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:

Подгорный Сергей Александрович. Автоматизация контроля и управления холодным кондиционированием зерна перед помолом : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Краснодар, 2005 148 c. РГБ ОД, 61:05-5/1986

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 5

1 Анализ закономерностей стадии холодного кондиционирования
зерна перед помолом 10

  1. Состояние техники и технологии стадии холодного кондиционирования зерна перед помолом 10

  2. Анализ стадии холодного кондиционирования как объекта управления технологическими свойствами зерна 16

  1. Анализ системы процессов изменения качества зерна при операциях увлажнение-отволаживание 24

  2. Анализ методов математического моделирования процесса влагопереноса в зерне при кондиционировании 30

  1. Анализ методов оптимизации функционирования подготовительного отделения мельзавода 33

  2. Постановка цели и задач исследования 35

2 Математическое моделирование процесса холодного
кондиционирования зерна 37

  1. Анализ механизма тепло- влагопереноса при холодном кондиционировании зерна 37

  2. Описание теплофизических и массовлагообменных свойств зерна и воздуха, необходимых для моделирования 38

  1. Свойства влажного воздуха 39

  2. Свойства влажного зерна пшеницы 41

  3. Свойства слоя зерна 44

  4. Критерии и критериальные уравнения для расчета тепло- и влагопереноса 45

2.3 Математическая макромодель изменения состояния зерна в
бункере отво лаживания 4 8

  1. Математическая модель процесса отволаживания зерна при холодном кондиционировании 53

  2. Моделирование процесса отволаживания зерна 59

  3. Описание подсистемы холодного кондиционирования зерна пшеницы как СМО 72

3 Разработка стратегии управления технологическим процессом
увлажнения зерна 78

  1. Формирование стратегии управления стадией холодного кондиционирования зерна 78

  2. Оптимизация функционирования отделения гидротермической обработки зерна. 80

3.2.1 Постановка задачи и алгоритм оптимизации функционирования
отделения холодного кондиционирования 81

4 Формирование пространства результатов исходных измерений 93

  1. Измерительный преобразователь расхода зерна 93

  2. Измерительный преобразователь исходной влажности зерна 98

  3. Измерительные преобразователи влажностного и температурного состояния зерна в бункере отволаживания 104

  4. Измерительные преобразователи расхода и температуры воды 114

5 Реализация автоматического контроля и управления
влажностным состоянием зерна 118

  1. Структура и состав САУ 118

  2. Алгоритм работы САУ 123

5.3 Формирование управляющих воздействий 126
Заключение 129
Список литературы 131
Приложение А (обязательное). Экспериментальные зависимости опти
ческой поглощаемости зерна (опыты проведены на двух приборах с различной
интенсивностью излучения, зависимости представлены в табличной форме) 139

Приложение Б (обязательное). Экспериментальные зависимости относи
тельной влажности воздуха 143

Приложение В (обязательное). Программа для расчета термодинамиче
ских и влагообменных свойств влажного воздуха 144

Приложение Г (обязательное). Программа для расчета термодинамиче
ских, теплофизических и влагообменных свойств зерна и зернового слоя
(MathCAD Professional 200 Н). 146

Введение к работе:

Основной задачей, стоящей перед работниками мукомольной промышленности, является повышение выхода и качества готовой продукции. Решение этой задачи невозможно без применения автоматизированной системы управления процессами увлажнения и отволаживания зерна перед помолом.

Значение автоматизации процесса увлажнения с последующим отвола-живанием зерна приобрело особую важность в сегодняшних условиях, так как количество производителей зерна возросло и размер партий зерна, поставляемого от каждого производителя в отдельности, уменьшился. Следовательно, колебание влажности и технологических свойств зерна, достигает значительных величин. Ручное регулирование процесса увлажнения в совокупности с лабораторным контролем влажности не позволяют обеспечить подачу на первую драную систему зерна заданной влажности. В результате абсолютная погрешность достигает 2% влажности, что требует постоянной регулировки процесса размола зерна.

