Автоматизация процессов дробления на основе модульного принципа формирования технологической структуры дробильно - сортировочного производства с учетом влияния случайных характеристик компонентов рецепта на качество бетонной смеси тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Золотарев, Сергей Юрьевич

• Золотарев, Сергей Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Золотарев, Сергей Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ДРОБИЛЬНО -СОРТИРОВОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА ФРАКЦИОНИРОВАННОГО ЩЕБНЯ.

1.1. Назначение и условия работы дробильно-сортировочного оборудования.

1.2. Виды дробильно-сортировочного оборудования.

1.3. Статические свойства щековых дробилок.

1.4. Дробилки ударного действия.

1.5. Роторные дробилки.

1.6. Рецептура фракционированного заполнителя.

1.7. Влияние возмущений на процесс формирования рецепта.

1.8. Дробильно-сортировочные установки.

1.9. Выводы и постановка задачи исследований.

ГЛАВА 2. ВЫБОР СТРУКТУРЫ ДСАП.

2.1. Зерновые характеристики одностадийного процесса дробления.

2.2. Зерновые характеристики одностадийного процесса дробления замкнутого цикла.

2.3. Зерновые характеристики двухстадийного процесса дробления. замкнутого цикла.

2.4. Регулирование объема перерабатываемого щебня.

2.5. Вариации нормированного рецепта в двухстадийной схеме дробления

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА. 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ДРОБЛЕНИЯ.

3.1. Дробильно-сортировочные установки бетонных заводов.

З.2. Критерии управления в ДСАП.

3.3. Технологические показатели оптимизации состава бетонной смеси.

3.4. Математическая модель состава смеси.

3.5. Оптимизация рецепта в области детерминированных ограничений.

3.6. Оптимизация рецепта в области вероятностных ограничений.

3.7. Математическая модель статической оптимизации состава смеси.

3.8. Динамическая коррекция рецепта с учетом корреляционной связи статистических характеристик компонентов.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 3.:.

ГЛАВА 4 .МОДЕЛЬНОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЩЕКОВЫХ И КОНУСНЫХ ДРОБИЛОК.

4.1. Модельное представление щековых дробилок.

4.2. Конусные дробилки среднего дробления.

4.3. Представление дробилки как объекта автоматического управления в виде апериодического звена.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 4.

ГЛАВА 5. ЛОКАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДРОБИЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ ДСАП.

5.1. Особенности исследования систем автоматического управления дробильными агрегатахми.

5.2. Метод гармонической линеаризации несимметричных однозначных нелинейностей.

5.3. Исследование периодических режимов релейной системы регулирования.

5.4. Линейные системы регулирования щековой дробилки с управлением по входной производительности.

5.5. Конусные дробилки как объект автоматизации.

5.6. Определение параметров процесса поиска экстремума.

5.7. Обобщенная модель процесса дробления замкнутого цикла.

5.8. Управление по соотношению фракций щебня на заданных уровнях

5.9. Математическая модель дробильно-сортировочного производства как система массового обслуживания (СМО) с ожиданием.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 5.

ГЛАВА 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ДВУХСТАДИЙНОГО ДРОБЛЕНИЯ.

1. 6.1 .Моделирование процесса дробления в конусной дробилке.

2. 6.2. Моделирование двухстадийной схемы дробления.

6.3. Моделирование процесса поддержания заданного рецепта.

6.4. Результаты моделирования.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 6.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация процессов дробления на основе модульного принципа формирования технологической структуры дробильно - сортировочного производства с учетом влияния случайных характеристик компонентов рецепта на качество бетонной смеси»

Современное дробильно-сортировочное оборудование большое разнообразие типоразмеров и конструктивных решений, что связано с • повышенным спросом на качественный щебень определенного фракционного состава и повышением технико-эконохмических показателей технологии дробления. Интенсивное развитие индустриальных методов строительства вызывает необходимость совершенствования технологии приготовления фракционированного щебня, повышения технического уровня автоматизации дробильных установок. Необходимость повышения производительности установок и качества готового продукта вызывает потребность в создании и внедрении более прогрессивных технологических процессов на базе современных средств автоматизации и управления, в первую очередь - с использованием вычислительной техники. Средства вычислительной техники определяют новые возможности организации процессов производства фракционированного щебня, принципиально изменяя сам подход к решению проблемы. Ряд теоретических положений и идей концептуального характера оказываются вовлеченными в сферу практических приложений. Подход к вычислительной и, в первую очередь, микропроцессорной технике в строительной области, как к средству накопления и переработки больших объемов информации, начинает трансформироваться в сторону ее активного использования в непосредственном управлении технологией и в формировании продукта с заданными свойствами. Исчезают ограничения на применение нетрадиционных подходов к решению задач автоматизации. Происходит перенесение методов теории управления и теории систем в практику проектирования процессов многостадийного дробления. Появляется возможность системотехнического синтеза объекта и системы управления в едином контексте проблемы интеграции технологии и управления.

