Автоматизация технологических процессов приготовления асфальтобетонных смесей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, доктор технических наук Кальгин, Александр Анатольевич

• Кальгин, Александр Анатольевич
• доктор технических наук
• 2001

Оглавление диссертации доктор технических наук Кальгин, Александр Анатольевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРИГОТОВЛЕНИЯ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ И МЕТОДЫ ЕГО АВТОМАТИЗАЦИИ

1.1. Назначение и классификация асфальтосмесительных установок

1.2. Асфальтосмесительные установки непрерывного действия

1.3. Состав и свойства асфальтобетонных смесей.

1.4. Формирование качества асфальтобетонных смесей автоматизированной системой управления

1.5. Дробильно-сортировочные установки асфальтобетонных заводов непрерывного действия

1.6. Агрегаты питания, устройства транспортирования и дозирования компонентов смеси

1.7. Сушильный агрегат

1.8. Смесительный агрегат

1.9. Выбор основных направлений исследований систем автоматизации технологических процессов производства асфальтобетонных смесей

ГЛАВА 2. СИСТЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИЕРАРХИЧЕСКИХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

2.1. Системотехническое проектирование иерархических систем уп- 76 равления

2.2. Понятие функциональной иерархии

2.3. Упорядоченный непрерывный ряд моделей

2.4. Механизм образования иерархических систем

2.5. Операционное представление объекта

2.6. Критерии управления и их влияние на формирование структур

САУ 93 2.7. Задачи автоматизации процессов управления качеством и производительностью 99 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 3. МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ

3.1. Модельное представление элементов системы

3.2. Щековые дробилки первичного и вторичного дробления

3.3. Конусные дробилки среднего дробления

3.4. Ситовые грохоты

3.5. Накопительные и распределительные устройства

3.6. Системы транспортирования и дозирования сыпучих составляющих асфальтобетонной смеси непрерывного действия

3.7. Тепловые объекты асфальтосмесительной установки

3.8. Смесительный агрегат непрерывного действия 168 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 4. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ АГРЕГАТОВ ПРОИЗВОДСТВА АСФАЛЬТОБЕТОННОЙ СМЕСИ

4.1. Щековые дробилки первичного дробления

4.2. Система экстремального регулирования дробилки

4.3. Динамические процессы в экстремальной системе регулирования

4.4. Оценка качества процессов непрерывного дозирования

4.5. Расчет автоматических дозаторов непрерывного действия

4.6. Измерительные свойства интеграторов расхода при случайном входном сигнале

4.7. Система измерений с использованием корректирующего сигнала ошибки

4.8. Критерий оптимизации тепловых процессов барабанной сушилки

4.9. Оптимизация тепловых процессов сушильного барабана

4.10. Система автоматического регулирования температуры топочного устройства сушильного агрегата

4.11. Выбор оптимальных параметров настройки смесительного агрегата 222 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 5. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ АБЗ

5.1. Особенности автоматизации дробилок по заданному рецепту

5.2. Определение рецепта многофракционных смесей

5.3. Одностадийный процесс дробления

5.4. Одностадийный процесс дробления замкнутого цикла

5.5. Технологическая схема двухстадийного процесса дробления замкнутого цикла

5.6. Регулирование объема перерабатываемого щебня в двухстадийном ТПД замкнутой системы

5.7. Двухстадийный ТПД с различающимися характеристиками фракционного состава на первой стадии

5.8. Особенности классификации комплексов технологических устройств

5.9. Классификация устройств дробления и дозирования

5.10. Задача оптимизации состава смеси

5.11. Детерминированные ограничения области оптимизации состава смеси

5.12. Случайные ограничения области оптимизации состава смеси

5.13. Математическая модель статической оптимизации состава смеси

5.14. Определение длины условно-постоянного интервала непрерывных технологических процессов

5.15. Модели управления транспортированием и связным непрерывным дозированием

5.16. Особенности моделей управления связным непрерывным дозированием

5.17. Иерархическая система автоматизации производства асфальтобетонной смеси 296 ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

ГЛАВА 6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СИСТЕМ НЕПРЕРЫВНО-ЦИКЛИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ

6.1. Задачи моделирования

6.2. Цифро-аналоговый комплекс моделирования

6.3. Выбор экспериментальной схемы дробления

6.4. Исследование САР процессов дробления на устойчивость

6.5. Моделирование структурной схемы автоматизированной системы двухстадийного дробления замкнутого цикла

6.6. Моделирование дозаторов непрерывного действия

6.7. Моделирование разомкнутых систем измерения расхода

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация технологических процессов приготовления асфальтобетонных смесей»

Снижение затрат и повышение качества выпускаемой продукции путем выявления скрытых резервов и совершенствования существующих технологий является одной из основных задач развития общественного производства. Современное строительное производство находится под жестким прессингом быстро меняющейся конъюнктуры рынка и требований заказчиков к ассортименту и качеству готовой продукции, вызывая необходимость повышения его гибкости, приспосабливаемости и степени управляемости.

Интенсивное развитие индустриальных методов строительства вызывает необходимость совершенствования технологии приготовления асфальтобетонных смесей, повышения технического уровня автоматизации асфальтобетонных заводов (АБЗ) и установок. Необходимость повышения качества асфальтобетонных смесей вызывает потребность в создании и внедрении более прогрессивных технологических процессов на базе современных средств автоматизации и управления, в первую очередь - с использованием вычислительной техники.

