Автоматизация процессов пневмотранспортирования промышленных сыпучих материалов в протяженных пневмопроводах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Гематудинов, Ринат Арифулаевич

• Гематудинов, Ринат Арифулаевич
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гематудинов, Ринат Арифулаевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРОЦЕССЫ ПНЕВМОТРАНСПОРТИРОВНАИЯ

ТОНКО ДИСПЕРСТНЫХ МАТЕРИАЛОВ.

1.1 .Технологические схемы пневмотранспортирования сыпучих и тонкодисперсных материалов.

1.2. Пневматический транспорт на промышленных предприятиях за рубежом.

1.3. Характер потоков воздух - сыпучий материал.

1.4.Устройство пневмотранспортных установок.

1.5. Классификация пневмотранспортного оборудования.

1.6. Выводы и постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ПНЕВМОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ.

2.1. Математические модели статической.оптимизации процессов пневмотранспортирования.

2.2. Линеаризованная модель пневмосистемы.

2.3. Динамическая структура пневмосистемы.

2.4. Линейные модели пневмосистемы.

2.5. Частотные характеристики пневмосистемы.

2.6 .Уравнение линейных систем с распределенными. параметрами.

2.7.Анализ моделей пневмотранспорта.

2.8. Модель пневмотранспортной установки и системы автоматического управления ее параметрами.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3 ОПТИМИЗАЦИЯ ПНЕВМОСИСТЕМЫ ПО КАНАЛУ СТАБИЛИЗАЦИИ ДАВЛЕНИЯ В МАССОПРОВОДЕ.

3.1. Определение интегральных оценок.

3.2. Метод нормированных диаграмм.

3.3. Нормированная форма записи интегральных оценок для систем. четвертого порядка.

3.4. Построение пространственной F - диаграммы.

3.5. Синтез структуры параметров контура Ар - регулирования.

3.6 Синтез структурных схем пневмотранспортирования методом нормированных диаграмм.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. СИСТЕМЫ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ.

4.1. Уравнения движения инерционных объектов экстремального регулирования.

4.2.Функциональная схема СЭР адаптивной модели пневмртранспортной установки.

4.3. Процессы в экстремальной системе.

4.4. Переходный процесс в экстремальной системе.

4.5. Установившиеся процессы в СЭР.

Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ САР.

ПРОЦЕССОВ ПНЕВМОТРАНСПОРТИРОВАНИЯ.

5.1. Моделирование переходных процессов линейных систем.

5.2. Экспериментальные исследования СЭР.

Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация процессов пневмотранспортирования промышленных сыпучих материалов в протяженных пневмопроводах»

Развитие и повышение эффективности многих отраслей промышленности в условиях переработки и потребления больших объемов сыпучих материалов связано с внедрением в технологические циклы производства пневматического транспорта значительной протяженности. В практике промышленного производства на долю пневматического транспорта приходится до 30% объема всех транспортных работ.

В отличие от механических видами транспортирования сыпучих материалов, пневмотранспорт уменьшает трудоемкость операций, сокращает размер производственных площадей для внутризаводского транспорта, повышает безопасность и гигиеничность производства.

На промышленных предприятиях обеспечение безаварийного функционирования протяженного трубопроводного пневматического транспорта неразрывно связано с организацией автоматизированных систем управления пневмотранс-портными потоками. Для построения таких систем необходимо рассмотреть вопросы идентификации их структуры и модельного представления движения пневмотранспортного потока на основе анализа его динамики.

Существующие принципы организации автоматизированных систем управления пневмотранспортированием ориентированы, как правило, на выполнение пусковых операций и операций дискретного переключения элементов, изменяющих режимные параметры отдельных компонентов системы.

Особенностью процессов пневматического транспортирования сыпучих материалов на значительные расстояния в промышленном производстве, является сложность выдерживания режима устойчивого транспортирования аэросмеси в отсутствие систем автоматического управления, что зачастую приводит к аварийным режимам завала массопровода.

Для повышения надежности и достижения максимальной эффективности процессов пневмотранспортирования на значительные расстояния необходимо использовать новые методы и средства автоматизации, ориентируясь на разработку комплексных систем управления по нескольким параметрам.

Поэтому решение задачи управления процессами устойчивого пнев-мотранспортирования сыпучих материалов на значительные расстояния в промышленном производстве с использованием комплексных систем управления по нескольким параметрам является актуальным.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Гематудинов, Ринат Арифулаевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Актуальность повышения эффективности процессов пневмотранспортирования промышленных сыпучих материалов, протяженных массопроводах связана с внедрением оптимального многопараметрического управления пнев-мотранспортными установками, устраняющего аварийные режимы завала мас-сопровода и снижающего энергетические потери на перемещение аэросмеси.

