А.А.КАЛЬГИН, канд техн. наук. проф. (Московский институт коммунального хозяйства и строительства), Комбинированная система управления пневмотранспортированием цемента
В условиях научно-технического прогресса и изменения экономической стратегии развития строительного производства, перерабатывающего значительные объемы тонкодисперсных материалов, возросла актуальность повышения эффективности их пневмотранспортирования Вопросы ликвидации потерь, уменьшения энергетических затрат, трудоемкости при транспортировании тонкодисперсных материалов приобретают особое значение для снижения себестоимости выпускаемой продукции и повышения рентабельности производства [1, 2]
Экономичность работы пневмотранспортных установок зависит от выбора оптимальной скорости материальной среды. Для обеспечения устойчивого пневмотранспортирования необходимо удерживать скорость воздуха не ниже минимального допустимого значения. Технологические режимы минимальной энергоемкости находятся на границе устойчивого транспортирования при максимально допустимых концентрациях материального потока. Именно поэтому необходимо предложить методы автоматического управления процессом наиболее эффективного транспортирования тонкодисперсных материалов за счет поддержания оптимальных режимных параметров потока.
Поскольку наиболее опасным с технологической точки зрения возмущающим воздействием является изменение расхода (нагрузки) GH, то при разработке системы управления необходимо, в первую очередь, оценить степень влияния изменения этого параметра ДОм на ее энергозатраты Учитывая, что энергетические затраты N=N(Vа-ра), a QM = Уэ(0 -Pa(t)-Fn (где F„ - площадь сечения массопровода), то QM является наиболее информативным параметром, интегрально связанным с затратами энергии на пневмотранспортирование. Поэтому при регулировании необходимо скомпенсировать отклонения параметра ДС?Мт основываясь на измерении плотности аэросмеси ра, то есть плотности газовой компоненты дисперсной среды с учетом взвешенной дисперсной фазы и скорости несущей среды V».
Алгоритм функционирования системы управления на основе критерия оптимальности
Таким образом, смысловое содержание критерия оптимальности комбинированной системы F сводится к минимизации динамической ошибки ДQM{t) за время переходного процесса при скачкообразном возмущении на входе массопровода.
Совершенствование технологии пневмотранспортирования требует усложнения системы за счет изменения структуры, если управляющее воздействие, пропорциональное ошибке рассогласования, подавать не только на еоздухонагнетающее устройство (ВУ), но и на загрузочное устройство (питатель) (ЗУ), т е, управлять одновременно скоростью аэросмеси Уа и производительностью питателя (рис.1).
Практическая реализация комбинированной системы управления требует рекомендаций по выбору основных параметров, обеспечивающих минимум динамической ошибки. Наличие звена с переменным запаздыванием и элемента умножения в двухконтурной структуре делает невозможным применение для ее расчета типовых методов ТАУ. Исследование моделей таких систем наиболее рационально осуществлять с помощью ЭВМ, что не требует упрощений и аппроксимации исходных соотношений.
Экспериментальные исследования комбинированной системы на ЭВМ осуществлялись следующим образом. Сначала исследовался основной контур и выбирался его оптимальный коэффициент усиления kon для более предпочтительного интегрального закона управления. Далее исследовался корректирующий, дополнительный контур с различными законами регулирования (П-, И-, ПИ-), и осуществлялся выбор оптимальных коэффициентов его усиления.
Исследования комбинированной САР с П - законом регулирования показали, что в корректирующем контуре наблюдается значительное перерегулирование. Это приводит к ухудшению характеристик переходных процессов и появлению положительной динамической ошибки. Особенно явно это проявляется при больших значениях к и, хотя при уменьшении к перерегулирование и динамическая ошибка уменьшаются, к существенному улучшению динамических свойств системы это не приводит.
Применение более сложного ПИ-закона управления не приводит к ощутимому улучшению динамических свойств процесса регулирования Поэтому использование интегрального закона - предпочтительней.
Действие корректирующего контура в сравнении с одноконтурной системой пневмотранспортирования приводит к уменьшению отклонения текущего значения производительности и динамической ошибки.
Значения F при постоянных величинах коэффициентов усиления обоих контуров системы к и к, не будут равны нулю, а их величина будет зависеть от плотности материала pia. Поэтому необходимо нормировать ошибки по вероятности их появления в процессе пневмотранспортирования и в качестве величины, характеризующей динамическую точность системы,принять функционал
Предложенная структура комбинированной системы управления пневмотранспортированием мелкодисперсных материалов на основе реализации дополнительной корректирующей связи по расходу загрузочного устройства обеспечивает повышение качества показателей процесса массотранспортирования в сравнении с прямыми, одноконтурными системами управления по скорости аэросмеси. При этом минимизация энергозатрат на массоперенос может быть обеспечена только при наличии функциональной связи коэффициентов передачи основного и корректирующего контуров к, и к у с изменением массы аэросмеси на основе предложенного функционала оптимальности, который учитывает статистические свойства возмущающего воздействия.
Бетон и железобетон, 2001 №3