Решение проблемы получения качественных асфальтобетонных смесей -непростая научная и инженерная задача, требующая, в свою очередь, решения ряда подпроблем: задания, подбора марок смеси по технологическому регламенту, утвержденному в установленном порядке предприятием - изготовителем, выдерживания заданного состава и физико-механических свойств смеси с использованием технических средств автоматизации и управления, корректировки соотношений отдельных фаз смеси. Если первая подпроблема является чисто технологической, то две остальные относятся к области автоматизации производства асфальтобетонных смесей и решают основную задачу формирования их заданных качественных показателей. Одновременно с помощью средств автоматизации решается достаточно общая задача повышения техникоэкономических показателей всего производства. Качественные показатели смеси служат ограничениями, в пределах которых осуществляется оптимизация технологического процесса.

Автоматическое управление технологическим процессом производства асфальтобетонных смесей учитывает принцип агрегирования, заложенный в конструкцию отечественных асфальтосмесительных установок. Это позволяет строить локальные системы автоматики отдельными агрегатами, используя для их настройки информацию о компонентах, играющих определенную роль в структуре смеси. Основная задача локальных автоматических систем - свести к минимуму действие возмущений, уменьшив тем самым вариации качественных показателей смеси. Сложность решения этой задачи состоит в том, что система работает в условиях неполной информации о характеристиках компонентов и технологического процесса. Требуется адаптация локальных систем автоматики к изменяющимся условиям производства. Эта задача может быть решена корректировкой настроек методом статистической оптимизации, использующим информацию статистической обработки характеристик влияния на качественные показатели асфальтобетонной смеси.

В работе рассматривается только проблема автоматического управления непрерывным технологическим процессом производства асфальтобетонных смесей. Проблема статистической оптимизации достаточно сложна и требует для своего решения разработки отдельной концепции, математического аппарата и технологических средств реализации.

Решение вопросов качества и ассортимента готовой продукции того или иного производства неразрывно связано с переходом на непрерывность и поточность, обеспечивая тем самым внедрение более прогрессивных методов ведения технологических процессов, создавая предпосылки для их полной автоматизации.

В пользу применения таких технологий говорит расширяющаяся и совершенствующаяся техническая база строительного производства, применение современных средств вычислительной техники. Это позволяет: повысить технико-экономический эффект от внедрения непрерывной технологии и получить качественную продукцию в соответствии с требованиями СНиПа, действующими техническими условиями и ГОСТами; реализовать комплексную систему автоматизации всех разнородных производственных процессов, начиная с подачи исходных материалов в расходные бункеры и кончая выдачей готовой продукции; использовать при автоматизации наиболее современные микроэлектронные и микропроцессорные средств автоматического контроля, учета, регулирования и управления; применять для производства смеси оборудование непрерывного действия различных модификаций с широким спектром изменения основных технологических показателей; учесть специфику производства асфальтобетонных смесей в части рационального уровня автоматизации, частоты смены и количества рецептур смеси, мобильности и пр.; обеспечить максимальную гибкость и универсальность технологических решений, позволяющих сопрягать процесс непрерывного приготовления бетонных смесей с различными схемами организации производства строительных работ; обеспечить крупноблочную компоновку узлов, заводов и установок в целом, значительно сокращая сроки монтажа - демонтажа и время передислокации установок на новое место эксплуатации; обеспечить максимально возможную унификацию, как технологических решений, так и основного оборудования, аппаратуры, приборов и средств автоматизации; кардинально изменить содержание процесса управления, переместив ряд технических функций от локальных устройств автоматики в среду программного и алгоритмического обеспечения.

Последнее обстоятельство является решающим при адаптации общих положений системного проектирования к созданию АБЗ с принципиально новой организацией.

Средства вычислительной техники определяют новые возможности организации процессов приготовления асфальтобетонных смесей, принципиально изменяя сам подход к решению проблемы. Ряд теоретических положений и идей концептуального характера оказываются вовлеченными в сферу практических приложений. Подход к вычислительной

ЧУ О 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 смесеприготовленйя. Появляется возможность системотехнического синтеза объекта и системы управления в едином контексте проблемы интеграции технологии и управления.

Представление агрегатов технологического процесса производства асфальтобетонных смесей в виде элементов многоуровневых систем очерчивает совершенно иной круг задач теоретического и практического планов. Определяющим становится структурный подход и поиск функциональных связей, обеспечивающих многоуровневый характер передачи и преобразования информации, координацию действий элементов различных уровней иерархической соподчиненности. Появляются новые характеристики системы, связанные с вертикальной декомпозицией, алгоритмическим разнообразием принятия решений на разных уровнях, приоритетом действия и правом вмешательства верхних уровней по отношению к нижним. Неизбежно приходится рассматривать вопросы содержательного представления способов функционирования системы, относящиеся к методам подготовки и принятия решений и, соответственно, формированию целей и критериев, используемых в системе.

Взаимообусловленное управление элементами технологической линии предполагает как априорное, так и апостериорное решения задачи улучшения качественных характеристик системы. Априорные решения сводятся к комплексу мер технологического и организационно-системного планов, обеспечивающих такую структурно-функциональную связь элементов, при которой достижение заданной цели наиболее вероятно. Апостериорные решения относятся к области динамического управления, преследующего цель автоматической минимизации нежелательных отклонений в системе за счет приложения соответствующих координирующих воздействий.