2. Колебания нагрузки в массопроводе вызывают динамические процессы, которые не обладают свойством' самовыравнивания и приводят к неустойчивому режиму транспортирования и завалам трубопровода. Эффективное пневмотранспортирование связано с организацией режима устойчивого транспортирования, за счет использования оптимальных по быстродействию автоматических систем управления, исключающих возможность выпадения частиц из. потока.

3. Разработана комплексная многопараметрическая модель пневмотранспортной установки, учитывающая особенности процессов транспортирования аэросмеси в протяженном массопроводе;

4. Выбран метод многоканального оптимального управления процессами устойчивого* пневмотранспортированияv аэросмеси, ориентированный на достижение максимальной эффективности технологического процесса;

5.Разработана многоконтурная иерархическая система управления процессами пневмотранспортирования, максимизирующая использование энрге-тических показателей установки и повышающая равномерность потока аэросмеси;

6.Разработаны критериальные функции оценки качественных характеристик процесса пневмотранспортирования аэросмеси в виде интегральных оценок. Линейная интегральная оценка фиксирует значение суммарной технологической ошибки динамического процесса в массопроводе. Квадратичная интегральная оценка позволяет оптимизировать процесс пневмотранспортирования

150 по таким показателям качества, как нескомпенсированная погрешность и время регулирования.

7. Проведена экспериментальная проверка полученных результатов, которая подтвердила эффективность разработанных систем оптимального управления процессами устойчивого пневмотранспортирования сыпучих материалов на промышленных предприятиях.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гематудинов, Ринат Арифулаевич, 2010 год

1. Смолдырев А. Е. Трубопроводный транспорт в горной промышленности. Металлургиздат, 1959.

2. Смолдырев А. Е. Трубопроводный транспорт (основы расчета). Гос-гортехиздат, 1961.

3. Калинушкин М.П., Коппель М.А., Серяков B.C., Шапунов М.М. Пнев-мотранспортное оборудование. Справочник. Л.: Машиностроение, 1986.

4. Малевич И.П., Серяков B.C., Мишин А.В. Транспортировка и складирование порошкообразных материалов. -М.: Стройиздат, 1984.

5. Смолдырев А.Е. Трубопроводный транспорт. Основы расчета. М.: Недра, 1980.

6. Эсман В. Критерии принятия решения при выборе системы пневмотранспорта фирмы «Бюллер-Миаг» //Ауфберайтунгс техник. - ФРГ, 1984. -№8.

7. Redeker A. Fordern und Heben, 1960, № 10, S. 755-759.

8. Coal piping trend. Can. Cas Journ, 1962, v. 55, № 3, p. 7; W h i 11 e 1 s e у С. Oil Gas Journ., 1962, v. 60, № 8, p. 123.

9. Alt peter W. Stahl u. Eisen, 1961, H. 15, S. 1006-1013; Energie und Technik, aug., 1962, S. 279.

10. Iron and Steel Engineer, 1961, v. 38, № 3, p. 107-112.

11. Б а б а д ж а н А. А. и др. Цветные металлы, 1958, № 3, с. 38-46.

12. Шрейбер К. Я., Кузнецов Ю. А. Бюлл. ЦИИН ЦМ, 1959, № 5, с. 29-32.

13. Zimnawoda Н. W., Bauer F. Giesserei, 1963, Н. 3, 50, s. 65-67.

14. Транспорт сыпучих и пылевидных материалов. БТИ Гипроцветмета,

15. И. Kuhnt Н. Hebezeuge u. Fordermittel, 1962, Н. 2, S. 37-41.

16. The Transportation of solids in Steel pipelines. The Colorado school of Mines Research Fourdation, USA, 1963.

17. Пат. 4502819 США, МКИВ 65 G 53/66, 1985.

18. А.с. 1133199 СССР, МКИ В 65 G 53/58, 1985.

19. Пат. 59-48219 Японии, МКИ В 65 G 53/04, 1985.

20. Пат. 4482275 США, МКИ В 65 G 53/66, 1984.

21. Пат. 59-17700 Японии, МКИ В 65 G 53/66, 1984.

22. Пат. 2440888 ФРГ, МКИ В 65 G 53/60, 1978.

23. Пат. 2721899 ФРГ, МКИ В 65 G 53/60, 1982.