Однако опыт автоматизации дробильного оборудования в строительстве показывает его недостаточную эффективность, из-за сужения области применения и локальности решаемых задач. Делается упор в первую очередь на обоснование технологических нормативов и конструктивных решений, не затрагивая задач комплексного подхода к организации дробильно-сортировочного автоматизированного производства (ДСАГТ) на основе модульного принципа формирования технологически связанных дробильных машин.

Таким образом новизна подхода к разработке ДСАП связана с разработкой агрегатно-модульного принципа компоновки дробильных машин, вспомогательного технологического и сортировочного оборудования.

Для реализации этих задач необходима разработка математической модели дробильно-сортировочного производства, которая позволяет системе управления индивидуально и самостоятельно оценивать производственные условия ДСАП, как многоуровневой системе; синтезировать структурный состав ДСАП, обеспечивая его эффективность по выбранным качественным показателям в условиях ненормированного спроса на дробленый щебень.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Золотарев, Сергей Юрьевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Задача проектирования адекватной современным требованиям автоматизированной технологии производства фракционированного щебня является теоретически и практически актуальной. Перспективным направлением повышения качества технологического процесса работы ДСУ является принцип непрерывного приготовления ФЗ в соотношении, заданным рецептом и непрерывная подача заполнителя в смеситель непосредственно после дробления. Совмещенный способ работы ДСУ и смесительного отделения позволяет принципиально изменить алгоритмы повышения качества смеси, учитывая ошибки в долевых составляющих дробленого материала по рецепту.

2. Достижение поставленной цели реализуется на основе разработки концепции и методических принципов структурного синтеза и функционального наполнения автоматизированных стандартных модулей дробильно-сортировочного автоматизированного производства (ДСАП), фракционированного щебня.

3. Разработана рациональная по количеству и размещению дробильно-сортировочного оборудования непрерывная схема двухстадииного процесса дробления замкнутого цикла с применением на первичной и вторичной стадиях дробления дробилок с отличающимися зерновыми характеристиками, обеспечивающая снижение стоимости готовой продукции.

4. Выбраны критериальные функции оценки эффективное ги процесса приготовления многокомпонентной смеси, на основе динамической коррекции ошибок в долевых составляющих дробленого материала по рецепту.

5. Определены основные принципы формирования математической модели оптимизации состава сыпучей смеси, опирающиеся на случайный характер возникновения ошибок в долевых составляющих дробленого материала по рецепту.

6. Разработана математическая модель оптимизации рецепта, в которой принят гибкий принцип формирования ограничений в области возможных изменений качественных характеристик смеси, учитывающий их вероятностную меру выхода за пределы допустимой области.

7. Разработана система автоматизированного управления технологическим оборудованием ДСУ непрерывного действия с оперативным контролем и коррекцией заданных фракций, обеспечивающая заданное по рецепту соотношение фракций щебня в заданных пределах

8. Взаимодействие дробильно-сортировочного производства и заказчика его продукции можно рассматривать как многоканальную систему массового обслуживания (СМО) с ожиданием.

9. Решены прямая и обратная задачи оценки эффективности дробильно-сортировочного производства, что позволяет определить параметры производства, обеспечивающие максимальную либо требуемую производительность.

10. Экспериментальные исследования подтвердили результаты, полученные теоретическим путем.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Золотарев, Сергей Юрьевич, 2010 год

1. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: «Наука», 1971, с. 155.

2. Аль-Джабари Р.Ф. Исследование и оптимизация электромеханических систем управления дробильными комплексами : Дисс. на соиск. уч. ст. канд. техн. наук.- СПб., 1999.- 240 с.

3. Андреев С.Е., Зверевич В.В., Перов В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых. М.: «Госгортехиздат», 1969, с. 286.

4. Арутюнян В.О., Горелышев Н.В., Гурчаков И.Л., Исаев B.C., Кудренков Б.И. Совершенствование технологии переработки каменных материалов и способов их применения в дорожном строительстве. «Труды Союздорнии». 1970, вып. 70, с. 91-110.

5. Барон Л.И., Хмельковский PI.E. Сравнительная оценка факторов, влияющих на зерновой состав продукта дробления при разрушении одиночных кусков горных пород свободным ударом. «Труды ВНИИнеруД»> 1969, вып. 25, Тольятти, с. 52.

6. Бауман В.А. Дробильно-обогатительное оборудование. «Строительные и дорожные машины», 1961, №8, с. 28-30.

7. Бауман В.А. Определение основных параметров щековых камнедробилок. «Строительные и дорожные машины», 1963, №2, с. 12-14.