В этом смысле непрерывные технологии обладают в концептуальном плане более широкими возможностями. Высока их подвижность в части изменения принятой структуры управления, использования возможных объемов активной информации, глубины ее интеллектуальной проработки, способов, алгоритмов и периодичности приложения управляющих воздействий. Важным в методологическом аспекте становится совмещение в одной системе непрерывных и дискретных задач управления с четким разделением уровня влияния и способов сопряжения процессов управления различной периодичности.

Немаловажную роль играет положение о совместимости целей, т.е. непротиворечивости управлений по различным каналам, обеспечивающее синхронизацию результатов от действия вышестоящих и нижележащих уровней многоуровневой иерархической системы. Выполнение этого положения гарантирует обоснованность выбора целей, критериев и областей возможного изменения настроечных и конструктивных параметров системы, возможность разумного сочетания управлений в локальных подсистемах и связного управления локальными подсистемами. Достижение глобальной цели, стоящей перед всей системой может быть реализовано за счет соответствующей координации автономно функционирующих систем.

При всем различии между принципами управления агрегатами АБЗ и между ними, как системами управления, существует глубокая внутренняя связь в границах отдельных переделов, которая позволяет анализировать их свойства в рамках единой классификации. Механизм образования классификационной схемы должен исходить из фиксирования некоторых наиболее важных свойств технологически подобных систем, сочетание которых, ослабление или усиление, определяют место системы в разрядах классификации.

Предметом классификации становятся не только отдельные агрегаты, но и системы различного уровня сложности. Центральное место занимает принцип системного проектирования, изменяющий угол зрения на структуру, способ функционирования и характер внутрисистемных связей. Кажущаяся внешняя отвлеченность положений теории многоуровневых иерархических л систем при более пристальном рассмотрении дает стройное сочетание правил и положений, применение которых позволяет не только классифицировать технологически подобные устройства по степени нарастания или убывания важнейших признаков, но и обозначить пути и методы проектирования систем автоматизации с совершенно новыми свойствами.

Последнее положение особенно важно, так как подчеркивает теоретический предел совершенствования и определяет для уже существующих систем их место и объективный уровень теоретических возможностей в достаточно широком поле структурно и функционально различающихся систем.

1 Технико-экономические преимущества асфальтосмесительных заводов и установок с непрерывной технологией производства, по сравнению с аналогами периодического действия очевидны и заключаются в значительном снижении стоимости приготовления смесей, уменьшении трудоемкости, расхода электроэнергии, значительном сокращении массы оборудования, его сроков монтажа и демонтажа, габаритов сооружений, повышении качества продукции.

Однако проблема управления непрерывным' производством асфальтобетонной смеси для различных видов строительства - сложная научная проблема, которая охватывает большой круг вопросов, связанных с исследованием и разработкой новых комплексно - автоматизированных технологических процессов, а также принципиально новых средств автоматизации.

Несмотря на применение при производстве асфальтобетонных смесей широкой гаммы агрегатов непрерывного действия при автоматизированном управлении их потенциальные возможности в части повышения качества смеси явно используются не полностью. Причина кроется в том, что до настоящего времени ограничивались только оптимизацией режимов управления отдельными агрегатами АБЗ. Если представление их как систем автоматического регулирования позволяет применить к ним методы расчета, принятые в теории управления, то исследование технологических схем непрерывного приготовления асфальтобетонных смесей должно базироваться на понятиях и представлениях теории систем.

Именно поэтому настоящая работа нацелена на создание стройной методологии проектирования автоматических систем управления процессами непрерывного приготовления асфальтобетонных смесей.

Актуальность проблемы. Технологические операции асфальтобетонного производства являются качествообразующими элементами процесса формирования асфальтобетонной смеси.

Новые тенденции технического и технологического перевооружения в строительной отрасли в изменившейся экономической ситуации, ужесточение технических условий и норм на выпуск готовой продукции диктуют принятие только таких проектных решений, которые обеспечат существенное улучшение наиболее значимых показателей производства, как в части изменения его структуры, так и в выборе стратегии управления. Традиционно используемые технологии производства асфальтобетонных смесей отражают во многом устаревшие экономические, технологические и технические подходы предыдущей фазы экономического развития строительной отрасли. Был достигнут предел их технического совершенствования, не позволяющий кардинально изменить свойства систем, приблизить их технико-экономические показатели к новейшим, все более ужесточающимся требованиям производства.

Возможность перехода к более прогрессивным и экономически целесообразным методам автоматизированного управления связана с изменением технической базы строительного производства и комплектованием его новейшими средствами измерительной микропроцессорной техники. Это позволяет вовлечь ряд теоретических пЬложений и идей концептуального характера в сферу практических приложений, предложить новые, нетрадиционные проектные решения, принципиально изменить сам подход к решению проблемы за счет многовариантного автоматизированного проектирования.

Именно поэтому назрела необходимость в проектировании смешанной схемы производства асфальтобетонной смеси, объединяющей процессы дробления и смесеобразования в единый технологический комплекс. Фрагментарные попытки автоматизации отдельных агрегатов АБЗ, причем, как правило, с разделительными складами для хранения фракционированного заполнителя не дали должного ощутимого эффекта повышения качества смеси. Главная причина этого кроется в отсутствии комплексного подхода при учете специфических технологических особенностей отдельных агрегатов, как частей системы автоматизированного формирования асфальтобетонной смеси.

Необходима разработка новой концепции и методологических основ синтеза систем непрерывного производства асфальтобетонной смеси в едином контексте интеграции технологии, технических средств процесса смесеобразования и управления. Важнейшим в концептуальном плане становится комплексный подход к решению этой проблемы в рамках единой методологии проектирования иерархических систем. Прикладной интерес представляет реализация на основе предлагаемой методологии синтеза многостадийных процессов дробления и связных систем транспортирования компонентов, пригодных для решения широкого спектра задач производства многокомпонентных смесей в строительстве и других отраслях хозяйства.