24. Пат. 4490077 США, МКИ В 65 G 53/66, 1984.

25. Пат. 59-48221 Японии, МКИ В 65 G 53/66, 1984.

26. Пат. 60-39607 Японии, МКИ В 65 G 53/04, 1985.

27. Пат. 2562046 Франции, МКИ В 65 G 53/28, 1985.

28. Пат. 3323739, ФРГ, МКИ В 65 G 53/58, 1985.

29. Пат. 643513 Швейцарии, МКИ В 65 G 53/04, 1984.

30. Пат. 4420279 США, МКИ В 65 G 53/66, 1983.

31. Пат. 2626411 ФРГ, МКИ В 65 G 53/12, 1985.

32. Пат. 4515503 США, МКИ В 65 G 53/66, 1985.

33. Пат. 3332261 Франции, МКИ В 65 G 53/16, 1985.

34. А.с. 1081096 СССР, МКИ В 65 G 53/40, 1984.

35. А.с. 1106766 СССР, МКИ В 65 G 53/40, 1984.

36. Пат. 4501518 США, МКИ В 65 G 53/28, 1985.

37. Пат. 3230315 ФРГ, МКИ В 65 G 53/12, 1986.

38. Пат. 5402820 США, МКИ В 65 G 53/48, 1985.

39. Пат. 58-445678 Японии, МКИ В 65 G 53/16, 1983.

40. А.с. 831693 СССР, МКИ В 65 G 53/40, 1981.

41. А.с. 1071553 СССР, МКИ В 65 G 53/40, 1984.

42. Пат. 4381897 США, МКИ В 65 G 53/40, 1984.

43. Пат. 3309210 КАНАДА, МКИ В 65 G 53/16, 1984.

44. Пат. 4475849 США, МКИ В 65 G 53/40,1985.

45. Пат. 3219813 Франции, МКИ В 65 G 53/22, 1985.

46. Пат. 60-39608 Японии, МКИВ 65 G 53/66, 1985.

47. Пат. 4529336 США, МКИ В 65 G 53/66, 1985.

48. Пат. 4473327 США, МКИВ 65 G 53/48, 1984.

49. Пат. 3303927 Германия, МКИ В 65 G 53/48, 1997.

50. Пат. 4615647 США, МКИВ 65 G 53/48, 1995.

51. А.с. 1134503 СССР, МКИВ 65 G 53/48,.1985.

52. А.с. 1122156 СССР, МКИ В 65 G 53/48, 1985.

53. Пат. 3444816 Японии, МКИВ 65 G 53/48, 1985.

54. Пат. 4500228 США, МКИВ 65 G 53/48, 1995.

55. Пат. 4183702 США, МКИВ 65 G 53/48, 1990.

56. Пат. 4480947 Германия, МКИ В 65 G 53/66, 1994.

57. Пат. 3319076 Германия , МКИВ 65 G 53/12, 1996.

58. Пат. 4184793 США, МКИ В 65 G 53/48, 1990.

59. А.с. 1255765 СССР, МКИВ 65 G 53/14, 1986.

60. А.с. 1283197 СССР, МКИВ 65 G 53/14, 1986.

61. Транспортировка и складирование порошкообразных строительных материалов/ И.П. Малевич, B.C. Серяков, А.В. Мишин. -М.: Стройиздат, 1984. -184 с.

62. Клячко М.С., Одельский Э.Х., Хрусталев Б.М. Пневматический транспорт сыпучих материалов. -Мн.: Наука и техника, 1983. 216 с.

63. Справочник по аспирационным и пневмотранспортным установкам / М.П. Володин, М.Г. Касторных, А.И. Кривошеин. -М.: Колос, 1984 288 с.

64. Островский Г.М. Пневматический транспорт сыпучих материалов в химической промышленности. Л.: Химия, 1984— 104 с.

65. Воробьев В.А., Суэтина Т.А. Информационное обеспечение процесса пневмотранспорта и хранения цемента //Науч. тр./ Моск. Автомоб.-дорожн. Инт, 1992. С. 4-8.

66. Воробьев В.А., Суэтина Т.А. Автоматизация пневмотранспортирования цемента в строительстве на базе микропроцессорных информационно-измерительных систем: Учебное пособие / МАДИ. -М., 1993. 87 с.

67. Суэтина Т.А. Моделирование процессов технологии строительных материалов и изделий с использованием ЭВМ. -М.: МИКХИС, 1992. 33 с.

68. Бушуев С.Д., Михайлов B.C. Автоматика и автоматизация производственных процессов. —М.: Высшая школа, 1990. — 256 с.