8. Бауман В.А., Стрельцов В.А., Косарев А.И. Роторные дробилки. М.: «Машиностроение», 1973, 282 с.

9. Бердус В.В. Возможности производства щебня кубообразной формы на дробильно-сортировочных заводах России // Строительные материалы, 1998. №10, с. 36-37.

10. Быкадоров В.А., Беляков Л.А., Кострыкин П.Т., Куров В.Г., Нетребо П.И., Федоров В.Г. Совмещенное дробление каменного материала и приготовление битумоминеральных смесей. «Автомобильные дороги», 1970, №9, с. 20-21.

11. Вальков В.М., Вертин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. М.: «Госстройиздат», 1975, с. 295.

12. Датчик контроля гранулометрического состава продуктов дробления конусных и молотковых дробилок. «Отчет от НИР ВНИИнеруд», Тольятти, 1972, с. 21.

13. Домбровский В.В. Автоматизация процесса дробления твердых строительных материалов конусными дробилками : Дисс. на соиск. уч. степ, канд. техн. наук // МАДИ.- М., 1992,- 142 с.

14. Дубов В.А., Окользин Е.П., Дегтярев H.JL, Тихонов В.К. Автоматизированные комплексы для производства щебня // Дробильно-размольное оборудование и технология дезинтеграции: Сб. науч. тр. JL: Механобр, 1989, - 159 с.

15. Дубов В.А., Сорокин IT.C., Козлов А.Ю. Щековые дробилки крупного дробления со сложным движением щеки // Дробильно-размольное оборудование и технология дезинтеграции: Сб. науч. тр. Л.: Механобр, 1989,- 159 с.

16. Дудко A.A. Получение кубообразного щебня в щековых и конусных дробилках. «Строительные и дорожные машины», 1968, №12, с. 24-25.

17. Дудко A.A. Характеристики продуктов дробления передвижных камнедробильных установок. «Строительные материалы», 1969, №11, с. 1820.

18. Дудко A.A., Клушанцев Б.В. Передвижные дробильно-сортировочные установки. М.: «Транспорт», 1975, с. 140.

19. Дурнев М.Я., Афанасьев Г.Д., Большаков В.И., Духанин В.М. Принципы автоматизации дробилок, работающих в замкнутом цикле с контрольным грохочением. «Труды Северокавказского горного института», 1968, вып. 76, с. 16-21.

20. Зелеченок Г.Г. Автоматизация технологических процессов и учета на предприятиях строительной индустрии. М.: «Высшая школа», 1975, с. 350.

21. Зеличенок Г.Г. Автоматизация технологических процессов на предприятиях строительной индустрии. М.: Высш.шк., 1975. — 350 с.

22. Р1брагим Б.Х. Автоматизация процесса первичного дробления конусной дробилки // Сб. науч. тр. МАДИ «Моделирование и оптимизация в управлении» М.: 2001, с. 24-29

23. Ибрагим Б.Х. , Либенко A.B., Лобов О.П. Нелинейная система регулирования производительности дробилок первичного дробления // Сб. науч. тр. МАДИ «Моделирование и оптимизация в управлении» М.: 2001, с. 24-29

24. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки. Конструкция, расчет, особенности эксплуатации. -М., 1990.

25. Козлов Ю.И., Дудко A.A. О характере износа и расходе дробящих плит щековых дробилок со сложным движением щеки. «Строительные материалы», 1970, №12, с. 12-14.

26. Колесниченко C.B. Разработка системы автоматического регулирования ширины разгрузочной щели дробилки крупнокускового дробления : Дисс. на соиск. уч. степ. канд. тех. наук // Днепропетр. горный ин-т им. Артема.- Днепропетровск, 1990.- 172 с.

27. Колышев В.И., Костин П.П., Силкин В.В., Соловьев. Б.Н. Асфальтобетонные и цемеитобетониые заводы: Справочник. М.: «Машиностроение», 1982, 352 с.

28. Косарев А.И., Стрельцов В.А. Роторная дробилка для среднего и мелкого дробления нерудных материалов. «Строительные материалы», 1969, №10, с. 10-11.

29. Кудренков Б.И., Мохортов К.В. Улучшение технических свойств каменных материалов при их производстве. М.: «Высшая школа», 1967, с. 246.

30. Куров В.Г. Работа автоматического АБЗ непрерывного действия. «Автомобильные дороги», 1966, с. 13.

31. Левенсон Л.Б., Прейгерзон Г.И. Дробление и грохочение полезных ископаемых. М.: «Стройиздат», 1960, с. 360.

32. Макаров Т.А., Щур В.В., Панышин Б.А., Клишин А.Ф. Автоматический контроль уровня сыпучих сред. «Промышленная энергетика», 1976, №11, с. 23-25.