Методологические основы и методы исследования. Теоретические и расчетно-аналитические исследования базировались на фундаментальных положениях автоматизированного проектирования технических систем, теории автоматического управления, теории систем и других областях науки. Экспериментальные исследования опирались на методы моделирования и обработки результатов на ПЭВМ.

Научная новизна диссертационной работы. Впервые проведен системотехнический анализ специфических особенностей технологических переделов непрерывного производства асфальтобетонных смесей в целях определения принципов структурного синтеза и функционального наполнения автоматизированной технологии производства асфальтобетонных смесей.

Созданы научно-методологические основы синтеза и практические методы построения автоматизированных систем производства асфальтобетонных смесей в едином контексте проблемы интеграции технологии дробления и смесеобразования, технических средств реализации технологических процессов и управления.

Разработана концепция построения иерархических систем управления технологическими процессами со структурой, функциональными связями и критериями управления, отражающими многоуровневый характер преобразования первичной информации, степень ее обобщения и периодичность ее использования в процессах управления на каждом уровне иерархии.

Используя концепцию построения многоуровневых иерархических систем, разработаны при принятых функциях оценки классификационные схемы функционально обособленных агрегатов в виде некоторой упорядоченной последовательности качественно совершенствующихся структур. Классификации носят прогностический характер, позволяя определять место действующих систем в ряду функционально подобных, оценивать потенциальные возможности и стратегию улучшения их качественных характеристик, позволяя обосновать структуры с новыми свойствами.

Разработаны принципы и механизм формирования сложноструктурированной модели технологического процесса приготовления асфальтобетонных смесей, интегрирующей в себе модели локальных объектов автоматизации уровня оперативного управления и статистические модели технологических переделов (участков) с многопоточной технологией преобразования, подаваемого на переработку материала.

Практическая ценность и внедрение результатов исследования.

Практическую ценность работы составляют спроектированные на сформулированных принципах автоматизированная система управления многостадийным процессом приготовления асфальтобетонных смесей, методы расчета вновь проектируемых и находящихся в эксплуатации систем.

Автоматизированная технология приготовления асфальтобетонных смесей, включающая в себя технические средства измерений и управления, имеет практическую направленность и предназначена для использования в установках непрерывного действия по производству строительных смесей.

Разработанная технологическая схема производства асфальтобетонных смесей, интегрирующая в единый технологический комплекс процессы дробления и смесеобразования, позволяет не только снизить капитальные и эксплуатационные затраты, исключив промежуточные складские операции, но и перейти к мобильной, высокопроизводительной, самодостаточной автоматизированной структуре непрерывного производства асфальтобетонных смесей. В этом случае наиболее полно проявляются эффекты комплексного автоматического управления и оптимизации технологического процесса на основе разработанных критериальных функций в оперативном режиме, позволяющие повысить качественные показатели асфальтобетонных смесей.

Внедрение результатов исследований в виде методик и программных продуктов использовалось в составе средств автоматизации процессов многокомпонентного дозирования в АОЗТ «Наш дом», Моршанском производственно-строительном управлении.

Достоверность научных положений, рекомендаций и выводов Достоверность и обоснованность научных положений, рекомендаций и выводов, предложенных в работе, подтверждены всесторонними исследованиями, выполненными с применением современных методов и технических средств, а также практическими результатами внедрения теоретических положений.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на: международном научно-техническом совещании «Совершенствование качества в строительном комплексе» (г. Брянск, 1999г.), 57-ой научно-технической конференции «Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды» (г. Самара, 2000г.), международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (г. С.Петербург, 2000г.), международной научно-технической конференции «Интерстроймех - 2001» (г. С.-Петербург, 2001г.), 7-м научно-методическом семинаре «Перспективы развития новых технологий в строительстве и подготовке инженерных кадров республики Беларусь» (г. Брест, 2001г.), научно-технических конференциях МАДИ, кафедре автоматизации производственных процессов МАДИ. Публикации. По теме диссертации опубликовано 32 работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, списка литературы и приложений. Основное содержание составляет 231 страница текста, 70 иллюстраций, 4 таблицы, список литературы включает 152 наименования.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Кальгин, Александр Анатольевич

Основные выводы заключаются в следующем:

1. Анализ задач производства асфальтобетонных смесей показывает новые тенденции ужесточения технических условий и норм на выпуск готовой продукции, которые диктуют принятие технических решений (и, в первую очередь, в области автоматизации), обеспечивающих существенное улучшение наиболее значимых показателей производства. Вместе с тем, эффективность функционирования имеющихся агрегатов асфальтобетонных заводов и установок ограничивается в сфере управления системами локальной автоматизации, решающими отдельные, зачастую, не связанные задачи и отражающими технические подходы предыдущей фазы экономического развития строительной отрасли. Учитывая, что развитие и применение новых комплексных автоматизированных технологий на базе средств вычислительной техники - одно из приоритетных направлений науки и практики строительной деятельности, проблема проектирования адекватной современным требованиям автоматизированной технологии производства асфальтобетонных смесей является теоретически и практически актуальной.