В связи с этим разработка адаптивной стратегии управления процессом, решающей в этих условиях задачу повышения качества конечного продукта и сокращения длительности перевода компонента помольной смеси из произвольного начального в заданное конечное состояние по технологическим свойствам, а также путей реализации указанной стратегии является весьма актуальной.

Применяемые на мукомольных предприятиях автоматизированные системы зачастую не обеспечивают требуемой точности увлажнения в силу своей моральной и физической изношенности, невозможности точного прогнозирования конечной влажности зерна, отсутствия контроля динамики изменения влажности зерна в бункерах отволаживания и т.д. Управляющие воздействия (расход и температура воды, время отволаживания и т.д.) задаются исходя из опыта технолога и пробных лабораторных обработок, что неминуемо ведет к потере качества регулирования и ограниченности набора управляющих воздей-

ствий в зависимости от уникальности технологических свойств поступающего сырья [58, 61, 76].

В настоящее время существует два способа решения проблемы [4, 5]: либо заменой и полной модернизацией существующего оборудования, либо частичной заменой и автоматизацией некоторых этапов процесса увлажнения. Первый способ требует больших экономических и материальных затрат, в то время как второй является наиболее приемлемым для большинства предприятий, позволяя оперативно и гибко реагировать на возникающие проблемы.

Целью настоящей работы является разработка системы автоматического контроля и управления холодным кондиционированием зерна перед помолом.

Разрабатываемые при этом средства должны обладать универсальностью по отношению к конструкциям систем увлажнения, технологии увлажнения, исходных технологических свойств зерна, быть простыми и надежными в эксплуатации.

Предлагаемое в работе оперативное управление влажностным состоянием зерна позволяет повысить эффективность использования действующего оборудования за счет сокращения длительности процесса отволаживайия, при надежном обеспечении заданных качественных показателей конечного продукта.

В диссертационной работе предлагается способ управления технологическим процессом холодного кондиционирования зерна, основанный на точном измерении параметров исходного сырья с помощью специально разработанных средств и контроле динамики изменения влажности зерна в бункере отволажи-вания, что позволяет стабилизировать качество партии и увеличить производительность отделения холодного кондиционирования.

В настоящей работе предлагается модель, которая учитывает динамику температуры, влажности зерна и гигротермических параметров воздуха межзернового пространства в процессе выдержки зерновой массы после увлажнения в емкости при взаимодействии с окружающей средой. В математической

модели учтены закономерности физико-химических и биохимических процессов, протекающих синхронно, происходящих при гидротермической обработке под воздействием изменения влажности и температуры. Благодаря им исходные технологические свойства претерпевают изменения, размер которых зависит от многих факторов (исходная характеристика зерна, метод и режим гидротермической обработки и т.д.).

Разработанная математическая модель позволяет на основе факта синхронного завершения перераспределения температуры и влажности между веществами зерна в процессе отволаживания осуществить управление процессом холодного кондиционирования, обеспечивающее заданное качество компонентов помольной смеси. Это означает, что для получения конкретных рекомендаций по режимам гидротермической обработки и организации функционирования отделения холодного кондиционирования, необходимых для синтеза автоматизированной системы управления процессом холодного кондиционирования зерна, обеспечивающей оптимальное функционирование процесса, требуется предварительно изучить происходящие в системе зерно - межзерновое пространство - установка процессы и оценить их вклад в суммарный результат.

Применение автоматизированной системы увлажнения с использованием высокоточных измерителей влажности зерна, расхода воды и зерна, а также оперативный контроль влажностного состояния зерна в бункере отволаживания позволяет стабилизировать выходную влажность зерна, следовательно добиться оптимальных помольных свойств партии, что дает существенный экономический эффект и быструю окупаемость затраченных средств.

Современный уровень развития техники управления открывает новые нетрадиционные подходы к решению проблемы адаптивного управления целым рядом технологических процессов переработки зерна, в том числе и холодным кондиционированием, решающую роль в котором выполняет процесс отволаживания. Сущность этих подходов заключается в том, что наряду с учетом распределенности параметров обрабатываемого продукта при формировании

управляющих воздействий здесь принимается во внимание нелинейность динамических характеристик объекта, что обусловлено специфической природой объекта управления.

Научная новизна работы заключается в следующем:

предложен способ оценивания гигротермического состояния зерна, позволяющий непрерывно контролировать динамику процесса отволаживания и оперативно принимать решение об окончании процесса перераспределения влаги по объему зерна.

На основе анализа феноменологии процесса отволаживания зерна при холодном кондиционировании разработана математическая модель, учитывающая установленную последовательность стадий процесса и нестационарность термодинамических и кинетических параметров сопряженного тепло-в л аго переноса.

Показано, что при использовании обобщенной движущей силы взаимосвязанного тепло-влагообмена на второй стадии процесса отволаживания существует однозначная связь между изменением относительной влажности воздуха и степенью завершенности процесса распределения влаги внутри зерновки, что дает возможность непрерывно контролировать процесс без применения лабораторных анализов,

С применением разработанного способа оценки гигротермического состояния зерна предложена стратегия управления процессом холодного кондиционирования зерна, основанная на оперативной коррекции управляющих воздействий и повышающая точность контроля и управления основных технологических параметров процесса.

На защиту выносится:

1. Концепция управления процессом холодного кондиционирования зерна, состав и структура системы, реализующей эту концепцию.

  1. Способ оценивания гидротермического состояния зерна в бункере отволаживания на основе комплексного анализа состояния поверхности зерна и межзернового пространства.

  2. Способ контроля динамики перераспределения влаги по объему зерна в бункере отволаживания.

  3. Способ контроля влажности поступающего на переработку зерна при помощи диэлькометрического измерительного преобразователя.

  4. Модель формирования гигротермического состояния компонента помольной смеси в бункере отволаживания и основанный на расчете продолжительности операции отволаживания алгоритм оптимизации функционирования отделения холодного кондиционирования.

Автор выражает признательность доктору технических наук Асмаеву М. 17. и кандидату технических наук Маркову Ю. Ф. за помощь, оказанную при выполнении настоящей работы, а также всему коллективу кафедры АПП за доброжелательность и участие в обсуждении вопросов, возникавших в ходе работы.

Подобные работы
Демина Елена Григорьевна
Автоматизация и управление испытательным комплексом по контролю терморегуляторов
Грицюк Светлана Николаевна
Автоматизация контроля расхода рабочих жидкостей станочных гидроприводов на базе гидроэлектрического преобразователя расхода с магнитожидкостным сенсором
Куленко Евгений Сергеевич
Автоматизация контроля герметичности изделий при периодических возмущениях давления пробной среды
Селивановских Вера Витальевна
Автоматизация контроля гранулометрического состава агломерата на основе оптико-электронного метода
Лазичев Андрей Александрович
Комплексное моделирование и автоматизация контроля теплового состояния доменной печи
Кривин Валерий Вольфович
Автоматизация контроля и аттестации сварочного производства на основе методов идентификации ограниченно детерминированных процессов
Ломанов Алексей Николаевич
Автоматизация контроля скоростей распыления и осаждения тонких пленок методом электронно-эмиссионной спектроскопии при магнетронном нанесении
Абубакиров Денис Равильевич
Автоматизация контроля герметичности изделий с использованием вибрации
Косарев Тимофей Владимирович
Автоматизация контроля и удаления катодных отложений в технологическом процессе прецизионной электрохимической обработки
Барабанов Виктор Геннадьевич
Автоматизация контроля герметичности газовой арматуры на основе манометрического метода испытаний

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