автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Научно-практические основы непрерывного дозирования сыпучих материалов в перерабатывающих отраслях агропромышленного комплекса

/Л

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР °

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМШИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

ТОВЕЙН Леонид Исаакович

УДК 663/664-492.028(043.3)

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДОЗИРОВАНИЯ СЫПУЧИХ МАТЕРИАЛОВ В ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ОТРАСЛЯХ АГРОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА

Специальность 05.18.12 - Процессы, машины и агрегаты

пищевой промышленности

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

/С^^-С^е-^' Л- .....С-

^ ^

Москва - 1990 0с?, ■

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте пищевой промышленности. Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Ф.Г.Зуев, доктор технических наук, профессор А.ВЛувпило, доктор технических наук, профессор В.К.Битпков

Ведущая организация - Всесоюзный научно-исследовательский институт комбикормовой промышленности ВНПО "Комбикорм".

Защита состоится " "_1990 г. в_часов на заседании специализированного совета Д 063.51.05 при Московском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте пищевой промышленности по адресу: 125080, Москва Волоколамское шоссе, II.

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке ЫТИПП. Автореферат разослан " _1990 г.

Ученый секретарь специализированного совета к.т.в., доцент

И.Г.Благовещенский

- 3 -

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕШСГОКА РАБОТЫ 1.1. Аотуя^япптт. прошлом!. На предприятиях комбикормовой, мукомольно-крупяной,хлебопекарной, пищеконцентратной, кондитерской, сахарной, масло-жировой и других перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса (АПК) исходное сырье, полуфабрикаты и конечные продукты представляют собой сыпучие материалы, дозирование которых - одна из основных технологических операций. Для развития перерабатывающих отраслей АПК существенное значение имеет совершенствование методов и средств дозирования. Механизация и автоматизация дозирования повышают производительность труда, улучшают качество готовой продукции, способствуют экономии сырья, создают предпосылки для полной автоматизации технологических процессов.

До настоящего времени во многих технологических процессах, в том числе непрерывных, используется дискретное дозирование, хотя такие процессы обуславливают необходимость именно непрерывного дозирования (за исключением финишных операций - фасования готовой продукции). Возросшие требования к качеству продукции могут быть удовлетворены применением весовых методов. Мож'-о отметить, что применение непрерывного весового дозирования реконструкции действующих предприятий, например комбикормовой промышленности, позволяет увеличить производительность предприятия на существутеих производственных площадях в 1,5-2 раза

Многообразие способов и средств дозирования сыпучих материалов требует теоретических и практических обобщений, на основе которых можно было бы проводить разработку и эксплуатацию эффективных способов и средотв непрерывного дозирования сыпучих материалов, построение технологических процессов с применением непрерывного дозирования. Поэтому создание научно-практических основ непрерывного дозирования сыпучих материалов в перерабатываю-

щих отраслях АПК является крупной и актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.

Рассматриваемая проблема решалась и координировалась в соответствии с общесоюзной научно-технической программой ГКНТ СССР 0.42.01 от 30.01.85 г. и комплексными научно-техническими программами "Нечерноземье" и "Продовольствие" Минвуза РСФСР.

1.2. палт. ипп-пяттпаиий. Интенсификация и повышение эффективности производственных процессов предприятии перерабатывающих отраслей ЛПК на базе научно обоснованного применения', проектирования, разработки и эксплуатации способов и средств непрерывного дозирования сыпучих материалов при подготовке многокомпонентных омесей.

1.3. йапнчи иппдедпваний:

- систематизация параметров и показателей, характеризующие способы и средства непрерывного дозирования;

- выявление и анализ основных закономерностей непрерывного дозирования сыпучих материалов при подготовке многокомпонентных смесей;

- разработка и анализ математических моделей процессов многокомпонентного дозирования сыпучих материалов, отражающих влияние этих процессов на качество готовой продукции;

- обоснование принципов построения систем многокомпонентного дозирования;

- научное обоснование методов расчета и эксплуатации дозаторов непрерывного действия;

- разработка и внедрение комплекса для непрерывного весового дозирования сыпучих материалов при производстве комбикормов.

1.4. Объекты и мрттш и^плртпвяний. Объектами настоящего исследования являются процессы и оборудование непрерывного дозирования сыпучих материалов при подготовке многокомпонентных

смесей.

В работе использованы методы теории вероятностей и математической статистики, теории случайных процессов, теория чувствительности, математического моделирования, теоретической механики и др.

Экспериментальные исследования выполнены на специально созданных установках, а также на промышленном оборудовании Резек-ненского и Ионишкского комбинатов хлебопродуктов.

Обработка результатов экспериментальных исследований выполнена графо-аналитическими методами и на ЭВМ.

1.5. Научная нотшана- Разработаны методологические основы построения и анализа процессов и оборудования для непрерывного дозирования сыпучих материалов в перерабатывающих отраслях АПК. Получен экспериментальный материал, необходимый для решения практических задач по применению систем непрерывного многокомпонентного дозирования.

Разработана модель непрерывного многокомпонентного дозирования, устанавливающая связь между составом смеси, колебаниями состава сырья, погрешностью дозирования, точностью методов оценки качества сырья и готовой продукции.

Предложена и обоснована концепция непрерывного многокомпонентного весового дозирования как нормального, стационарного, эргодического случайного процесса, согласно которой случайные изменения расхода сглаживаются сначала при функционировании автоматической системы регулирования расхода, а затем при смешивании. Для количественной оценки этих явлений предложены коэффициенты сглаживания: смесителя и результирующий. Получены аналитические выражения, связывающие коэффициенты сглаживания со спектральным составом случайных изменений расхода, показано, что сглаживание при смешивании эквивалентно уменьшению случайных

погрешностей дозирования.

Теоретически установлено и экспериментально подтверждено, что: спектральный состав случайных изменений раохода различен при объемном и веоовом дозировании ) среднее квадратиче-ское отклонение маосы контрольной пробы возрастает при объемном споообе дозирования и стремится к постоянному пределу при весовом.

Для ленточных весовых конвейеров получены аналитически и подтверждены экспериментально зависимости, характеризующие их вааиыодейотвие с дозируемым-материалом (загрузку и разгрузку), влияние линейной плотности, натяжения и скорости конвейерной ленты, рабочей длины весового участка и охемы передачи усилий к весовому механизму на показатели технологической эффективности, функционирования автоматической системы регулирования, и опектральный состав случайных изменений расхода при веоовом дозировании.

1.6. Практическое значение работы. Полученные на основа-нив проведенных теоретических и экспериментальных исследований результаты и рекомендации широко использованы при проектировании, разработке и эксплуатации систем непрерывного многокомпонентного дозирования в комбикормовой промышленности - отрао-ли АПК, наиболее широко использующей многокомпонентное дозирование.

Разработаны инженерше методики: выбора дозаторов непрерывного действия с учетом технологических требований ; определения погрешности и стабильности дозирования ; расчета параметров

настройки регуляторов весовых дозаторов непрерывного действия; оцени процессов непрерывного дозирования с учетом сглаживающих свойств смесителей; а такие рекомендации по применению ленточных грувоприемннх устройств.

На базе непрерывного весового дозирования разработаны ноше технологические процессы непрерывного производства комбикормов. Ноше системы многокомпонентного дозирования при производстве комбикормов прошли производственные испытания и приняты в эксплуатации на Ионишкскш (Лит.ССР), Резекненском (Латв.ССР) комбинатах хлебопродуктов (КХП), Стендском (Латв.ССР) и Волосовоком (Ленингр.обл.) комбикормовых заводах (ККЗ). Результирующий суммарный экономический эффект от внедрения непрерывного производства комбикормов при реконструкции этих предприятий составил на конец 1989 г. 1,759 млн.рублей за счет повышения производительности без увеличения действующих площадей. Введены в эксплуатацию линии непрерывного весового дозирования на Иецавскоы, Валиверском, Максатихинскоы КХП.

ЦНИИпромзернопро ектом и Латвийским филиалом ВНИИКП8Ш0 "Комбикорм" разработаны типовые проекты реконструкцш комбикормовых заводов с использованием результатов настоящих исследований.

На 1990-91 гг. намечена реконструкция Шатовского, Гатчинского, Брянского, Черкесского, Красногорского (Челябинская обл.) ККЗ, Новомосковского, Гулькевического и Илимского КХП. Экономический эффект по данным предприятиям составит около 4,9 шга.руб. в год.

В дальнейшем предполагается реконструировать по пять комбикормовых предприятий в год, входящих в систему хлебопродуктов, о экономическим эффектом порядка 700 тыс.руб. в год по каждому заводу.

