Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

Сажин С.Г.
Непрерывно-поточное дозирование материалов является операцией многих технологических процессов. От правильной организации процессов непрерывно- поточного дозирования, в частности от применяемых конструкций дозирующих устройств и алгоритмов управления ими, во многом зависят качество готовой продукции, экономия материалов, повышение производительности труда, обеспечение высококачественного ведения технологического процесса. Одной из разновидностей непрерывно-поточного дозирования является добавление к основной массе сырья дополнительного компонента в заданном соотношении (ставится задача поддержания соотношения двух расходов сыпучих материалов).

Современные требования к качеству получаемого исходного сырья требуют обеспечивать соблюдение пропорции не только по суммарному количеству материалов, но и текущую пропорцию между подаваемыми материалами для лучшего их смешивания перед основным технологическим процессом.

Существующие конструкции дозаторов, применяемые в различных производствах и системы управления ими, имеют ряд существенных функциональных ограничений:

  1. Непрерывное дозирование материалов в заданной пропорции без компенсации интегральной ошибки подаваемых материалов;
  2. Непрерывное дозирование материалов в заданной пропорции без учета требований по обеспечению текущей пропорции между материалами;
  3. Непрерывное дозирование материалов исходя из заранее заданной дозы одного материала, проходящего по конвейеру, что применимо только для ряда производств;
  4. Компенсация интегральной ошибки путем изменения скорости конвейера ведущего материала, что также не применимо для ряда производств;
  5. Сложность и дороговизна дозирующих установок для обеспечения требуемого соотношения двух расходов сыпучих материалов;
  6. Дозирование материалов без учета изменения их свойств (влажность, дисперсность), что оказывает существенное влияние на работу систем управления непрерывно-поточными дозаторами и качество получаемой смеси.

Все вышесказанное определяет актуальность постановки работ по созданию дозаторов непрерывного действия с расширенными функциональными возможностями. Одним из путей решения этой задачи является разработка адаптивных систем управления дозаторами. Применение таких систем в процессах дозирования позволит учесть недостаток априорной информации об условиях последующей эксплуатации оборудования, изменения свойств исходного сырья и характеристик объекта в процессе эксплуатации.

До последнего времени развитие адаптивных систем автоматического управления сдерживалось вследствие ряда причин:

  1. Отсутствия серийно выпускаемых промышленностью приборов для непрерывного измерения параметров качества продуктов и исходного сырья;
  2. Громоздкости адаптивных систем управления, реализованных на традиционных технических средствах автоматики, приводящей к снижению их работоспособности;
  3. Высокой трудоемкости разработки адаптивных систем управления ввиду большого разнообразия задач непрерывно-поточного дозирования и особенностей технологических процессов для различных производств;
  4. Высокой стоимости адаптивных систем управления, реализованных на традиционных технических средствах.

Решение перечисленных задач упрощается в случае использования в качестве технической базы для реализации адаптивных систем управления микропроцессорной техники, в частности, микропроцессорных управляющих контроллеров.

Одним из процессов, где требуется обеспечивать соотношение расходов, является непрерывное добавление стекольного боя к шихте в производстве стекла. Для повышения точности дозирования потребовалось разработать адаптивную систему управления непрерывно-поточным дозатором, обеспечивающую оптимальный режим работы дозатора в условиях нестационарности его статических характеристик и флуктуации технологических параметров процесса. Разработанная система управления является комбинированной системой управления, в которой контур, работающий по возмущению, обеспечивает соблюдение текущей пропорции подаваемых материалов, а контур по отклонению компенсирует интегральную ошибку. Контур по возмущению использует в работе математическую модель питателя вибрационного типа, а специально разработанный алгоритм коррекции параметров математической модели минимизирует влияние флуктуаций свойств дозируемого стекольного боя на точность дозирования.

Разработка адаптивной системы управления непрерывно-поточным дозатором для добавления стекольного боя к шихте позволила повысить качество шихты (и стекла, соответственно), снизить перерасходы подачи материалов, позволила проводить непрерывное дозирование в сложных производственных условиях, а также применять дозаторы, оснащенные такой системой управления для других отраслей промышленности.