский сценарий. Все механизмы направлены, на оперативное создание методик, имея типовой, отработанный набор универсальных приложений.

Кроме механизмов создания сценариев в диссертации разработана модель структуризации сценариев, которая позволяет реализовать синхронизацию приложений.

В ходе лабораторных исследований определялись, вначале основные показатели свойств исходного необработанного битума, а затем эти показатели определялись после воздействия на него ультразвука.

Обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов определяется корректным использованием современных математических методов и моделей; согласованностью результатов1 аналитических и имитационных моделей процессов. Достоверность положений и выводов диссертации подтверждена положительными результатами внедрения, совпадением статистических данных и данных полученных теоретически.

Разработанные методы и алгоритмы прошли апробацию и внедрены для практического применения в ряде промышленных предприятий, а также используются при организации учебного процесса в МАДИ (ГТУ). Содержание отдельных разделов и диссертации в целом было доложено и получило одобрение:

• на научно-методических конференциях МАДИ(ГТУ) (2006-2009г.г.);

• на заседании кафедры АСУ МАДИ(ГТУ).

Совокупность научных положений, идей и практических результатов исследований в области автоматизации технологических процессов приготовления асфальтобетонных смесей при ультразвуковой обработке битумов в условиях конкуренции составляет актуальное научное направление.

Материалы диссертации отражены в 5 печатных работах.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 223 страницах машинописного текста, содержит 103 рисунка, 55 таблиц, список литературы из 113 наименований и приложения.  


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