Авторы: Бурцев Андрей Георгиевич, Матюнина Елизавета Вячеславовна

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №10 (114) май-2 2016 г.

Дата публикации: 16.05.2016

Статья просмотрена: 303 раза

Библиографическое описание:

Бурцев А. Г., Матюнина Е. В. Автоматизация процесса дозирования сыпучего материала с учетом заданного расхода воды и флотореагента // Молодой ученый. — 2016. — №10. — С. 134-137.



Дозирование сыпучих материалов является важным этапом цепочки технологических операций. Обычно дозирование осуществляется перед поступлением материала в дробилку для его измельчения. Параллельно с материалом для отделения примесей во входной канал дробилки добавляют воду и флотореагент. Правильное протекание процесса флотации возможно при определенном соотношении между расходами: материала, воды, флотореагента. Данная задача может быть решена при помощи автоматизации процесса дозирования сыпучего материала.

Функциональная схема процесса представлена на рисунке:

Рис. 1. Технологическая схема дозатора: 1-приемный бункер; 2- ленточный конвейер (дозатор); 3-мотор-редуктор с асинхронным двигателем для вращения ролика ленты; 4 — приемный бункер дробилки; 5- концевые выключатели для контроля схода ленты (справа и слева); 6- вибрационный привод бункера; 7- датчик уровня материала; 8 — датчик расхода воды; 9 — датчик расхода флотореагента; 10 — датчик веса; 11 — датчик оборотов ленты; 12 — датчик скорости вала (энкодер); 13- ультразвуковой датчик уровня флотореагента

Технологическая схема, представленная на рисунке 1, состоит из приемного бункера, с помощью которого происходит подача сыпучего материала на ленточный конвейер [1, с. 254]. Лента приводится в движение мотор-редуктором. Дозатор состоит из весового транспортера с бортами, кожухами, подвесками для контрольных весов, формирующей воронкой, датчиков и электрооборудования. Материал, пройдя по ленте, поступает в приемный бункер дробилки. Параллельно с материалом в приемный бункер дробилки также подается вода и флотореагент. Соотношение их расходов должно поддерживаться строго определенным и зависит от заданной производительности дозатора по материалу. Вода и флотореагент служат для отделения примесей сыпучего материала в процессе его измельчения на последующем этапе [2, с. 25].

Проведен анализ технологического процесса и выбраны средства автоматизации. В качестве электропривода ленты предлагается применить частотно-регулируемый ВЕСПЕР EI-7011-001H электропривод с управлением по U/ƒ — характеристике. Частотное регулирование обеспечивает высокое качество управления скоростью асинхронного двигателя.

Датчик уровня материала предназначен для выдачи сигнала о наличии материала в формирующей воронке. В зависимости от исполнения дозатора может быть применен емкостной датчик ДКЕ. Емкостные датчики контролируют наличие, отсутствие, а также уровень сыпучих материалов в резервуаре.

Вибрационный электропривод OLIMVE60/3 бункера необходим для того, чтобы материал, поступающий на ленту, не застревал в бункере [4, с. 128]. Концевые выключатели ВСКЛ для контроля схода ленты предназначены для сигнализации смещения ленты относительно продольной оси дозатора.

Тензодатчик веса T2-0.1-C3 используется для измерения веса материала, находящегося на весоизмерительном участке ленты. Датчик оборотов ДО-01 ленты служит для определения количества полных оборотов ленты. Датчик скорости Siemens1XP8001-1 необходим для измерения скорости вращения быстроходного вала редуктора. Расходомер предназначен для измерения расхода воды или флотореагента.

Поплавковый датчик уровня ОВЕН ПДУ-И.250 служит для контроля уровня флотореагента в емкости. Выбраны также микродозатор флотореагента Дарконт ООМ004 и регулируемый клапан с электроприводом ВАРИПАК 8013 и расходомер Метран-350-SFAдля регулирования расхода воды [3, с. 87].