Начаты работы по оснащению средствами непрерывного весового дозирования межколхозных комбикормовых предприятий, в частности ПО "Страуме". Аналогичные работы проводятся в мукомольной, пищеконцентратной и хлебопекарной прошшленности.

1.7. AnporiaTTWff paririT». Основные положения диссертационной работы докладавались и обсуждались на научных конференциях МТИПП с 1964 по 1985 гг.; Всесоюзном научно-техническом совещании "Автоматизация процессов взвешивания и дозирования" (Одесса, 1967 г.); Научно-технической конференции "Исследование и проектирование испытательных машин и весоизмерительных приборов", (НИКИМП, Москва,1967 г.); П-й Всесоюзной ижфвренции "Основные задачи теории конструирования и исследования упаковочных автоматов" (Каунас, 1975 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Техника промышленного взвешивания" (Одесса, 1977 г.); Международной научно-технической конференции "Техника промышленного взвешивания"(Одесса, 1977 г.); Всесоюзном научно-техническом совещании по автоматизация процессов взвешивания и дозирования (Одесса, 1981 г.), Всесоюзной научной конференции "Пути совершенствования технологических процессов и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания" (ЫТИПП,

1984 г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Проблемы автоматизации процессов взвешивания и дозирования" (Одесса,

1985 г.); Всесоюзной научной конференции "Разработка и совершенствование технологических процессов, машин и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания" (МТИПП, 1987 г.); 2-м Всесоюзном симпозиуме "Научные основы витаминного питания сельскохозяйственных животных" (Бега, 1987 г.).

Отдельные разделы диссертации отражены в 15 отчетах по 10 госбюджетным и хоздоговорным НИР, выполненным под руководством или при непосредственном участии автора в качестве ответственно-

го исполнителя.

Материалы диссертационной работы используются в учебной процессе. Некоторые результаты диссертации использованы при издании двух учебников и учебного пособия для вузов, учебника для техникумов.

1.8. ЛуАхикялия результатов исследований. По тематике дао-сертации опубликовано 52 научные работы, в том числе II отдельных изданий и глав в отдельных изданиях, 5 авторских свидетельств и положительное решение Госкомазобретеннй по заявке на изобретение.

1.9. д^ьеи ттидпррг^гуяд- Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения.

Основное содержание диссертации изложено на 277 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 76 рисунков, 13 таблиц, список литературы включает 285 наименований, приложения на 78 стр.

1.10. На пятит у. выводятся:

1. Принципы и метода оценки технологической эффективности непрерывного многокомпонентного дозирования сыпучюс материалов перерабатывающих отраслей ЛПК.

2. Положение об определяющем значении ленточных грузопряем-ных устройств и их взаимодействия с потоками дозируемых материалов при функционировании непрерывного весового дозирования сы-пучных материалов.

3. Концепция непрерывного дозирования сыпучих материалов как случайного процесса с различными характеристиками при объемном и весовом способах.

4. Принципы построения, функционирования и методическое обеспечение систем непрерывного многокомпонентного дозирования, реализованные на примере комбикормового производства.

- 10 -

2. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

2.1. Современное состояние теории и практики дозирования сыпучих материалов, классификация и анализ способов и средств дозирования

Дозирование сыпучих материалов широко распространено в перерабатывающих отраслях АПК, а также в химической промышленности, при производстве металлов, агломерационной шихты, цемента, бетона, стекольной шихты, резины, химических источников тока и многих других видов готовых изделий и продуктов. Процессы дозирования и соответствупдее оборудование, предназначенные для обеспечения материального баланса при промышленной переработке различных материалов - неотъемлемые компоненты любого производства.

Анализ производственных процессов перерабатывавших отраслей промышленности позволил предложить классификацию процессов дозирования (и соответствующего оборудования) по технологическому * назначению (рис.1).

1. Дозирование (обычно однокомпонентное) сырья или полуфабрикатов в последующую машину или поточную линию с целью стабилизации производительности. Практически каждая машина или аппарат оснащены питателем, который в этом случае может рассматриваться как дозатор, даже если он не выделен в отдельную конструктивную единицу.

2. Дозирование при подготовке многокомпонентных смесей, при котором после дозаторов по ходу технологического потока следует смеситель.

3. Дозирование дискретное при фасовании в тару-мешки, пакеты, короба и т.д.

В каждом случае по технологическому назначению к дозаторам предъявляются различные требования, разнятся методы кх исследования и расчета. Технологическое назначение обобщает я допол-

1

о 1 V

в Я « о о * 2 о в к н *а

х я О Ь X I К О О X 1~ ® о в к о К X а« В «

о * а в

Непрерывный технологический процесс

Дискретный технояогиче-скяй процесс

Рис.1. Классификация способов дозирования

няет известные классификационные признаки.

Для перерабатывающих предприятий АПК наиболее характерной, сложной и вместе с тем наименее разработанной является проблша дозирования при подготовке многокомпонентных смесей. Это обусловлено, в частности, необходимостью рассмотрения комплекса: дозаторы-смеситель.

Непрерывному дозированию сыпучих материале« > различных отраслях народного хозяйства посвящено значительное количество исследований, например Г.Ф.Алексеева, Б.Т.Артемьева, А.Т.Астахова, В.Т.Бабенко, М.М.Бау, Ю.Д.Видинеева, Ф.С. Гальперина, Н.Я.Гроссмана,

Д.М.Дрея, А.С.Еропкина, Д.И.Кайданова, Е.Б.Карпина, В.И.Круг-лика, В.И.Марсова, А.М.Немировского, А.Б.Никольского, В.А.Огие-вича, А.П.Осокиной, Е.И.Перельмана, Е. А .Прокофьева, В.М.СЮТня-ченко, В.А.Славуцкого, В.С.Федоренко, Л.Н.Чака, А.В.Чувпдло.

В зависимости от решаемых задач и полученных результатов можно условно выделить четыре направления исследований по непрерывному дозированию:

I. Поэлементные исследования (питателей, грузоприекннх устройств и т.д.).

- 12 -

2. Исследования дозаторов как автоматических систем регулирования (АСР) расхода.

3. Публикации по анализу погрешностей непреривного дозирования.

4. Применение дозирования в различных отраслях промышленности. Некоторые работы носят комплексный характер, охватывая ряд направлений.

Базой исследований и разработок по непрерывному весовому дозирование сыпучих материалов являются фундаментальные работы Е.Б.Карпина. Е.Б.Каршшым создана и успешно функционирует научная школа, к которой относит себя и автор настоящей работы, использующая комплексный подход к процессам взвешивания и дозирования.

Работы названных выше и многих других авторов представляют собой теоретическую и экспериментальную основу для создания и применения средств дозирования. Необходимо отметить, что исследования зачастую носят несколько разрозненный характер, что обусловлено многоплановостью аспектов непрерывного дозирования, относительной новизной проблемы и отсутствием единого методологического подхода к ее решение.

В работе предложено систематизировать характеристики процессов и оборудования для дозирования, в частности, выделять показатели технологической эффективности (погрешность дозирования). общетехнические (производительность, удельные затраты энергии, габариты и т.д.), специальные (возможность увеличения производительности и изменения рецептуры, универсальность и т.д.) -всего 14 показателей. Анализ способов и средств дозирования,проведенный с помощью этих показателей, также показал преимущество и перспективность непрерывных весовых методов. Составлена обобщенная схема наиболее распространении ленточных весовых дозаторов

- 13 -

непрерывного действия (рис.2).

Рис.2. Схемы весовых дозаторов непрерывного действия: 1-пита-тель; 2-бункер; 3-конвейер весовой с поступательным перемещение*; 4~механизм весовой; 5-конвейер весовой консольный: 6-конвейер весовой маятниковый; 7-ролико-опора весовая; 8-блок перемножения; 9-система регистрации и автоматического управления; 10-счегчик-интеграгор: П-при-бор регистрирующий; 12-регуля-тор; 13-усилитель; 14-тахогене-ратор; 15-двигатель постоянного тока

Предложена также классификация методов инженерного расчета: технологические, общетехнические, специальные как весовых устройств, АСР расхода, показателей технологической эффективности. Показано, что наименее изучены вопросы расчета и оценки технологической эффективности.

Анализ состояния вопроса позволил выделить три аспекта непрерывного дозирования: обеспечение технологических требований ("технологический"), взаимодействие материала с грузоприемными устройствами ("механический" аспект), построение и функционирование АСР расхода.

При этом технологиче-

ский аспект наименнее разработан, особенно в части обоснования технологических требований; остаются нерешенными вопросы выбора из всего многообразия способов и средств варианта построения систем многокомпонентного дозирования для конкретных условий; не решены вопросы обеспечения на стации проектирования и непосредственно в условиях производства аффективной эксплуатации систем.