2. Достижение поставленной цели реализуется на основе разработки концепции и методологических принципов структурного синтеза и функционального наполнения автоматизированных систем производства асфальтобетонных смесей в едином контексте проблемы интеграции технологии, технических средств и управления. Комплексный подход к решению этой проблемы в рамках единой методологии проектирования иерархических систем позволяет увеличить производительность, повысить качество и снизить себестоимость приготовления АБС

3. Разработанная технологическая схема производства асфальтобетонных смесей, интегрирующая в единый технологический комплекс процессы дробления и смесеобразования, позволяет не только снизить капитальные и эксплуатационные, затраты, исключив промежуточные складские операции, но и перейти к мобильной, высокопроизводительной, самодостаточной автоматизированной структуре непрерывного производства асфальтобетонных смесей. В этом случае наиболее полно проявляются эффекты комплексного автоматического управления и оптимизации технологического процесса на основе разработанных критериальных функций в оперативном режиме, позволяющие повысить качественные показатели асфальтобетонных смесей.

4. Разработана концепция построения иерархических систем управления непрерывными технологическими процессами строительного производства со структурой, функциональными связями и критериями управления, отражающими многоуровневый характер преобразования первичной информации, степень обобщения и периодичность ее использования в процессах управления на каждом уровне иерархии.

5. Разработаны принципы и механизм формирования сложноструктурированной модели технологического процесса приготовления асфальтобетонных смесей, интегрирующей в себе модели локальных объектов автоматизации уровня оперативного управления и статистические модели технологических переделов (участков) с многопоточной технологией преобразования, подаваемого на переработку материала.

6. Разработана классификационная схема непрерывных многоуровневых иерархических систем многокомпонентного дробления и дозирования, механизм образования которой основан на комплексном фиксировании наиболее существенных свойств, ослабление или усиление сочетания которых позволяет упорядочить проектируемые системы по степени эффективности достижения заданной цели, найти их место в ряду подобных, оценить потенциальные возможности качественного совершенствования при принятии проектных решений, синтезировать устройства с наперед заданными свойствами.

7. Разработана наиболее полная по своим структурным и функциональным возможностям оптимизации качественных и технико-экономических показателей приготовления АБС многоуровневая иерархическая система управления комплексами устройств непрерывного многостадийного дробления и связного дозирования.

8. Разработан метод представления непрерывных материальных потоков компонентов АБС в виде непрерывной последовательности условно -дискретных интервалов, границы которых определяются репрезентативностью выборки мгновенных случайных значений отклонений производительности потока от среднего. В концептуальном плане это определяет принципы взаимосвязи непрерывных процессов оперативного управления с находящимися на верхнем уровне системы управления процессами статической оптимизации технологических показателей процесса производства АБС.

9. Разработан метод определения качественных характеристик дробилок и линий дробления с помощью нормированных характеристик оценки реальных возможностей получения на имеющемся дробильном оборудовании заданных рецептов, фиксируя линейные размеры их области определения и физические границы реализации.

10. Наиболее рациональна по количеству и размещению дробильно-сортировочного оборудования, по числу транспортных операций перемещения перерабатываемого материала технологическая схема двухстадийного дробления с замкнутым циклом и различающимися зерновыми характеристиками у дробилок на второй стадии дробления; существенно расширяется область определения рецепта и обеспечивается с помощью системы управления заданное по рецепту соотношение фракций заполнителя.

11. Разомкнутые структуры транспортирования сыпучих компонентов асфальтобетонных смесей являются наиболее перспективным и экономически целесообразным средством измерения расхода в силу простоты конструктивных решений системы дозирования с жесткой подвеской весового транспортера, отсутствия системы автоматической стабилизации расхода, прямого измерения массы, при максимальной интеграции технологии и управления на базе средств вычислительной техники.

12. Разработана модель непрерывного измерения текущей производительности процесса транспортирования сыпучих компонентов АБС, которая позволяет корректировать результаты измерений, существенно уменьшая погрешность дозирования.

13. Разработан метод повышения качества асфальтобетонных смесей с помощью связного многокомпонентного дозирования, когда акцент с качественных характеристик локального устройства дозирования переносится на определение качественных характеристик всей системы в целом. •

14. Выполнены работы по внедрению методов проектирования и настройки автоматизированных систем управления агрегатами и устройствами технологических переделов производства асфальтобетонных смесей.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Кальгин, Александр Анатольевич, 2001 год

1. Абрамов В.П., Нечаев Т.К., Овчаренко A.B. Автоматическое управление прогревом железобетонных изделий. / Бетон и железобетон -1974-№ п.

2. Автоматизация технологических процессов непрерывного транспортирования строительных сыпучих материалов. М.: Строительство, 2000. - 211 с.

3. Александров А.Е. Автоматизированное управление составом асфальтобетона. -М.: «Строительные материалы», №11, 1999.

4. Александров А.Е., Ахрименко С.А. Автоматизированная система управления составом асфальтобетона // Материалы международного семинара «Совершенствование качества в строительном комплексе», изд. Инженерной Академии РФ. Брянск, 1999.

5. Александров А.Е., Суворов Д.Н. Математическая модель формирования прочности асфальтобетона как объекта экстремального управления. М.: Труды МАДИ, 1999.

6. Алексеев В.М., Тихомиров В.М., Фомин C.B. Оптимальное управление. М.: Наука, 1979. - 432 с.

7. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы: Справочник /В.И. Колышев, П.П. Костин, В.В. Силкин, Б.Н. Соловьев. М.: Машиностроение, 1982. - 352 с.

8. Атанс М., Фалб П. Оптимальное управление. М.: Машиностроение, 1968. -764 с.9. . Баженов Ю.М., Комар А.Г. Технология бетонных и железобетонных изделий. М.: Стройиздат, 1984. - 672 с.