В качестве управляющего контроллера предложено использовать ОВЕН ПЛК 110-220-32-К с модулями аналогового ввода МУ-110И-8И и аналогового вывода МВ-110-224.8А. Для обеспечения человеко-машинного интерфейса выбрана операторская панель ОВЕН СП-270. Взаимодействие контроллера с панелью и модулями ввода-вывода осуществляется по интерфейсу RS-485.

Рассчитан автоматический регулятор производительности материала. Оценка эффективности его работы возможна с помощью компьютерного моделирования дозатора, как объекта управления. Структурная схема системы управления дозатором с частотным электроприводом выглядит следующим образом:

Рис. 2. Структурная схема системы управления: Gзад.- заданная производительность, Kpc- пропорциональная составляющая регулятора, Tcp- интегральная составляющая регулятора, Kпч- передаточный коэффициент преобразователя частоты, Tпч- постоянная времени цепи управления преобразователя частоты, w- угловая скорость, β- модуль жесткости, Тэ- электромагнитная постоянная времни, Тм- электромеханическая постоянная времени, iред.- передаточное число редуктора, R- радиус роликов, K- вес материала с датчика

Коэффициенты передаточной функции АД рассчитаны по паспортным данным двигателя. Для моделирования выбран ПИ-регулятор по рекомендациям структур регуляторов для частотных электроприводов [5, с. 224]. При моделировании системы на вход ПЧ был подан сигнал задания Gзад=5т/ч (1,4 кг/с). Статический момент Мспринят равным 0,5Мном = 1,3 Н.м. На вход К подавался имитационный сигнал с датчика веса равный 100 кг.м. На рисунке 3 представлен график переходного процесса. Из рис.3 видно, что после выхода на установившуюся скорость вращения (через 0,4 сек от начала) производительность становится постоянной. Далее в момент времени t=1 сек сымитировано увеличение веса материала на ленте путем скачкообразного изменения сигнала Kсо 100 кг/с до 120 кг/с. В результате из рис.3 видно, что регулятор автоматически изменяя скорость вращения двигателя выровнял производительность G к заданном значению 1,4 кг/с. Время переходного процесса составило 0,4 сек, перерегулирование — 12 %, что является допустимым по регламенту.

Рис. 3. График системы управления технологическим процессом

В данной статье рассмотрена задача автоматизации технологического процесса дозирования сыпучего материала с учетом расхода воды и флотореагента. Проведен выбор средств автоматизации. Составлена структурная схема и выполнено моделирование весового дозатора в программе компьютерного моделирования. Результаты моделирования показали, что при возмущающих воздействиях со стороны датчика веса в диапазоне ±20 %, производительность автоматически поддерживается регулятором с временем переходного процесса 0,4 сек и перерегулированием 12 % . Это свидетельствует о том, разработанный алгоритм управления может быть применен в системе управления дозатором.

Литература:

  1. Белов, М.П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов/ М.П. Белов, В.Л. Новиков, Л.Н. Рассудов.- М.: Издательский центр «Академия»,2007.-576с.
  2. Ерофеева, Е.В. Проектирование автоматизированных систем: методические указания к выполнению самостоятельной работы для студентов специальности «Автоматизация технологических процессов и производств»/ Е.В. Ерофеева, Б.А. Головушкин. — М.: Иваново, 2008.– 39 с.
  3. Шандаров, Б.В. Технические средства автоматизации / Б.В. Шандаров, А.Д.Чудаков. — М.:Издательский центр «Академия», 2007.-241с.
  4. Щербина, Ю.В. Технические средства автоматизации и управления / Ю.В. Щербина. — М.: МГУП, 2002.-448с.
  5. Терехов, В.М. Системы управления электроприводом / В.М. Терехов, О.И. Осипов. — М.: Академия, 2005. — 304 с.
Основные термины (генерируются автоматически): расхода воды, приемный бункер дробилки, датчик уровня, процесса дозирования, уровня материала, контроля схода ленты, веса материала, датчик уровня материала, датчик расхода, переходного процесса, датчик расхода флотореагента, датчик оборотов ленты, датчик расхода воды, средства автоматизации, схема системы управления, Датчик уровня материала, Технологическая схема дозатора, измерения веса материала, Структурная схема системы, датчик уровня флотореагента.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос