Автоматизація дозатора рідинних компонентів технологічних сумішей

 

Міністерство освіти і науки  України

Національний університет  водного господарства                                          та природокористування

Кафедра електротехніки і  автоматики

 

 

 

 

 

Курсовий проект

на тему:

« Автоматизація дозатора рідинних компонентів                             технологічних сумішей »

 

 

      

 

 

 

                                             

 

 

 

 

 

 

Рівне-2010р. 

Зміст

Вступ

1. Загальні відомості _____________________________________4
2. Функціональна схема __________________________________ 10
3. Структурна схема _____________________________________13
4. Опис основних елементів автоматичної системи ____________15
5. Висновки
6. Використана література

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

До міроприємств по розробці нових  прогресивних технологічних процесів відноситься і автоматизація, на її основі проектується високопродуктивне  технологічне обладнання, яке здійснює робочі і допоміжні процеси безпосередньо без участі людини.

Одна з основних закономірностей  розвитку техніки на сучасному етапі  заключається в тому, що автоматизація  проникає в усі галузі техніки, вітки  виробничого процесу, викликаючи в  них якісні зміни, розкриваючи невидимі раніше можливості росту продуктивності праці, підвищення якості і збільшення випуску продукції, полегшення умов праці. Однак ще є ряд проблем, від рішення яких залежить   пришвидшення розвитку засобів автоматизації.

Розробники виробів і творці обладнання не мають єдиної методології, не достатньо висвітлені методи аналізу ступеня підготовки виробів до автоматизованого виробництва, методи аналізу ліній, їх оснащеності засобами контролю і автоматизованого керування.

Розвиток автоматизації на сучасному  етапі характерне зміщенням центра ваги розробок масового на серійне  виробництво, яке складає основну частину машинобудівної галузі. Друга характерна особливість сучасної автоматизації – розширення арсеналу технічних засобів і, як наслідок, багатоваріантність рішення задач автоматизації виробничих процесів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Загальні відомості

Дозування матеріалів відбувається як за об`ємом так і за масою. Для установки, автоматизація якої розробляється в даній курсовій роботі, необхідно забезпечити:

• постійну швидкість руху стрічки живильника;
• постійну наявність матеріалу у витратному бункері;
• постійну і безперебійну видачу матеріалу з витратного бункеру;
• точність дозування матеріалу за масою.

Ці умови забезпечуються за допомогою:

• системи контролю і регулювання рівня матеріалу у витратному бункері;
• системи сигналізації видачі матеріалу з витратного бункера;
• системи регулювання висоти щілини віброживильника та інтенсивності вібра-ції;
• системи автоматичного задання маси і її регулювання, а також постійного підтримання маси в заданих межах;
• системи контролю наявності матеріалу на стрічці стрічкового живильника.

Автоматичні вагові дозатори безперервної дії

Автоматичні вагові дозатори безперервної дії являють собою  систему автома- тичного регулювання і призначені для безперервної підтримки сталості вагової витрати – продуктивності потоку твердих та сипучих матеріалів і рідин.

Загальна характеристика автоматизації процесу дозування має вигляд, де основною регулюючою величиною є вага матеріалу на транспортері. Сигнал про значення маси матеріалу надходить  на вхід регулятора (4в), де порівнюється із заданим значенням маси. На основі розузгодження між заданим і дійсним значенням маси виробляється керуюча дія, тобто посилається відповідний сигнал на двигун, який змінює положення заслінки, змінюючи відповідним чином витрату матеріалу доти, поки не зникне розузгодження. У схемі також

контролюється і сигналізується рівень в бункері (1а-в) та частота  обертання двигуна транспортера (2а-в). У випадку відсутності матеріалу в бункері чи зупин-ки транспортера на регулятор поступає відповідний сигнал, який блокує роботу дозатора. На вхід регулятора також поступає сигнал про положення заслінки     (3а-в).

Вихідний сигнал дозаторів  на лінійній ділянці характеристики є лінійною функці-єю витрати і відповідно визначається за умов

; ; ,

де  ;; - відповідно напруга, сила струму і тиск;

- коефіцієнт пропорційності.

У схемах керування і регулювання  безперервних технологічних процесів виробництва, так само як і в схемах безперервного дозування, найбільш широке застосування одержав клас замкнутих  систем автоматичного регулювання.

В усякій системі автоматичного  дозування виробляється порівняння ре гульова-ного параметра з заданим його значенням.

У самому загальному випадку  структурна схема замкнутої системи  регулювання автоматичного вагового дозатора складається з власне дозатора (живильника, вантажоприйомного пристрою, давача) - об`єкта регулювання і регулятора (регулюючого блоку, виконавчого механізму, системи реєстрації і керування).

Збурюючими впливами дозатора є зміна об`ємної маси матеріалу V в часі t, тому що , зміна завдання і нестабільність живлення (тиску повітря, напруги, струму).

Невідповідність між сигналом завдання і вихідним сигналом визначає неузгодженість цих величин, що усувається командним впливом регулятора на виконавчий механізм і регулюючий орган об`єкта – живильник, доти, поки не ліквідується ця неузгодженість або не зведеться до визначеного мінімуму.

Регулятори різних типів  дозаторів працюють за принципом  відхилення регульованого параметра.

До цих систем регулювання  пред`являються вимоги забезпечення оптимальної якості регулювання, основними характеристиками якого є час перехідного процесу і величина відхилення регульованого параметра (не вище заданого рівня).

Особливістю регуляторів  автоматичних вагових дозаторів  є більш висока часто-та регулювання (до 1,0 Гц) у порівнянні з регуляторами для теплотехнічних процесів (~0,014 Гц) і в більшості систем відсутність необхідності зворотного зв`язку по положенню виконавчого механізму.

Диференціальне рівняння автоматичних регуляторів, що забезпечують П,  ПІ і ПІД закони регулювання  для різних систем регулювання дозаторами для забезпечення необхідної точності регулювання можна отримати виключенням  не властивих даному регуляторові членів ІД, Д і І з диференціального рівняння ПІД-регулятора:

 

де  - зміна вихідного впливу на регулюючий орган – двигун живильника в % до отриманого впливу;

- відхилення  регульованого значення від завдання  у %;

- коефіцієнт  підсилення регулятора (коефіцієнт  пропорційності);

 – постійна часу інтегрування (час ізодрому регулятора) у сек;

- постійна часу диференціювання (час випередження регулятора) у сек.

У складних об`єктах регулювання автоматичних вагових дозаторів вводяться керуючі впливи по внутрішніх контурах об`єкта.

Задача регулювання об`єктів, багатокомпонентних дозаторів вирішується  створенням незалежності (інваріантності) одного об`єкта (дозатора) від збурюючого впливу іншого (не ведучого) об`єкта, введенням  перехресного впли-ву по внутрішніх контурах і введенням впливу по перехресних зв`язках.

Нелінійність характеристики регульованого об`єкта за рахунок  нелінійності його ланок – живильника, вантажоприйомного пристрою, давача, виконавчого механізму, підсилювача й інших ланок може призвести до нестійкості процесу регулювання і може погіршити якість регулювання.

Іноді введенням нелінійних коригувальних елементів досягається  те, що одна нелінійність усуває іншу і  представляється можливість лінеаризувати  нелінійну систему.

При наявності двох каналів  керування і збурення, для одного з них можна використовувати  другий канал для регулювання  системи.

Найбільші обмеження у  застосуванні до дозаторі, природно, зустрічають  позиційні регулятори. Це пояснюється  тим, що процес двопозиційного регулювання супроводжується безперервними автоколиваннями, амплітуда яких залежить від властивостей об`єкта регулювання. При наявності об`єктів з великим запізненням і особливо при несиметричних режимах процесу двопозиційного регулювання амплітуда автоколивань може бути неприпустимо великою.

При регулюванні дозаторів  з великим постійним запізненням  системи застосовуються блоки випередження і регулюючі блоки з розширеним значенням показни-ка настроювання діапазону дроселювання. У зв`язних системах автоматичного регулювання застосування дискретних перетворювачів і цифрових обчислювальних пристроїв визначає нові можливості побудови систем автоматичного вагово-го дозування ряду компонентів з централізованим керуванням.

Оптимальний процес дозування  може забезпечити найкращу якість продукції  в найкоротший час з найбільшою (і найменшою) швидкістю (і прискоренням) при найвигіднішому для системи навантаженню.

Система екстремального регулювання  процесу дозування може забезпечити  й інші більш складні задачі. Система  екстремального регулювання дозволяє перейти до самонастроювальних систем. Ці системи завжди знаходять макси-мум кривої і можуть знайти ту точку, до якої треба перейти, при цьому алгоритм переходу виробляє сама система. Включення автоматичних вагових дозаторів у схему екстремального регулювання може забезпечити вирішення складних за-дач комплексної автоматизації різних технологічних процесів.

Наприклад, застосування автоматичних вагових дозаторів у схемі  екстремального регулювання може забезпечити одержання рідкого металу з мінімальною перевитратою дуття і з максимально можливою в даних умовах температурою перегріву.

Головним напрямком у  розробці сучасних засобів автоматизації зважування і дозування мас є створення вагової техніки, здатної забезпечити не тільки вимір мас – зважування, але й автоматичне керування і регулювання виробничим процесом.

Розробка цих засобів  є основною проблемою, що визначає подальші розміри і впровадження механізації й автоматизації майже у всіх галузях промисловості: у металургійній, хімічній, будівельній та харчовій.

Автоматизація зважування і  дозування мас у технологічних  процесах виробництва обумовлює можливість створення безперервних потокових ліній і комплексів, керованих оператором з пульта керування по заданій програмі, з автоматичним дозуванням матеріалів у заданому співвідношенні при зміні їхньої об`ємної маси, відповідно вимогам рецептури або з корекцією по показниках якості, температу-ри, тиску, витрати й ін.

Механізація і комплексна автоматизація технологічних процесів виробляється багатокомпонентними  схемами з використанням різних дозаторів. Зазначені схеми можуть мати наступні варіанти:

• установка декількох дозаторів для незалежного дозування декількох компонентів з різними витратами;
• установка декількох дозаторів зі зв`язаним і програмним регулюванням компонентів.

Ступінь настроювання дозаторів визначається порівнянням номінальних значень вихідних сигналів здавачів з фактичними в їхньому робочому діапазоні.

Автоматичні вагові дозатори забезпечують вимір і дозування  маси вагової системи з інтегральною похибкою, вираженою у відсотках  від максимальної продуктивності дозатора за час 3-6 хв., у межах 0,5-2,0%, при оптимальних настроюваннях системи регулювання. Усередині цього інтервалу часу миттєві відхилення можуть відрізнятися і будуть знаходитися в межах величини збурюючого впливу.

Створення сучасних типів  електричних дозаторів безперервної дії успішно може будуватися на базі застосування зробленої агрегатної уніфікованої електронної системи  контролю і керування ДСП.

У розглянутих типах стрічкових електричних вагових дозаторах у якості вагового чутливого елемента прийнятий пружний зрівноважувальний елемент – пружина, деформація якої, пропорційна ваговому навантаженню на вантажоприйомному транспортері, перетвориться в електричний сигнал за допомогою давача – перетворювача.

Як давач, так і система  автоматичного регулювання дозатора побудовані з застосуванням приладів струмової агрегатної уніфікованої системи.

В даний час розроблено велике число різних типів і конструкцій  стрічкових вагових дозаторів безперервної дії.

На рис.1а показана структурна схема двоагрегатного дозатора ДН-48. Система автоматизації дозатора включає: вимірювач зусилля ВЗР-Е (ПЕ) 1а, підсилювач УП-20 з приставкою КК-5 1б, що коректує прилад КП1-УД 2б, блок дистанційного керування БДУ-3 1е, 2в, електромашинний підсилювач 2а.

Контроль продуктивності дозатора здійснюється вторинним інтегруючим  приладом ВІП-1 1д, самописним міліамперметром Н-340 1г. Система автоматичного дозування працює в такий спосіб. Маса дозувального матеріалу, що знаходиться на ваговому конвеєрі, вимірювачем зусилля перетворюється в електричний сигнал, що після підсилювача 1б надходить на пристрій порівняння регулятора 2б, де відбувається алгебраїчне підсумовування цього сигналу і сигналу задавача 2е. Коригувальний прилад КП1-УД 2б за законом регулювання (ПІ) виробляє регулюючий вплив, що через підсилювач 2а надходить на обмотку віброживильника, змінюючи його продуктивність.