9. Баранчук Е.И. Взаимосвязанные и многоконтурные регулируемые системы. Л.: Энергия, 1968. -268 с.

10. Барковский В.В., Захаров В.Н., Шаталов A.C. Методы синтеза систем управления. М.: Машиностроение, 1969. - 328 с.

11. Бауман В. А., Косарев А.И. Роторные дробилки. М.: Машиностроение, 1974. -282 с.

12. Баумштейн И.П., Майзель Ю.А. Автоматизация процессов сушки в химической промышленности. М.: Химия, 1970. - 232 с.

13. Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы теории теплопередачи. Части 1, 2. М.: Высшая школа, 1982. - 328, 304 с.

14. Бесекерский В. А. и др. Микропроцессорные системы автоматического управления. Под ред. В. А. Бесекерского. JL: Машиностроение, 1988. - 366 с.

15. Бесекерский В.А. САУ с микроЭВМ. М.: Наука, 1987 - 318 с.

16. Будников П.П. Химия и технология строительных материалов и керамики. -М.: Стройиздат, 1965. 182 с.

17. Бунькин И.Ф., Воробьев В.А., Попов В.П., Горшков В.А., Суворов Д.Н., Александров А.Е. Моделирование и оптимизация управления составом асфальтобетонных смесей. М.: Российская инженерная академия, 2001. - 328 с.

18. Бунькин И.Ф., Комар А.Г., Цителаури Г.И. Использование отходов медицинской промышленности с целью улучшения свойств бетона // Тез. докладов на 21-ой научно-технической конференции МИКХиС,-М., 1996. С.23

19. Будянов В.П., Завьялов В.А., Романова С.С., Щелкунов С.А. Учет, контроль и регулирование потребления энергоресурсов // Сб. науч. трудов кафедры АИСТ «Автоматизация технолгических процессов и производств в строительстве». М.: МГСУ, 2000. С.16

20. Васильев В.И. Цифровое преобразование веса и адаптивное управление дозированием. Киев, 1987. - 16 с.

21. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Наука, 1969, 576 с.

22. Видинеев Б.Д. Дозаторы непрерывного действия. М.: Энергия, 1978. - 183 с.

23. Воробьев В.А, Кальгин A.A. Автоматизация технологического процесса приготовления асфальтобетонных смесей // Изв. ВУЗов «Строительство», 2001, №3, с.32-34

24. Воробьев В.А., Кальгин A.A. Принципы автоматизированного управления асфальтосмесительными установками // Деп. в ВИНИТИ, №2966-В01, 2001, 7 с.

25. Воробьев В.А., Марсова Е.В. Непрерывное измерение массы в линиях транспортирования сыпучих материалов // Известия ВУЗов «Строительство», 2000, с. 120-123

26. Воробьев В.А., Марсова Е.В. Новое поколение дозирующих устройств непрерывного действия. Ж. Строительство № 1. Новосибирск,1999. 148 с.

27. Воробьев В.А., Марсова Е.В., Кальгин A.A., Попов В.П. Автоматизация технологических процессов производства асфальтобетонных смесей // Изд-во секции «Строительство» Р.И.А., -М.,2000, с. 45-47, 197 с.

28. Воробьев В.А., Марсова Е.В., Попов В.П., Суэтина Т.А. Автоматизация технологических процессов непрерывного транспортирования строительных сыпучих материалов // Изд-во секции «Строительство» Р.И.А., -М., 2000, 197 с.

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

30. Воробьев В.А., Суэтина Т.А. Исследования встречно-струйного датчика для автоматического контроля плотности и уровня зернистых материалов // Труды МАДИ, 1989, С. 4-7.

31. Воронов A.A. Основы ТАУ. M.: Наука, 1988. 48 с.

32. Воронов H.A. Автоматизация тепловых процессов обработки бетона. Киев: Будевильник, 1975. -176 с.

33. Глухов В.Н. Автоматическое регулирование процессов термообработки и сушки строительных изделий. JL: Стройиздат, 1982. -88 с.

34. Гордон А.Э. Микропроцессорные системы автоматизации управления. -М.: Стройиздат, 1986. 75 с.

35. Горенко И.Г. Двухуровневое управление процессами приготовления смесей в производстве строительных материалов. Д.: 1988. - 19 с.

36. Гонтарь A.A., Тихонов А.Ф. Моделирование связных технологических процессов строительного производства // Сб. науч. тр. «Автоматизация технологических процессов в строительстве» М.: МАДИ, 1999, с. 54-57

37. Дегтярев Ю.И. Методы оптимизации. М.: Советское радио, 1980,-272 с.

38. Дуда В. Цемент / пер. с нем. Е.Ш. Дельдмана; Под ред. Б.Э. Юдовича. -М.: Стройиздат, 1981 -464 с.

39. Дудко A.A., Клушанцев Б.В. Передвижные дробильно-сортировочные установки. М.: Транспорт, 1976. — 140 с.

40. Дьяконов В.П. Программы для ПЭВМ. М.: Наука, 1987. - 240с.

41. Егоров К.В. Основы теории автоматического регулирования. -М.: Энергия, 1967. 648 с.

42. Ефремов Л.Г., Суханов C.B. Строительство асфальтобетонных дорожных покрытий. М.: Стройиздат, 1986. - 297 с.

43. Завьялов В.А. Алгоритмическое и программное обеспечение технологических тепло- и массообменных процессов на заводах ЖБИ. //

44. Механизация строительства (Строительно-дорожные машины, коммунальная техника, запчасти) 1998 - №№ 3,4 - С.15.