С учетом этих проблем сформулированы цели и задачи работы,

изложенные в раздела I автореферата, ее структура предопределена проблемами, целями и задачами исследования: моделирование (для обоснования требований к технологической эффективности) систематизация и анализ погрешностей дозирования - изучение АСР расхода и взаимодействия потоков с грузоприемщик устройствами -исследование процессов дозирования как случайгшх - взаимодействие со смежным оборудованием (смесителями).

2.2. Допуски на содержание компонентов и погрешность дозирования

В результате анализа, приведенного в работе, установлено, что в перерабатывающих отраслях АПК для оценки сырья и многокомпонентных смесей приняты односторонние (нормы) и двусторонние (допуоки) ограничения на содержание активных (питательных) веществ.

Большинство известных моделей многокомпонентного дозирования, представленных в виде системы уравнений или матриц, отражает содержание активных веществ в исходных продуктах и готовой смеси (работы А.Г.Астахова, Е.Б.Карпина, В.И.КРуглика, А.М.Не-мгровского, А.Б.Никольского, Е.А.Прокофьева, В.С.Федоренко и других авторов). Эти модели не учитывают, однако, ряда существенных факторов, связанных с погрешностью дозирования.

Введем обозначения ^ и - содержание у -го активного (питательного) вещества (показателя качества) в / -м компоненте и смеси соответственно. Значения Й^' и Щс определяются методами технологического контроля, обычно лабораторными, которым неизбежно сопутствуют ошибки и Д^'с » т.е. в реальных условиях для смесей

* (¿=/,г,3,..., /г), <«

где , ^-соответственно производительность дозатора I -го компонента и смесителя; К - число дозируемых компонентов;

/I - число показателей качества (содержания активных, питательных веществ) в компонентах и смеси.

В производственных условиях состав сырья подвержен колебаниям , а дозирование производится с некоторой абсолютной погрешностью ¿^ . в райоте показано, что отклонение содержания активных веществ, определенное как случайная ошибка функции (I) нескольких переменных, не должно превышать некоторой величины & \rfjT • которую предложено назвать технологическим допуском на состав смеси (двусторонние технологические ограничения на содержание ^ -го активного вещества - протеина, соли, мела, вла-п . Т.Л.): Щс={ш/с)' + % <?1г(йК*

(2)

где ¿¡¿/¿7С - содержание / -го компонента в смеси.

Зависимость (2) позволяет обосновать требования к погрешности дозирования . Погрешность способов и средств дозирова-

# 0

ния должна выбираться с учетом ЛУ^'с > ¿А^' , Дк^'с • т.е. нет смысла завышать требования к погрешности дозирования компонентов, поскольку содержание активных веществ в этих компонентах изменяется, например, при переработке различных партий сырья, и это содержание, к тому же, определяется с некоторой,подчас неизвестной, ошибкой.

Уточненную модель многокомпонентного дозирования вида (2) целесообразно рассматривать как перспективную, которая может быть в полной мере использована по мере накопления данных по точности лабораторных методов и фактических значений Л. Кроме того, ее »южно применять для корректировки по данным экспресо-ана-лиза и У^с .

- 16 -

Класс точности весовых дозаторов непрерывного действия определяют как приведенную допускаемую погрешность . Модель (2) дает возможность определения класса точности на стадии проектирования: .-у—----,

где „„ - наиболышй предел производительности дозатора I -го

* РКЦ!

компонента.

В диссертации на примере комбикормового производства разобраны варианты выбора дозаторов с использованием модели (2),(3) и проведен сравнительный анализ дискретного и непрерывного весового дозирования, подтвердивший преимущества последнего, в частности, возможность повышения производительности, а также необоснованно завышенные в ряде случаев требования к точности дозирования. Сфор^лярованы также общие требования к дозаторам для компонентов комбикормов, реализованные при внедрении.

Для эксплуатируемого оборудования непрерывного действия сло-аивааяся практика предусматривает определение погрешности по контрольные пробам, отобранным из потока материала за время Тм , т.е. косвенную оценку Д^ . Если для веоового дозирования Тм =6 ман предусмотрено нормативными материалами, то для объемного дозирования какие-либо рекомендации отсутствуют.

В работе доказана возможность уменьшения времени отбора пробы до значения

„ №

где - коэффициент точности метода контроля;

приведенная погрешность массы пробы, обусловленная неточностью времени отбора и контрольных весов.

Зависимость (4) получена на основании оценки ¿/у (погрешность времени отсечения потока; уточнена экспериментально) из

условия обеспечения выбранного значения -А^ (для весовых устройств обычно Лу я 0,2-0,33).

В диссертации приведены теоретические и вкспериментальные ' исследования для выработки однозначных и достоверных рекомендаций по получению характеристик точности по результатам контрольных перевесов. Работающий дозатор можно уподобить машине, производной "готовую продукцию" - контрольные пробы. В этом аспекте можно выделить систематическую - смещение центра настройки (эа-Дания)Мер-Я}ТМ, случайную и полито погрешности дозирования.т.е.

.¡£(МГМср)г

&МшМф-ътм± еу-я-хт,- , {5)

где - масса пробы; П. - число проб; - заданный расход; МСр - среднее арифметическое значение массы пробы, д =2-3.

Систематические погрешности расхода и массы пробы связаны линейной зависимостью, Тм играет роль постоянного множителя, связь средних квадрэтических отклонений (СКО) массы пробы бм и расхода зависит от спектрального состава случайных изменений расхода. Этот вопрос рассмотрен в четвертой главе работы.

Для проведения экспериментов была разработана лабораторная установка непрерывного многокомпонентного дозирования и смешивания, обладающая широкими функциональными возможностями. Лабораторная установка имеет четыре весовых дозатора (каждый мсжет работать также в режиме объемного дозирования), аэрогравитационный смеситель, конвейерные весы, нории, позволяющие использовать рециркуляцию материала, емкости для отбора проб, контрольные весы, оистему управления (рис.3).

Ряд экспериментов проводили также на стенде Латвийского филиала Ш) БНИИНП ВЯЛО "Комбикорм" и в производственных условиях Реэекненского и Ионишкского КХП.

Экспериментальные исследования показали, что случайные по-

ш

8

Рис.3. Схема лабораторной установка для иногокюыпонекгного дозирования и смешивания сыпучих материалов: 1-васы конвейерные} 2,6-нория} &-до затор с консольным вэсовш конвейером (л I); 4-дозатор с поступательно серамецаяадшся шсовш конвейерам (а 3)1 5-дозатор с маятниковым весовш конвэйарад V* 2)} 7 - прибор быстродействующий санопшаущай» 8 - весы контрольна| 9 - клапаны перекидные; 10-смеситель аэрогравитационный

грешности дозирования как и большинство производственных, подчинены нормальному закону распределения. Причинами систематических погрешностей являются в первую очередь систематическое ошибки грузопрнемиого устройства (для весовых дозаторов) и за-датчика производительности. Установлено, что случайная и систематическая: погрешности дозирования существенным образом зависят от дозируемых материалов и заданной производительности, поэтому характеристики точности могут быть получены опытным путем в конкретных условиях.

В работе показано, что можно провести аналогию меаду определением погрешности дозирования и статистических границ на какой-либо параметр при производстве штучных изделий. С целью упрощения проверки работы дозирующего оборудования в условиях эксплуатации обоснована возможность разделения задач, решаемых при отборе контрольных проб, на определение погрешности я контроль стабильности процесса. В последней случав показатель качества дозирования можно определить при малом (3-10) число проб,

что сообэшю ваянсэ в условиях эксплуатации. Статистические гра-шщы для средних и размаха варьирования (или СКО) на соответст-вутетс контрольных картах легко определяется известна!® приема-пи математической статистик:. Призеры контрольных карт показаны на ряс.4. Одна из особенностей карт для весового дозирования заключается в тем, что граш!-щ; регулирования для средних целесообразно устанавливать (обосновано в работе) как удвоенное значение случайных погрешностей.

Вызензлсзешша результаты позволилп разработать методику определения погрешности и стабильности дозирования, в которой сформуларо-ваны требования к числу контрольных проб, времена отбора, контрольным средства, алгоритму обработки результатов.

Из результатов данного раздела следует вывод, что для показателей технологической айак-тнвноста процесса дозирования можно выделить ряд оценок: а) технологический допуск на состав готовой продукции (двусторонние технологические ограничения содержания / -го активного (питательного) вещества ( протеина, влаги, соли и т.д.); б) технологический допуск на рецептуру ¿^¿^ (ограничения на содержание

£ -го компонента); в) случайную, систематическую и полную погрешности дозирования, причем полная погрешность и ее состевляю-

К,.1

7ТГГТГП

1 . | | 1 I 1 п I | | I I I ; Г

I : I ■':".'! I М 11 ! I | ! иггеиг,) ; М I ! |

I > 3 ' 3 " *} <1 'У '1 Н 11 г/ 1Г 19

в натр Ярп&г

Рес.4. Контрольные карты для оредвего значения (а) и размаха варьирования (б) пассы пробы

щие численно могут быть выражены как абсолютные, относительные и приведенные} г) случайную, систематическую и полную погрешность расхода (также абсолютную,относительную, приведенную); д) погрешность измерения расхода; е) погрешность суммирования (интегрирования) количества материала, поданного дозатором. Эти характеристика необходимо различать, достоверно определять и применять в конкретных условиях в соответствии и в сопоставлении с технологическими требованиями, показателями качества сырья, точностью методов оценки качества сырья и готовой смеси.

2.3. Характеристики грузоприемных устройств (ГУ) весовых дозаторов непрерывного действия (ДНД)

Исследования проводили по двум направлениям - влияние на работу АСР расхода наиболее специфических элементов весовых дозаторов - весовых конвейеров и взаимодействие последних с потоками дозируемых материалов.

Для первых трех типов весовых конвейеров - совершающих поступательное перемещение, консольных, маятниковых (см.рис.2) с учетом схем передачи нагрузки при постоянной скорооти ленты конвейера были аналитически получены передаточные функции по каналу расход-нагрузка. Переходные характеристики, соответствующие передаточным функциям, неодноедатно подтверждены экспериментально при выполнении НИР с участием автора.

При заданной структуре АСР дозаторов основная задача -обеспечение оптимальных настроек регуляторов. Применительно к дозаторам, как показали экспериментальные данные и практика эксплуатации, пригодна методика, обеспечивающая заданную степень колебательности /77 наиболее слабо затухающей составляющей переходного процесса и минимум интегрального критерия, основанная на расширенных частотных характеристиках (РЧХ).

В работе на базе исходной методики, использующей РЧХ, раэ-

йотан способ определения оптимальных параметров настройки ПИ-¡гуляторов для дозаторов с e eo/isi.

Аналитически получены зависимости, связывающие параметры астройки $0 и Sf (коэффициенты при интегральной и пропорцио-альной составляющих регулируют?« воздействия) с параметрам до-атора: запаздыванием в питателе Tf , временем пребывания мате-нала на конвейере , коэффициенте»! передача К^ и величиной 7 , Затем, вводя обозначения 8«TtJZz , JU=tdT2 ("безразмерную" астоту), , ^a$fKeS ("безразмерные настройка"), ыоа-

о записать, например, для дозаторов с поступательно перемевдо-йыся конвейером

_(!+т2г//* cos(Sju+a7ct$m)-exp(mtf-co$[p(6*t)+azct£m] " ехр(тбр) sin*fi+[exp(/npi)-cosftJ* ; (6)

,n(f+/irsin(S^*2azctgm)-e)tp(m/u)-Sin[fi?(5*t)+2(ruty/rr] r в ехр(тбр)' sinty * [ехр(тр) - cos/и]*

Для значений 2, охватывающих практически все bosios-

ые случаи, т = 0,221 и 0,356, при которых обеспечиваетсянаялуч-ее качество переходных процессов, на ЗШ были вычислены значэ-ия ^ и в функции/'' .Как и по исходной методика, были постелена кривые равной степени колебательности, но уаз в безразмзр-ой форме 'i ' С помощью семейства 5фивых определены беэ-азмерные оптимальные настройки ; и безразмерная час-ота регулирования /¿р , которые в качестве примера графически оказаны на рис.5. Использование этих графиков предельно упро-[ает расчет настроек: по известному значению S определяется W • fo/ir а затем , »

Vp^p/h •

Аналогично рассчитаны кривые равной степени колебательности, екущие и оптимальные параметры настройки для дозаторов с маятни-ювым, консольным конвейерами, весовой роликоопорой. Для дальней-

v ■ !

\

\

V

\ \

\ ч

v

v,

V ч

\ N

ч ч

- \ \

v — - — к

-

v.

2 -

—

—

1

взго упрощения использования подученных данных графические зависимости, аналогичные изображенным на рис.5, аппроксимированы зависимостями

Л

2>

А--^

(9)

(ю:

Рис.5. Безраз&ерные параметру настройки регуляторов дозаторов с постулат.парекещао-52ЯСЯ ГУ; т = 0,221

Козффадаенгы в формулах (9)-(10), сведенные в таблицу, приведенную в работе, выбирается при практических расчетах в зависимости от твла весового конвейера в взлечшш /л , Формулы (9)-(Ю) к графика гига рас.5 позвошш раз-

работать изтодаку Енжанерного расчета оптимальных настроек регуляторов дозаторов непрерывного действия, обладатели веема достоинствами исходной - т.е. основанной на РЧХ, но требующей миюшадьного кодзчзства вычислений. Данные результаты могут быть положены так-гз в основу алгорашов управления пра использованви регуляторов о Еораыэнкша параштраиа.

Пра переменной скорости ленты обычно применяется встроенная редашюаора. Б работе приведена полученная аналитически система Ентзгро-дЕффэрекцвальных згравкений с отклоняющимся аргументом, отразившая данамику нроозсса дозирования для этого случая. При работе дозатора возможно изменение задания и возмущения по скорости ленты, линейной плотности. В первых двух случаях нагрузка на лент<

конвейера постоянна, и задача сводится к обеспечение автоматического регулирования привода конвейера.

При изменении линейной плотности необходимо решать систему интегро-дифференпиальных уравнений с отклоняющимся аргументом, что сопряжено с определенными трудностями.

В работе предложена и обоснована возможность рассматривать вместо переходных процессов по линейной плотности переходные процессы при некотором эквивалентном изменении задания

& , (п)

где ¿11 и (Ц 0 - задание до и после эквивалентного изменения линейной плотности ; - первоначальное значение линейной плотности.

Анализ особенностей переходных процессов при изменении линейной плотности показал, что для уменьшения погрешности дозирования при наличии переходных режимов необходимо сокращать длину конвейера от конца весового участка до разгрузочного барабана (реализовано при разработке промышленных конструкций).

Загрузка материалом грузоприемного устройства (насыпание) сопровождается динамическим воздействием потока материала и скольжением его на начальном участке. В работе получены в общем виде зависимость времени скольжения йТ^ и динамического воздействия &Рн от параметров потока материала, выходящего из питателя тонким слоем. При горизонтальном потоке погрешность от загрузки

где; Л - коэффициент динамики весового механизма, для зернопродуктов Л = 0,28-0,60; С - коэффициент, зависящий от схемы передачи нагрузки от ГУ к весовому механизму С =0,5-1,0;

Ив- высота расположения питателя над весовым конвейером; а -высота потока материала на питателе;/ - коэффцдавнт трения материала о ленту конвейера; - средняя скорость потока материала на выходе из питателя.

При идеализированной схеме весового конвейера предполагается, что воздействие потока дозируемого материала прекращается в . самом начале разгрузочного барабана. Частица материала массой/17 , расположенная в т.В разгрузочного барабана радиуса находится под действием силы тяжести /77^ , силы трения Т , нормальной реакции М поверхности барабана (рис.ба).

Отрыв частицы имеет место, когда она перестает воздействовать на барабан, т.е.Ыот=а1ССО$(^от/^) . Известно, что скольжение частицы начинается при некотором угле а^,=-] (где ¡Рт = агсЦ^),

г,в.с(отатолько при условии , что практически невоз-

можно, или при условии Это позволяет сделать вывод, что

в реальных условиях разгрузка конвейеров, в том числе весовых,сопровождается скольжением потока материала.

Уравнение движения частицы при ее скольжении по разгрузочному барабану д д

с начальными условиями t = О . После ряда пре-

образований с учетом начальных условий и условий отрыва частица уравнение (13) решено численно на ЭШ. Фрагеенты решения показаны на рис.бб, где также построены графика дляи сИ'0Т* Полученные данные были аппроксимированы зависимостями

¿07 = (0№ +0,2&1-0,0^г)огссоь -0Г } (14)

#ог= №со5[Ш5+0,261-0№{1)ахссо5 0-]' . (к)

Формулы (14),(15) в зависимости (см.рис.бб) могут яизть само-

:тоятельное значение, например для уточнения траектории частиц щтераала после отрыва от конвейера. При разгрузке на весовой соявейер действует дополнительная сила АРр=дРр +ДРр (где дРр , ЬРр - соответственно дополнительные силы до и после скольжения^ Для тонкого слоя материала после ряда преобразований и эмигрирования от с< = 0 доЫ.н можно записать, учитывая получен-шй при решении уравнения (13) промежуточный результат,

- (к)

Для значений

по зависимости (16) и пос-го численного интегрирования на ЭВМ по (17) построены графики, этражакцае , , а затем ^^ в функции отношения ;рис.7). К

Значения см.(12) и &Рр - см.(1б), (17) подтверждены

з работе экспериментально при дозировании зерновых продуктов.

При наличии весовой роликоопоры загрузка а разгрузка находятся вне весового участка конвейера, в этом случае существенное влияние на работу дозаторов оказывает конвейерная лента, так как зна воздействует непосредственно на весовой механизм.

В дозаторах с ролшсоопорой в настоящее время применяется эбычная конвейерная лента с заделкой шва встык. На лабораторной экспериментальной установке и стенде ЛФ ВНИИКП были проведены экспериментальные исследования влияния параметров ленты на рабо-гу весовых дозаторов. Установлено, что основное значение имеет íe неравномерность линейной плотности ленты, а взаимодействие ава с роликоопорой. Полученные данные послужили основой для раз-

Рис.6. Движение частицы по разгрузочному барабану весового конвейера: а - схема сил; О - утлы скольжения и отрыва

Рис.?. Дополнительная сила, действующая на весовой конвейер при разгрузке

работка исходных требований на бесшовные калиброванные ленты дозаторов компонентов комбикормов. Применение такой лентн позволит упростить конструкцию (дозатора имеют приборы для: компенсации влияния ленты) а уменьшать погрешность дозирования.

Эксперименты по изучению взаимодействия лзнты и роликоопоры подтвердила также целесообразность замены винтового натяжения грузовым, Для конкретных дозаторов определена величина натяжения, сшкавдая отрицательное влияние неравномерности и ива ленты.Под-твврздена также целесообразность смещения по вертикали центра ролика, предложены мэры по конструктивному исполнении ролнксюпо-ру, способствующие унзньЕэнзя погрешости дозатора (секционированная ролнкоопора). Рекомендации реализованы в промышленных условзях прз дозировании компонентов комбикормов.

Результат исследований взаимодействия потоков дозируемого гатораала с грузопраешшш устройствами, а для роликоопоры - ее взаимодействия с лентой позволила такхе предложить рекомендации по пргл:снонию дозаторов с различными весовыми конвейерами (ал. рас.2) в зависимости от условий работы, стабильности фпзшсо-«е-хашчзскдх свойств дозируемых материалов и применяемых питатэлай.

2.4. Дозирование как случайный процесс Изменение фазико-аеханических свойств дозируемого материя-да а флуктуации истечения его аз питателя являются по своей природа азкснтролирувшми случайтии возмущения;®. Поэтому процесс дозирования можно рассматривать как случайный, причем каждая реализация синтезирует весь поток возмущающих воздействий. При весовом дозировании, т.е. наличии автоматического регулирования с интегральной составляющей в алгоритме последнего, модуль частотной характеристики замкнутой АСР расхода равен нулю в начале координат. Следовательно, для весового дозирования спектральная

плотность случайных изменений расхода 5д(Сд) также равна нулю при ¿У = 0.

Спектральная плотность 8д(сд), соответствующая часто применяемой и при объемном, и при вековом дозировании аппроксимации автокорреляционной функции (АКФ)расхода экспоненциально-косинусной зависимостью 2 ^^

= <5$ е~ со&^Т , (18)

где б^ - СКО расхода, 1 - время сдвига,- параметры^ таким свойотвом не обладает.

Поэтому предложено при весовом дозировании аппроксимировать АКФ расхода выражением

« е~ыМ(со$^Т - ~. (19) При такой аппроксимации 6^(00) обращается в нуль при ¿д =0,* экспоненциально-косинусную зависимость (18), как показано в работе, можно использовать при объемном дозировании.

В работе экспериментально доказана возможность аппроксимация АКФ при весовом дозировании зависимостью (19). Подход к процессу дозирования как случайному дает возможность связать СКО массы контрольной пробы 6М (интегральная оценка), по которому ощдаизаат-ся случайная погрешность дозирования (см.п.2.1), и СКО расхода (оперативная оценка). Для этого аналитически определены зависимости дисперсии интеграла случайного процесса от Тм . В результате подучены формулы:

для объемного дозирования 2 г г/г

' (20)

для весового

1,г (21)

Анализ зависимостей (20), (21) позволяет сделать следующий вывод: с увеличением времени отбора пробы Тм при весовом дозировании^ стремится к постоянному пределу, равному

I при объемном - возрастает. При атом численное значение относн-:елькой оценка случайной погрешности весового дозирования одного 1 того же процесса с ростом Тм будет уменьшаться. Некоторые ре-|ультатц экспериментальной проверки данного положения показаны 1а рае.8.

бм.*-

40

19 60

30 (5

10 40 60 ¡0 (00 >20 140 '60 (80

Рас.8. Заввсамость СК0 6М от времена отбора пробы при: Ко) - весовом дозирование (постоянная скорость ленты весового конвейера); 2(*) - весовом дозировании (переметая скорость ленты весового конвейера); зМ) и 4(Д ) - объемном дозировании

Полученные результаты дают возможность переходить от интегральных оценок бм непосредственно к оценкам , а также определять^ для различных Тм , что в свою очередь обеспечивает возможность уменьшения Тм я пересчета погрешности дозирования для любых значений времена отбора. Уменьшение Тм особенно желательно для производственных условий, поскольку отбор контрольных проб связан о перегрузкой значительного количества а прекращением подачи материала в технологический тракт.

Б врсшшленных условаях Резеккенского комбината хлебсородук-хов била проведены экспериментальна® ксследозаная объемного за весового дозирования компонентов комйикориов (хлопкового агрога, зерна кукурузы, зерносмаси в т.д. пра поиоца дозаторов 448ЭДЕ) как случайных процессов. Результаты этих пссаюдоваияй, а так&9 лабораторных экспериментов с другзши катораалагя подтвердила гипотезу о нормальности, стагеюнаряоети, эргодичности процессов дозирования, возможности представлена.«! АКФ носового дозированЕЯ в виде (19), а объемного - в вгде (18). Получило подтверждение такиз полог а нп о о ш, что конкретные характеристика случайного процесса справедливы для ссределонного сочетания ыатергал-пита-телъ.

Для компонентов комбикормового производства к некоторых других шщавых продуктов (мука, сахарный песок) определен епзктраль-1Шй состав случайшх изменений расхода при дозкрованин, диапазон значений величин, входдах в АКФ. Эти данные прашнгтельно к комбикормовому производству использованы для отработки и угочнехаш режимов процесса.

Для сравнительной оценки объемного и весового дозировання од них и тех же материалов предложено использовать применяемое дня анализа промышленных АСР отноганЕе СКО при отсутствии в наличия автоматического регулирования, т.е. коэффициента сглакиваная

• Например, для компонентов комбикормов, как следует из результатов экспериментов, КСд = 1,3* 5,7.

В весовых дозаторах и конвейерных весах измеряется не непосредственно расход, а нагрузка на весовом конвейере. Если расход-случайный процесс, то вследствии инерционности весовых конвайерет АКФ и СКО 6р нагрузки отличатся от и . В рабо-

те аналитически получе к выражения, связывающие Кр(Т)и 6р

г 6д для всех четырех типов грузоприемных устройств (см.рис.2)

- 31 -

:ря весовом и объемном дозировании.

Анализ этих зависимостей показал, что относительные погреи-юста ^ * , поскольку грузоприемныв устройства обладают сгла-зшащкми свойствами со отношению к случайным изменениям расхо-(а. Эта зависимости, приведенные в работе, позволяет оценить б^ а , если известны значение бр я спектральный состав слу-гайных изменений расхода.

Из-за наличия определенного объема материала смеситель но-грзрывного действия, расположенный после дозатора, обладает яюсобносты» сглаживать (усреднять, фильтровать) колебания расхода на его входе. Это обстоятельство отетав некоторые пс-зледователи, ограничиваясь, однако, указанием частоты среза частотной характеристика смесителя.

Поскольку на входа смесителя имеют место случайные измене-шя расхода, то спектральный состав случайного процесса на его заходе по каждому компоненту (но ужа в составе смеси)был определен умножением спектральной плотности расхода дозатора на квадрат модуля частотной характеристики смесителя. Для оценки зглаживащях свойств предложен коэффициент сглаживания смесителя

/СЬ = /<Гг , (22)

где , <5с - соответственно СКО расхода на входе (т.е. посад дозатора) и выходе смесителя по с -му компоненту, и получены выражения для Ксс :

1рн объемном дозировании_

сс V-ТТыГ- • (23)

весовом дозировании

Ка = ]/И-2иТ+а+3)г , (24)

где Т - постоянная времена смесителя ; 3 = ¿/сС .

На рио.9 показаны зависимости Ксс для некоторых значений В.

Из формул (23), (24) а графиков (см.рис.9), следует, т.е. случайные отклонения расхода каждого компонента на выходе смесителя меньше, чем на его входе. Это соответствует применение дозаторов с меньшей случайной погрешностью по сравнению с измеренной на его выходе. Кроме того, анализ зависимостей показывает следующее: по отношению б различным компонентам сглаживающие свойства конкретного смесителя неодинаковы, т.к. разнятся параметры Ы. ,¿5 ; при весовом дозировании сглаживающие свойства смесителей выше, чем при объемном, что объясняется меньшим количеством низкочастотных составляющих (эти составляющие плохо подавляются смесителем).

Получены также зависимости для коэффициентов сглаживания двух последовательно расположенных смесителей (вариант встречается в некоторых схемах производства комбикормов). Если рассматривать непрерывное весовое дозирование как подсистему многокомпонентного смесеприготовления, то можно сформулировать следующую концепцию: имеющие место первоначально при объемном дозирования (подаче потока питателем) случайные изменения расхода сглаживаются (уменьшаются ) при переходе к весовому дозированию (т.е. введении АСР расхсда), что учитывается коэффициентом сглаживания весового дозирования КСд * бдо/бвв • а затем сглаживаются в смесителе , что учитывается /Ссс . Результирующий коэффициент сглаживания Кс"Ксд/Ссс.

Полученные результаты позволяют оценивать случайные погрешности, фактически имеющие место при подготовке многокомпонентных

аесей, а также решать следующие задача: устанавливать обосно-анные-, конкретные требования к оборудованию, не занижая допус-аемув погрешность дозирования, или формулировать требования к аесителям, если обеспечить требуемую точность дозирования зат-удаительно или экономически нецелесообразно. В работе предлоке-а "Методика оценки процессов непрерывного дозирования с учетам глаживавщих свойств смесителей".

Экспериментальное исследование случайных изменений расхода обого компонента в потоке после смесителя весьма затруднительно, в промышленных условиях практически исключено. Оцениваться моет только конечный результат - однородность и соответствие скз-а технологическим требованиям. Поэтому разработана методика кос-знной оценки Ксс по динамическим свойствам смесителя, основан-ая на определении переходной характеристики по расходу / -го зшонента на выходе смесителя (расход оценивается с помощью кон-зйерных весов) при ступенчатом изменении заданного расхода до- ■ зтора этого же компонента с последующим вычислением /Ссс по за-асимости (23)-(24). Методика учитывает динамические характерис-1ки дозатора и конвейерных весов. По этой методика на лабораторий экспериментальной установке многокомпонентного дозирования и гепяьания определены динамические характеристики и сглаживающие зойства (для зерновых компонентов комбикормов) перспективного зрогравитацаонного смесителя непрерывного действия.

3. РЕАЛИЗАЦИЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ

Разработаны общие принципы построения систем дозирования эи подготовке многокомпонентных смесей. Мояно условно выделить !а варианта: дозирование с заданным расходом каждого компонента, >зирование в определенном соотношении при условии, что расход даого из компонентов ("ведущего") может изменяться. Связь между

дозаторами (или конвейерными весами во втором варианте) в обеих случаях осуществляется при помощи системы контроля и управления.

разработаны новые технологические процессы непрерывного производства комбикормов на базе весового непрерывного дозирования (рис.10). Системы непрерывного дозирования эксплуатируются на Ионишксом и Резекненском ЮТ, Стендском и Волосовском ККЗ. Применение непрерывного весового дозирования измельчаемых компонентов (линия 3 - см.рис.ю) и предсмесей (линия 24 - см.рис.10) вместо дискретного позволило увеличить производительность в 1,5-2 раза без расширения существующих производственных площадей, увеличить производительность труда, повысить качество готовой продукции и снизить потери сырья.

Разработаны и апробированы: методики выбора дозаторов непрерывного действия с учетом технологических требований; определения погрешности и стабильности непрерывного дозирования; расчета параметров настройки регуляторов весовых ДНИ; оценки процессов непрерывного дозирования с учетом сглаживающих свойств смесителей, а также рекомендации по применению ленточных грузоприемных устройств, исходные требования на бесшовную ленту для весовых дозаторов.

разработанные методики и рекомендации, а также конкретные экспериментальные данные, алгоритмы и программы расчета широко использованы при проектировании, разработке, эксплуатации а модернизации способов и средств непрерывного весового дозирования компонентов комбикормов.

ШШИпромзернопроектом и Латвийским филиалом ВНИИКП БНПО "Комбикорм" с использованием результатов исследований а опыта эксплуатации системы непрерывного дозирования на Резекненском ЮЛ разработаны типовые проекты реконструкции комбикормовых заводов.

Технико-экономические показатели и перспективы использования

зериосмеы траБ.нака шрот лулудда

п СТО сш его

1ареЗсмесь 2преЗсмесь

Vuъ^.шьчaenыe (отрМи*- J компоненты) +БМВЛ1м

"I 1 I-1

Компоненты БМВД отруби

Г Г {"

а

1" Иг V«

Рис.10. Схема непрерывного весового дозирования компонентов комбикормов: 1,22,23 - силосы ;

2,13,20 - дозаторы весовые непрерывного действия ;3 - линия дозирования измельчаемых компонентов ; 4,7,16,19 - конвейеры цепные ;5,Н - смесители гравитационные ; 6,12,18 - клапаны перекидные ; 8,10,15 - весы контрольные ;9,14 - нории ; 17 - смеситель лопастной ; 21 - линия дозирования ЕЙВД и отрубей ¡24 - линия дозирования главная

ы

«л

непрерывного весового дозирования при производстве комбикормов приведены в разделе I - "Общая характеристика работы". Методика и рекомендации предполагается использовать в шщеконцентратном, хлебопекарном и кондитерском производствах, где ухе нашло применение непрерывное весовое дозирование сыпучих компонентов.

Результаты работы (принципы и схемы построения систем дозирования, методики и рекомендации после их соответствующей переработки в аспектах учебного процесса) используются также в дисциплинах "Технологическое оборудование по хранении и переработке зерна", "Монтаж, ремонт и эксплуатация оборудования", при курсовом и дипломном проектировании.

Во МТИШе создана учебно-научная лаборатория по дозированию и смешиванию сыпучих материалов, используемая для обучения студентов навыкам обращения с соответствующим оборудованием, выполнения студенческой научной и учебно-исследовательской работы.

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработаны принщшы построения, проектирования, разработки и эксплуатации систем непрерывного дозирования сыпучих материалов при подготовке многокомпонентных смесей в перерабатывающих отраслях АПК.

2. Ыа основе теоретических обобщений и анализа процессов непрерывного дозирования предложены, сведены в систему основные понятия а термины оценки технологической эффективности процессов дозирования (технологический допуск на содержание активных веществ, случайная, систематическая, полная погрешность дозирования а др.), а также предложена классификация процессов в оборудош ния для дозирования по технологическому назначению, выявлено несколько видов погрешностей дозирующих устройств в предложены способы определения последних.

- 37 -

3. разработана модель процесса непрерывного многокомпонент-ого дозирования сыпучих материалов, с помощью которой установ-вны зависимости между составом смеси, погрешностью дозирования, вменением состава сырья, точностью методов контроля состава ырья и готовой продукции. Полученные зависимости являются ба-ой для задания технологических допусков на содержание активных еществ и погрешности дозирования, алгоритмов функционирования истемы корректировки производительности дозаторов по данным кспресс-анализов сырья и готовой продукции.

4. Теоретический анализ и экспериментальные исследования аиболее специфических элементов весовых дозаторов непрерывного ;ействня - грузоприемных устройств - ленточных весовых конвейеров азличного исполнения (совершающих постатейное перемещение, шсольннх, маятниковых, встроенных весовых роликоопор), позво-хп получить зависимости, описывающие их динамические характеристики, взаимодействие дозируемого материала с конвейером (при за-<рузке и разгрузке), взаимодействие конвейерной ленты и весовой «ликоопоры. Сформулированы рекомендации по применению грузо-гриемных устройств при дозировании материалов с различными свой-явами в зависимости от технологических условий, предложения по гменыиению влияния конвейерной ленты на работу дозаторов.

5. Разработана методика инженерного определения оптимальных гараметров настройки регуляторов. Проведен анализ автоматической ;истемы регулирования расхода дозаторов со встроенной роликоопо-зой и переменной скоростью ленты. Выявлены особенности переходных хроцвссов такого рода дозаторов, их связь с конструктивными пара-(втрамн. Показана возможность линеаризации АСР дозаторов с ис-гальзованием предложенного эквивалентного возмущению изменением заданного значения расхода.

6. Установлена целесообразность рассмотрения дозирования

как случайного процесса, синтезирующего комплекс факторов взаимодействия дозируемого материала с питателями и грузоприемными устройствами.

Экспериментально подтверждено, что процессы непрерывного объемного и весового дозирования являются нормальными, стационарными и эргодическими. Предложены зависимости для аппроксимаций автокорреляционных функций расхода, учитывающие особенности объемного и весового дозирования. Получены статистические характеристики и спектральный состав случайных изменений расхода процессов дозирования некоторых характерных сыпучих материалов комбикормовой промышленности.

Доказано, что при объемном дозировании среднее квадратиче-ское отклонение массы контрольной пробы растет при увеличении времени отбора, а при весовом - стремится к определенному постоя! ному пределу. Получены формулы для автокорреляционных (|ункций и СКО нагрузки при различных грузоприемных устройствах.

7. Показано, что смесители, расположенные посла дозаторов при подготовке многокомпонентных смесей, обладают сглаживающими (фильтрующими) свойствами по отношению к случайным изменениям расхода, что в ряде случаев эквивалентно уменьшению случайной по грешности дозирования. Предложены и обоснованы количественные по казатели для оценки сглаживающих свойств смесителей, способы их определения, использования для реальной оценки качества полученных смесей.

8. С использованием результатов исследований разработаны в£ рианты машинно-аппаратурного оформления технологических процессов производства комбикормов, основанные на непрерывном многоко» поневтяем весовом дозировании. На примере комбикормового произво; ства обоснована целесообразность и перспективность применения не прерывного весового дозирования при реконструкции существующих

[ строительстве новых предприятий: без расширения действующих иощадей возможно увеличение производительности в 1,5-2 раза pi одновременном улучшении качества готовой продукции.

9. Линии непрерывного многокомпонентного весового дозирова-шя для производства комбикормов внедрены на Резекненском и Иониш-соком комбинатах хлебопродуктов, Стендском и Волосовском комби-сорновых заводах. Экономическая эффективность по этим предприятиям составила 1,759 млн.рублей. Введены в эксплуатацию линии «прерывного весового дозирования на Иецавском, Валмиерском, Мак-¡атихиноком комбинатах хлебопродуктов.

На 1990-91 гг. намечена реконструкция 7 комбикормовых пред-¡риятий на базе непрерывного весового дозирования, экономическая эффективность составит около 4,9 млн.руб. в год. В 13 пятилетке зредподагается реконструировать ежегодно по 5 предприятие, входящих в систему хлебопродуктов, с экономической эффективностью 1римерно по 700 тыс.руб. в год.

5. СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Отдедьше издания и главы в отдельных изданиях

1. Агрегатные унифицированные весовые дозаторы Иванов H.H., Карпин Е.Б., Мальцев В.К., Товбин Л.И., Толмачев А.Ф. - М.: ВДН-ГИприборэлектропром, 1962. - 45 с.

2. Соколов А,Я., Товбин Л.И. Машины и агрегаты для дозирования и смешивания зерновых и жидких продуктов // Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна /Под ред. А.Я.Соколова. - 4-е изд. - М.: Колос, 1975. - С.239-266.

3. Соколов А,Я., Товбин Л.И. Весовые установки // Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна /Под ред. А.Я.Соколова. - 4-е изд. - М.: Колос, 1975. -

С.448-484.

4. Карпин Е.Б., Товбин Л.И., Никольский A.B., Федоренко B.C.

Автоматизация процессов непрерывного дозирования // Автоматизация технологических процессов пищевых производств /Под ред. Е.Б.Карпина. - М.: Пищевая промышленность, 3977. - С.205-240.

5. Товбин Л.И. Весовое и дозирующее оборудование // Устройство и эксплуатация оборудования предприятий пищевой промышленности /Под ред. А.И.Драгилева. - М.: Пищевая промышленность, 1979. - С.168-187.

6. Товбин Л.И. Машины и агрегаты для дозирования и смешивания зерновых и жидких продуктов // Технологическое оборудование предприятий по хранению и переработке зерна /Под ред. А.Я.Соколова. - 5-е изд., перераб. и дополн. - М.: Колос, 1984. - С.193-215.

7. Товбин Л.И. Весовые установки // Технологическое оборудс ваше предприятий по хранению и переработке зерна /йод ред. А.Я.Соколова. - 5-е изд., перераб. и дополн. - М.: Колос, 1984. - С.376-407.

8. Карпин Е.Б., Товбин Л.И., Прокофьев Е.А., Никольский А.] Автоматизация процессов непрерывного дозирования материалов // Автоматизация технологических процессов пищевых производств /Под ред. Е.Б.Карпина. - 2-е изд., перераб. и дополн. - М.: Агр промиздат, 1985. - С.139-175.

9. Птушкина Г.Е., Товбин Л.И. Высокопроизводительное обору дование мукомольных заводов. - М.:Агропромиздат, 1987. - 284 с.

10. Товбин Л.И. Весовое и дозирующее оборудование // Устро ство и эксплуатация оборудования предприятий пищевой промвиан-ности /Под ред. А.И.Драгилева. - 2-е изд., перераб. и дополн. -М.: Агропромиздат, 1988. - С.99-122.

11. Соколов А.Я., йуравлев В.Ф., Товбин Л.И. Программа две циплины "Технологическое оборудование для хранения и пере работки зерна и элементы САПР", инд. УЫУ-Т-5/233,ддя высших учебных

[ведений по специальности 0517 "Машины и аппараты ттащвтапг про-(водств", - М.: MB и С00 СССР, 1985. - 22 с.

Статьи в журналах я сборниках, тезисы докладов и выступлений

12. Картин Е.Б., Товбин Л.И. Многокомпонентные дозаторы для шучих материалов с электронной системой ЭАУС // Испытательные шины, приборы автоматизации взвешивания и дозирования. ЦБТИ

С по автоматизации и машиностроению. - 1962. - й 2 (7). -.51-58.

13. Товбин Л.И. Определение погрешностей весовых дозаторов ¡прерывного действия (/ Механизация и автоматизация производст-I. - 1964. - # 10. - С.31-33.

14. Товбин Л.И., Баранников М.А., Карпин Е.Б. Автоматическое jcoBoe дозирование при производстве синтетических ноющих пороа-)в // Механизация и автоматизация производства. - 1966. - * II. С.35-38.

15. Каран Е.Б., Островский И.Г., Товбин Л.И., Чухно В.А. жоторые вопросы анализа ленточных весоизмеригелей дозаторов ¡прерывного действия // Исследование и проектирование яспытатель-а машин и весоизмерительных приборов /Под ред. Л.К.Таточенко. М.: ОНТИПрибор, 1967. - С.81-95.

16. Карпин Е.Б., Островский И.Г., Товбин Л.И., Чухно В.А. равнительный анализ автоматических весовых дозаторов непрерыв-эго действия // Автоматизация процессов взвешивания и дозирова-5Я /Под ред. Е.Б.Карпина. - М.: ОНТИПрибор, 1967. - С.86-100.

17. Товбин Л.И. Расчет настроек регуляторов весовых доза-эров непрерывного действия // Механизация и автоматизация про-юодства. - 1968. - * 5. - С.12-15.

18. Товбин Л.И. Выбор способа дозирования сыпучих материалов 7

' Масло-кировая промышленность. - 1971. - # 7. - С.37-39. ; . V

- 42 -

19. Товбин Л.И. регуляторы ленточных дозаторов с консольными грузопрнешшма устройствами // Механизация и автоматизация производства. - 1971. - * 7. - С.34-36.

20. Товбин Д.И. Распределение случайных погрешностей при непрерывной дозировании сыпучих материалов // Масло-жаровая 'промышленность. - 1972. - * 3. - С.37-38.

21. Товбин Л.И. Применение весовых дозаторов непрерывного действия для сыпучих материалов // Масло-жировая промышленность. - 1972. - » 7. - С.42-44.

22. Куравлев В.Ф., Товбин Л.И., Зюзина Т.Н. Аэрогравитационное дозирование сыпучих ингредиентов комбикормов // Механизация i автоматизация производства. - 1977. - № 4. - С.19-20.

23. Каршш Е.Б., Никольский А.Б., Товбин Л.И., Прокофьев Е.А. Некоторые проблемы непрерывного весового дозирования материалов // Техника промышленного взвешивания: Тез.докл. Всесоюзной научно-технической конференции 20-22 сентября 1977 г. - М., 1977. - С.27.

24. Karpin Е.В., Hikoleki А.В., Tovbin L.I., Prokofiev Е.А. Some problems of continuous weighing // 6th Conference of the IlffiCO Technical Conunitee "Measurement of Force and Mass".-Odeeaa 1977.- pp.206-233.

25. Товбин Л.И. Методика определения случайных погрешностей при непрерывном дозировании насыпных материалов // Механизация

и автоматизация производства. - 1978. - * 8. - С.27-29.

26. Куравлев В.Ф., Каршш Е.Б., Огурцов Ю.М., Товбин Л.И., Фэдик В.В. Весовой дозатор непрерывного действия с аэрогравитационным питателем // Тр. ин-та /МТИПП. - Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышлен ности. -М., 1978. - С.59-63.

- 43 -

27. Товбин Jl.И. Влияние грузоприеыных устройств при непре-зном взвешивании и дозировании сыпучих материалов // Мехакиза-i и автоматизация производства. - 1979. - а 7. - С.6-8.

28. Маршалхин Г.А., Товбин Л.И., Пашшев В.Г., Горбатей-Л.Т. Расчет трубчатых дозаторов для драже // Хлебопекарная и гдитерская промышленность. - 1979. - # 7. - С.23-25.

29. Карпин Е.Б., Никольский А.Б., Товбин Л.И., Прокофь-Е.А. Некоторые проблемы весового непрерывного дозирования ситах материалов // Автоматизация процессов взвешивания а дозяро-¡шя: - Тез.докл. Всесоюзного научно-технического совещания 13-

октября 1981. - Одесса, 1981, ч.П. - С.257-258.

30. Товбин л.И. Характеристики случайных процессов пря нэ-эрывном взвешивании и дозировании сыпучих материалов // Тр. -та /ВНИИЭШ1родмаш. - 1980. - Вып.55. - С.40-44.

31. Товбин Д.И. Повышение точности непрерывного дозирова-я сыпучих материалов // Механизация и автоматизация производив. - 1982. - № 6. - С.19-20.

32. Журавлев В.Ф., Огурцов Ю.М., Товбин Л.И., Седнк В.В., исерян Е.Э. Непрерывное смешивание сыпучих материалов с пошью аэрограватационных транспортеров // Межвузовский сборник учных трудов "Совершенствование механических процессов и тех-логического оборудования пищевых производств". - М., 1980. -172-177.

33. Куравлев З.Ф., Огурцов Ю.М., Товбин Л.И., Федик В.В. именение псевдоожиженного слоя для смешивания сыпучих матераэ-в // Известия вузов. Пищевая технология. - 1982. - й 5. -84-88.

34. Журавлев В.Ф., Огурцов Ю.М.,-Товбин Л.И., Федик В.В., рняева М.П. Смешивание и самосортироваяие снпучах нагеряаяов псевдоакиженном состоянии // Масло-жировая промыотекиость. -

1983.,- * I. - С.17-19.

35. Товбин Л.И., Огурцов Ю.М., Рязанов О.В., Круглак В.И., Гсдубчикова Г.Е. Влияние динамических характеристик непраравнодействующих смесителей на оценку работы дозаторов // Пути совер шенствования технологических процессов и оборудования для произ водства, хранения и транспортировки производства продуктов пита ния: Тез.докл.Всесоюзн.научн.конф. 21-31 мая 1984 г. -М., 1984 - С.202.

36. ;куравлев В.Ф., Огурцов Ю.М., Товбин Л.И., Федик В.В., Черняева 1,1.П. Смешивание и самосортирование сыпучих зерновых компонентов в псевдоожиженном состоянии // Пути совершенствовш технологических процессов и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания: Тез.докл.Всесоюзн. конф. 21-31 мая 1984 г. - М., 1984. - С.209.

37. Товбин Л.И., Алексеев Г.Ф. Оценка погрешности отбора проб при непрерывном дозировании сыпучих материалов // Пути совершенствования технологических процессов и оборудования для п; изводства, хранения и транспортировки продуктов питания: Тез. докл.Всесоюзн.конф. 21-31 мая 1984 г. - М., 1984. - С.212-213.

38. Товбин Л.И., Рязанов О.В., Круглик В.И., Огурцов Ю.М. Переходные процессы весовых дозаторов для сыпучих материалов с регулированием производительности скоростью ленты конвейера // Тр.ин-та /ВНИИЖИПродмаш. 1984. - Вып.61. - С.62-68.

39. 5£уравлев В.Ф., Огурцов Ю.М., Товбин Л.И., Федик В.В. Смешивание сыпучих компонентов в псевдоожиженном состоянии // Труды ин-та /ВНИИЭКШродмаш. 1984. - Вып.61. - С.93-102.

40. Лихцер А.И., Карпин Е.Б., Товбин Л.И. Влияние возмуще ний на динамику автоматических весовых дозаторов для АПК: Тез, дохл.Всесоюзн.научн.конф. - Одесса^9-11 октября 1985 г. - 1981 ч.1. - С.58.

41. Нуравлев В.Ф., Черняева М.П., Огурцов Ю.М., Товбин Л.И., едик в.В. Сепарирование и смешивание сыпучих зерновых компонен-ов в псевдоожиженном состоянии // Новое в технике и технологии ищевых производств Межвузовский сб.научных трудов. - М.,1985.

С.85-93.

42. Брежнев Б.П., Круглик В.И., Рязанов О.В., Товбин Л.И. есовие дозаторы непрерывного дейсгзия // Цукомодьно-алевягорная I комбикормовая промышленность. - 1986. - й 10. - С.20-22.

43. Круглик В.И., Ковальская И.В., Тимокин С.Е., Товбин Л.И. ¡татисгический анализ содержания витаминов в комбикормах при ункциокировании систем управления // Научные основу витаминного [итания сельскохозяйственных животных: Тез.докл.Всесовзн.симпо-шума, Юрмала, 17-19 марта 1987 г. - Рига, 1987. - C.II6-II8.

44. Черняева М.П., Товбин Л.И. Стохастическая модель процес-га расслоения зерновой смеси при вибропневматическом сепарировали // разработка и совершенствование технологических процессов, <ашин и оборудования для производства, хранения и транспортиров-си продуктов питания: Тез.докл.Всесовзн.научн.конф., секции У1, га, УШ. - M.: 1987. - С.78-79.

45. Круглик В.И., Рязанов О.В., Товбин Л.И. Непрерывное дозирование компонентов комбикормов // Разработка и совершенствование технологических процессов, машин и оборудования для производства, хранения и транспортировки продуктов питания: Тез.докл. Всесовзн.научн.конф,, секции УТ,Ш,УШ. - M.: 1987. - С.94-95.

46. Круглик В.И., Ковальская И.В., Тимонин С.Е., Товбин Л.И. Статистический анализ качества функционирования автоматических систем многокомпонентного дозирования производства комбикормов

// Совершенствование техники и технологии производства комбикормов /Труды ВНПО "Комбикорм". - Вып.30. - М., 1987. - С.91-98.

- 46 -Авторские свидетельства

47. A.C. 367347 СССР МКИ ü Ol d 11/04. Конвейерные весы /Соколов А.Я., Карпин Е.Б., Товбин Л.И. (СОСР). - 2. е.; ил.

48. A.C. 462088 СССР МКИ с 01 ь- 11/08. Весовой дозатор непрерывного действия для порошкообразных материалов Дуравлев В.< Карпин Е.Б., Огурцов Ю.М., Товбин Л.И., Федик В.В. (СССР). -

2 е.; ил.

49. A.C. 794901 СССР МКИ3 В Ol F 13/02. Устройство для смешивания сыпучих материалов /Егисерян Е.Э., Куравлев В.Ф., Огурцов Ю.М., Товбин Л.И., Федик В.В. (СССР). - 3 е.; ил.

50. A.C. 1143452 СССР МКИ3 B0I 13/02. Устройство для смешивания сыпучих материалов /Куравлев В.Ф., Огурцов Ю.М., Товбин Л.И., Федик В.В. СССР. - 3 е.; ил.

51. A.C. I5I6792 СССР, МКИ3 ч 01 с 13/00. Способ весового дозирования сыпучих материалов и дозатор сыпучих материалов: /Алексеев Г.Ф., Ивкин E.H., Рузаков С.Д., Товбин Л.И., Шорбан М.В. (СССР). - 5 е.; ил.

52. Товбин Л.И., Огурцов Ю.М., Черняева М.П., Круглик В.И. Рязанов О.В., Егисерян Е.Э. Весоизмерительное устройство дозатора сыпучих продуктов. Положительное решение Госкомизобретений от 24.02.89 по заявке на A.C. * 435284/10 от 30.12.87.