33. Марсов В.И., Славуцкий В.А. Автоматическое управление технологическими процессами на предприятиях строительной индустрии. Л.: «Стройиздат», 1975, 287 с.

34. Месарович М., Макол Д. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: «Мир», 1973, 342 с.

35. Михайлович B.C. Методы последовательной оптимизации. М.: «Наука», 1983,207 с.

36. Музеймнек Ю.А., Камонов Г.А., Кочетов Е.В., Ольховиков Б.В., Толстов С.Г. Конусные дробилки. М.: «Машиностроение», 1970, с. 230.

37. Новиков А.Н. Машины для строительства цементобетонных дорожных покрытий. М.: «Высшая школа», 1985, 214 с.

38. Новые дробилки, осваиваемые отечественной промышленностью. Сведения и технические данные. «Строительные и дорожные машины», 1977, №6, с. 3-12.

39. Первозванский A.A. Математические модели в управлении производством. М.: «Наука», 1975, 616 с.194

40. Попов Е.П. Теория линейных САР и управления. М.: «Наука», 1989, 301 с.

41. Рабинович С.Я. Устройство для регулирования трехстадийного процесса дробления. М.: «Транспорт», 1973, с. 36.

42. Рыбьев И.А. Производство щебеночных материалов. М.: «Высшая школа», 1969, с. 321.

43. Субботин М.А., Евстигнеев B.J1. Система оптимального регулирования трехстадийного процесса дробления. «ВНИИнеруд», Тольятти, 1972, вып. 28, с. 111-119.

44. Тимофеев В.А., Васильев A.A., Васильев И.А., Декань В.А. Технологическое оборудование асфальтобетонных заводов. М.: «Стройиздат», 1981, 278 с.

45. Тихонов А.Ф. Анализ технологического процесса работы дробильно-сортировочной установки непрерывного действия. «Сборник на>чных трудов ВЗИИТа», 1977, вып. 87, с. 26-31.

46. Тихонов А.Ф. Исследование процесса формирования заданного соотношения фракционированного щебня в замкну юй сжпеме дробления. «Сборник научных трудов ВЗИИТа», 1980, вып. 104, с. 29-48.

47. Тихонов А.Ф., Блюмкин В.А. Автоматизация управления дробильно-сортировочными установками. «Автомобильные дороги», 1978, №5, с. 21-23.

48. Тихонов А.Ф., Блюмкин В.А., Габриелян P.A., Косарев А.И. Способ производства фракционированного щебня. Письмо ВНИИГПЭ от 28.09.77 № 2526471/33.

49. Тихонов А.Ф., Блюмкин В.А., Габриелян P.A., Косарев А.И. Установка для производства фракционированного щебня. Письмо ВНИИГПЭ от 28.09.77 № 2526470/33.

50. Тихонов А.Ф., Блюмкин В.А., Габриелян P.A., Косарев А.И. Устройство для разделения потоков сыпучих материалов. Письмо ВНИИГПЭ от 16.04.79 №7905-189.

51. Тихонов А.Ф., Блюмкин В.А., Габриелян P.A., Косарев А.И. Устройство для производства фракционированного щебня. Письмо ВНИИГПЭ от 28.09.79 №. 7908-259.

52. Тихонов А.Ф., Габриелян P.A. Повышение эффективности работы дробильно-сортировочных установок. «Автомобильные дороги», 1977, №4, с. 10-12.

53. Тихонов А.Ф., Соколов A.B. Автоматическое управление двухстадийным дроблением ДСУ. Сборник науч. Трудов МАДИ. М.: МАДИ, 1999, 119 с.

54. Тихонов А.Ф., Соколов A.B. Принципы формирования статистической модели дробильно-сортировочной установки. Сборник науч. трудов МГСУ. М.: МГСУ, 2000, 81 с.

55. Тихонов А.Ф., Страмоус М.Ф. Разработка и исследование системы автоматизации дробильно-сортировочного оборудования. «Сборник научных трудов ВЗИИТа», 1980, вып. 104, с. 5-17.

56. Установление основных исходных горных и технологических параметров для создания дробильно-сортировочного завода автомата по переработке изверженных горных пород. Отчет о НИР. М.: «ВНИИжелезобетон», 1972, с 186.

57. Фейгин JT.A. Дробильно-сортировочные и транспортирующие машины. М.: «Высшая школа», 1977, с. 236.

58. Циксрман Л.Я. Автоматизация производственных процессов в дорожном строительстве. М.: «Транспорт», 1972, с. 315.

59. Цирлин A.M. Оптимальное управление технологическими процессами. М.: «Энергоатомиздат», 1986, 396 с.

60. Возможности автоматизации предприятий дробления. Н. Motck. Möglichkeit der Automatisierung des Brecherbetriebes. "Die Naturstein -Industrie", 1969, №2, c. 89-94 (нем.).