69. Суэтина Т.А. Измерение уровня тонкодисперсного сыпучего материала. -М.: ЦИНТИХимнефтемаш, 1988. 40 с.

70. Вотлохин Б.З. Приборы для измерения сыпучих материалов. -М.: ЦНИИТЭнефтехим. 1999. -47 с.

71. Спиваковский А.О., Смолдырев А.Е., Зубакин Ю.С. Автоматизация трубопроводного транспорта в горной промышленности. М.: Недра, 1972. — 344 с.

72. Адаптивные системы автоматического управления // Под ред. В.Б. Яковлева. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1984. 204 с.

73. В. А. Воробьев, Т. А. Суэтина. Автоматизация пневмотранспортирования цемента в строительстве на базе микропроцессорных информационно-измерительных систем.

74. М. В. Кузнецов, В. И. Марсов. Выбор статически достоверного интервала оценки ошибок измерений непрерывного процесса транспортирования. // Электронные системы автоматического управления на транспорте и в строительстве. Сб. науч. тр. -М. МАДИ. 1999.

75. М. В. Кузнецов, А. А. Кальгин. Автоматизация процесса транспортирования- сыпучих материалов. // Автоматизация технологических процессов в строительстве. Сб. науч. тр. М. МАДИ. 2000.

76. М.В.Кузнецов. Проблемы автоматизации процессов пневмотранспортирования. // Электронные системы автоматического управления на транспорте и в строительстве. Сб. науч. тр. М. МАДИ. 2000.

77. М. В. Кузнецов, С. Е. Солодников, Е. В. Марсова. Автоматическое транспортирование мелкодисперсных строительных материалов. // Электронные системы автоматического управления на транспорте и в строительстве. Сб. науч. тр. М. МАДИ. 2000.

78. М. В. Кузнецов, С. Е. Солодников. Моделирование автоматической системы пневмотранспортирования тонкодисперсных материалов. // Электронные системы автоматического управления на транспорте и в строительстве. Сб. науч. тр. М. МАДИ. 2000.

79. Адаптивные системы автоматического управления // Под ред. В.Б. Яковлева. JL: Изд-во Ленингр. ун-та, 1984. с.204.

80. В.М.Панаморенко, Т.А.Суэтина. Структурная динамическая схема модели пневмотранспортной установки //Электронные системы автоматического управления на транспорте и в строительстве. Сб. науч. тр. М. МАДИ. 2003, с. 30-34.

81. В.М.Панаморенко, Т.А.Суэтина. Задачи автоматизированного управления пневмотранспорта сыпучих материалов //Юбилейная научно-техническая конференция аспирантов и студентов МИКХиС.-М.:2004, с. 104-106. •

82. В.М.Панаморенко, Т.А.Суэтина. Автоматизация экологически безопасного пневматического транспорта сыпучих материалов //Труды международной научно-практической конференции «Экология: оборазование, наука, промышленность и здоровье» Белгород, 2004, с.78-81

83. Вентцель Е.С. Теория вероятностей М.: «Физматгиз»,1962, с.386

84. Траксел Д. Синтез систем автоматического регулирования. М.: Машиностроение, 1989, 759 с.

85. Фельдбаум А.А., Бутковский А.Г. Методы теории автоматического управления. М.: Наука, 1981, 744 с.

86. Фельдбаум А.А. Электрические системы автоматического регулирования. Оборонгиз. 1957. -539 с.

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

88. Цыпкин Я.З. Адаптация и обучение в автоматических системах. -М.:Наука, 1978, 309с.

89. Цирлин A.M. Оптимальное управление технологическими процессами.-М.: Энергоатомиздат, 1986, 463 с.

90. Крут, Г. К Планирование эксперимента в задачах идентификации и экстраполяции / Г. Крут, Ю.А. Сосулин, В.А. Фатуев В. А. М.: Наука, 1977. -208 с.

91. Дьяконов, В.П. Simulink 4 : Специальный справочник / В.П. Дьяконов. -СПб: Питер, 2002. 528с.

92. Дьяконов, В.П. Математические пакеты расширения MATLAB : Специальный справочник / В.П. Дьяконов. СПб: Питер, 2001.- 480с.

93. Минцаев, М.Ш. Компьютерный лабораторный практикум по курсу «Интегрированные системы проектирования и управления», Часть 1 / Минцаев М.Ш., Абдулханова М.Ю., Марсов В.И., Марсова Е.В // Методическое пособие.- М. :МАДИ (ГТУ), 2007 г.