45. Завьялов В.А., Калмаков A.A., Пушкарев С.М. Оптимизация процесса тепловой обработки железобетонных изделий по критерию энергетической эффективности. / Известия вузов. Строительство и архитектура. 1983. - №9.

46. Завьялов В.А., Пушкарев С.М. О критерии энергетической эффективности одного класса управляемых систем. / Известия вузов. Энергетика. 1982.,- №6.

47. Зеликсон Д. Л., Филимонова Т. А. Измерение плотности (концентрации) аэрозоля пневматическим методом // Тезисы докладов IV Всесоюзной конференции по аэрозолям, г. Ереван, 1982, с. 138.

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

49. Зуев Ф.Г. Пневматическое транспортирование на зерноперерабатывающих предприятиях. М.: Колос, 1976 - 344 с.

50. Исакович Е.Г. Весы и весовые дозаторы. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 375 с.

51. Кальгин A.A. Математическая модель битумопровода асфальтобетонного завода // Материалы международной научно-практической конференции «Качество, безопасность, энерго- и ресурсосбережение в строительстве», Белгород, 2000, с.72-74

52. Кальгин A.A., Гонтарь A.A. Автоматизация асфальтосмесительных установок непрерывного действия // Тез. докл. международной научно-технической конференции «Итоги строительной науки», Владимир, 2000, 3 с.

53. Кальгин A.A., Камалетдинов A.B. Оценка эффективности производства фракционированного щебня по заданному рецепту // Деп. в ВИНИТИ, №2965-В01, 2001, 5 с.

54. Кальгин A.A., Камалетдинов A.B., Кашляк М.И. Оценка эффективности дробления каменных материалов // Изв. ВУЗов «Строительство», 2001, №7, с. 29-31

55. Кальгин A.A., Гонтарь A.A. Автоматизация асфальтосмесительных установок непрерывного действия // Тез. докл. Международной научно-технической конференции «Итоги строительной науки», Владимир, 2000, 3 с,

56. Кальгин A.A., Марсова Е.В., Гонтарь A.A. Особенности проектирования систем автоматизации асфальтосмесительных установок непрерывного действия // Сб.науч.тр. «Автоматизация технологических процессов в строительстве» / М.: МАДИ, 2000, с. 34-37

57. Кальгин A.A., Тихонов А.Ф., Камалетдинов A.B. Выбор схемы многокомпонентного дробления для асфальтобетонного завода // Труды международной научно-технической конференции «Интерстроймех-2001»,- С.-Петербург, 2001, с. 15-17

58. Кальгин A.A. Математическая модель теплопереноса в системах транспортирования битума при приготовлении асфальтобетонной смеси // Бетон и железобетон, 2001, №4, с. 24-26

59. Карпин Е.Б. Средства автоматизации для измерения и дозирования массы. М.:

60. Клушанцев Б.В. Машины и оборудование для производства щебня, гравия и песка. М.: Машиностроение, 1976. - 315 с.

61. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1970.- 720 с.

62. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 496 с.

63. Куропаткин П.В. Оптимальные и адаптивные системы. М.: Высшая школа, 1980. -288 с.

64. Ли Э.Б., Маркус Л. Основы теории оптимального управления. -М.: Наука, 1972. 576 с.

65. Лыков A.B. Теория сушки. М.: Энергия, 1968. - 472 с.

66. Лыков A.B. Тепломассообмен. Справочник. М.: Энергия, 1972.- 560 с.

67. Лыков A.B., Иванов A.B. Аналитическое исследование процесса сушки влажных материалов нагретыми газами. В сб.: Тепло- и массообмен в процессах испарения. Под ред. A.B. Лыкова. М.: АН СССР, 1958. - 268 с.

68. Малис А.Я. Пневматический транспорт сыпучих материалов при высоких концентрациях. М.: Машиностроение, 1969 - 178 с.

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

70. Марсова Е.В. Динамические процессы дозаторов с регулированием по расходу // Сб.науч.тр. «Электронные системы автоматического управления на транспорте и в строительстве» / -М.: МАДИ, 1999, с. 56-58

71. Марсова Е.В. Микропроцессорное управление процессами смешения-дозирования. Сб.науч.тр. МАДИ. -М., 1992. 109 с.

72. Марьямов Н.Б. Тепловая обработка на заводах сборного железобетона. М.: Стройиздат, 1970. 232 с.

73. Месарович М., Макол Д. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. - 342 с.

74. Михайлович B.C., Кукса К.И. Методы последовательной оптимизации. М.: Наука, 1983. - 207 с.

75. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.-488 с.

76. Моисеев H.H. Элементы теории оптимальных систем. М.: Наука, 1975. - 528 с.

77. Новиков А.Н. Асфальтосмесительные установки. М.: Высш.шк., 1987.-204 с.

78. Новиков А.Н. Машины для строительства цементобетонных дорожных покрытий. М.: Высш.шк., 1985. - 214 с.

79. Олейников В.А. Оптимальное управление технологическими процессами в нефтяной и газовой промышленности. Д.: Недра, 1982 -216 с.

80. Оптимальное управление. Сборник статей. М.: Знание, 1978. -116 с.

81. Островский Г.М. Пневматический транспорт сыпучих материалов в химической промышленности. Л.: Химия, 1984 - 1Q4 с.

82. Первозванский A.A. Математические модели в управлении производством. -М.: Наука, 1975. 616 с.

83. Перегудов В.В., Роговой М.И. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей. М.: Стройиздат, 1983. - 416 с.

84. Попов Е.П. Теория линейных САР и управления. М.: Наука, 1989.-301 с.

85. Пугачев B.C., Казаков И.Е., Евланов Л.Г. Основы статистической теории автоматических систем. М.: Машиностроение, 1974.-400 с.

86. Рабинович С.Я. Устройство для регулирования трехстадийного процесса дробления. М.: Транспорт, 1973. - 36 с.

87. Рульнов A.A., Марсова Е.В. Автоматизация процессов транспортирования тонкодисперсных строительных материалов // Строительные материалы XXI века, №5, 2000, с. 4-6

88. Рульнов A.A., Марсова Е.В. Непрерывно-циклическоеIдозирование сыпучих материалов // Строительные материалы и технологии XXI века, №4, 2000, с. 28-29.

89. Рульнов A.A., Марсова Е.В. Оценка погрешностей массоизмерений при непрерывном транспортировании сыпучих материалов // Тез. докл. международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях», -С.-Петербург, 2000, 3 с.

90. Савицкий С.К. Инженерные методы идентификации энергетических объектов. Л.: Энергия, 1978. - 72 с.

91. Солодовников В.В. Статистическая динамика линейных систем автоматического управления. М.: Физматгиз, №960. - 556 с.

92. Справочник по специальным функциям. Под ред. М. Абрамовича. М.: Наука, 1977. - 832 с.

93. Суворов Д.Н. Компьютерное моделирование в исследованиях и проектировании свойств асфальтобетона // Сб. науч. тр. «Автоматизация технологических процессов в строительстве» М.: МАДИ, 1999, с.86-90

94. Суэтина Т. А., Кальгин А. А., Кузнецов М. Н. Проблемы автоматизации процессов пневмотранспортирования

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

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

97. Суэтина Т.А., Кальгин A.A., Кузнецов М.Н. Автоматическое транспортирование мелкодисперсных строительных материалов // Тез. докл. международной научно-технической конференции «Итоги строительной науки», Владимир, 2000, 2 с.

98. Суэтина Т.А., Комар А.Г. Процессы и аппараты в технологии строительных материалов и изделий. М.: ВЗИСИ, 1990. - 40 с.

99. Суэтина Т.А., Степанов Б.В. Технология производства. М.: ВЗИСИ, 1990.-33 с.

100. Табак А., Куо Б. Оптимальное управление и математическое программирование. М.: Наука, 1975. - 280 с.

101. Теория автоматического регулирования. Под ред. В.В. Солодовникова. Кн. 1, 2, 3, 4. -М.: Машиностроение, 1967. 768 с.

102. Технологическое оборудование асфальтобетонных заводов /В.А. Тимофеев, A.A. Васильев, И.А. Васильев, В.А. Декань. М.: Стройиздат, 1981.-278 с.

103. Тихонов А.Ф. Исследование процесса формирования заданногоИсоотношения фракционированного щебня в замкнутой системе дробления. Сб.науч.тр. ВЗИИТ, 1980, вып. 104. 110 с.

104. Тихонов А.Ф., Гонтарь А.Г. Анализ систем автоматического управления температурой теплоносителя при обжиге гипса. Сб.науч.тр. МАДИ.-М., 1999.-119 с.

105. Тихонов А.Ф., Гонтарь А.Г. Статические характеристики смесительной камеры вращающихся печей. Сб.науч.тр. МАДИ. М., 1999. -119 с.

106. Тихонов А.Ф., Марсова E.B. Непрерывно-дискретные модели управления технологическими процессами. Сб.науч.тр. МГСУ. М.: МГСУ, 2000.-81 с.

107. Тихонов А.Ф., Соколов A.B. Автоматическое управление двухстадийным дроблением ДСУ. Сб.науч.тр. МАДИ. М., 1999. - 119с.

108. Тихонов А.Ф., Соколов A.B. Принципы формирования статистической модели дробильно-сортировочной установки. Сб.науч.тр. МГСУ. М.: МГСУ, 2000. - 81 с.

109. Транспортировка и складирование порошкообразных строительных материалов / И.П. Малевич, B.C. Серянова, A.B. Мишин. -М.: Стройиздат, 1984 184 с.

110. Тюриков П.Ф. Автоматическое управление на пневмотранспорте.- Красноярск: изд-во КГУ, 1989 215 с.

111. Фихтенгольц Г.М. Курс дифференциального и интегрального исчисления. Т. III М.: Наука, 1970. - 656 с.

112. Флеминг У., Ришел Р. Оптимальное управление детерминированными и стохастическими системами. М.: Мир, 1978. -320 с.

113. Цирлин A.M. Оптимальное управление технологическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1986. 396 с.

114. Чаки Ф. Современная теория управления. М.: Мир, 1975. - 424с.

115. Шевяков A.A., Яковлева Р.В. Инженерные методы расчета динамики теплообменных аппаратов. М.: Машиностроение, 1968. - 320 с.

116. Шински Ф. Управление процессами по критерию экономии энергии. М.: Мир, 1981. 392 с.

117. Эйкхофф П. Основы идентификации систем управления. М.: Мир, 1975.-388 с.

118. Янушевский Р.Т. Теория линейных оптимальных многосвязных систем управления. М.: Наука , 1972. - 464 с.

119. Янке Е., Эмде Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1977. -344 с.

120. Блок схема алгоритма автоматического управления температурой топочногоустройства1. Начало