автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Обоснование нового способа измерения расхода измельченных сочных кормов и разработка электрооборудования пастоприготовителя

(

Украинская ордена Трудового Красного Знамени сельскохозяйственная академия

На правах рукописи

fQ-i^" ДАЦЙШКН ВЛАДИМИР АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ НОВОГО СПОСОБА ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ СО'ЙШ КОН.ЮВ И РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРООГОРУДОВШН ПАСТОПРИГОТОВИТЕЛЯ

Специальность 05.2CU02 - электрификация

сельскохозяйственного производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев - 1992

Работа выполнена в Украинском научно-иссладсщательс!.ш

институте механизации и электрификации сельского хозяйства (УШШЭСХ)

Научный руководитель - кандидат технических наук, старший научный сотрудник Н.А.КОРЧШШЯ

Сфдциалыше оппоненты: доктор технических наук, профессор В.И. СЕНЬКО

кандидат технических, наук.доиеит

чЕгеинскии л.с.

Ведущая организация - Украинский центр испытания техники (УкрЦИТ)

Защита диссертации состоится "-й?"//г'^-Л 1992 г. в .часов на заседании специализированного совета К120.71.02 в Украинской ордена Трудового .Красного Знамеш сельскохозяйственной академии (корпус О, ауи.- ория 26)

ПросьОа принять участие в оОсуждашш диссертации при защита или шслать Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, по адресу: 252041, Киеа-41, Голосоево, ул.Героев ООорош, 15, секретариат специализированны.-: совотов.

С дассертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета К120.71.02 кандидат технических наук, доцент

4

Л.П.ТИ1ЕНК0

(ОЕШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

""—-актуальность темы. в настоящее время в промышленном свиноводства широкое распространение получает приготовление на базе концвнтратного рациона высокоэффективной смеси с добавлением измельченных до пастообразного состояния ссшо-зеленых кортов. Однако использование этих компонентов в составе корчосмесей су-ществупцими технологиями кормопроизводства не предусмотрено и затруднено отсутствием технических средств для их соответствующего приготовления и дозированного ввода, в том числе недостаточным функциональным и качественным уровнем электрооборудования измельчителей-пастоприготовителей.

Для полного использования их потенциальных технико-энергетических возможностей необходима отвечащая их висо1ссму технологическому уровню система автоматизированного электрооборудования, сбеспечиващая не только оптимизацию процесса измельчения, но и дозированный ввод пасты в кормосмеси, минуя промежуточные дозаторы.

Решение этой задачи требует реализации новых подходов к традиционным вопросам выбора стратегии управления процессом измельчания, оптимизации структуры' и параметров электрооборудования пастоприготовителя, а также обоснования нового способа и разработки устройства для измерения одного из взкнейших в гармсприготоатении технологического параметра - массового расхода измельченных кормов в непрерывном потока.

цель и задачи исследовании. Целью диссертационной работы является обоснование нового способа измерения расхода измельченных сочных кортов и разработка электрооборудования пастопртптото-вителя, обеспечивающего повышение производительности и снижение удельной энергоемкости пвстоприготовления, а также автоматический учет и дозирование пасты.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать энергетические и технологические характеристики пастоприготовителя, разработать алгоритм аналитического конструирования регулируемого электропривода питателя и оптимизировать ого структуру и параметры.

2. Обосновать новый способ измерения массового расхода из-мельчешшх сочно-зеленых кормов в непрерывном потока и разработать алгоритм измерения расхода пасты.

3. Оптимизировать параметры и конструкцию СВЧ-расходрмера пасти, исследовать его функциональные и метрологичаскиа характеристики.

4. Разработать систему электрооборудования пастоприготовиталя, обаспечиьаодую контроль и стабилизацию на оптимальных уровнях его технологических, и энергетических параметров.

5. Провести технико-экономическую оценку результатов исследований.

рб1дкт исследовании. Обьектом исследований является технологический процесс пастоприготовления и электрооборудование пастопри-готоЕИтеля ПП-Ф-5 с СВЧ-расходомаром намельченных сочных кормов.

методы исследовании. Поставленные задачи решались мотодоми аналитического конструирования оптимальных управляющих устройств статистической данэмлки и исследования на ПЭШ математических моделей альтернативных структур регулируемого электропривода. Разработка нового способа измерения массового расхода измельченных кормов проведена путем теоретического обоснования алгоритма измерения и физического моделирования взаимосвязей входящих в него параметров. Анализ и обработка результатов экспериментальных исследований осуществлялась с использованием вероятностно-статистических мэтодо;-. .

научная н^^'-цна. Теоретически и экспериментально обосован новый способ измерения массового расхода измельченных кормов в непрерывном потока. Разработана методика оптимизации и обоснованы параметры СВЧ-расходомера измельченных сочных кормов. На способ изморения расхода измельченных сочных кормов и устройство СВЧ-расходомера получено авторское свидетельство № 1642240.

Разработан и реализован на ПЭВМ алгоритм аналитического конструирования регулируемого электропривода питателя пастоприготовиталя, оптимизированы его структура и параметры.

практическая ценность. Разработан комплект электрооборудования пастоприготовителя с СВЧ-расходомером пасты, обеспачивапций увеличение его производительности на 15...25 % , снижение удельной энергоемкости пастоприготовления на 10... 15 у. , а также дозированную выдачу пасты с погрешностью на болае 5 х и оперативным программированием задания дозы.

реализация результатов исследовании. Разработанный комплект электрооборудования пастоприготовителя ПП-Ф-5 внедрен в кормоцехе совхоза "Журавский" Черниговской области.

Результаты исследований переданы НПО "ВНИКживмаш" для исполь-

зевания при разработке прогрессивных технологий в швотноводстве И КОрМОПрОИЗЕОДСТВв.

апровлция работы. Основные положения и результаты исследований диссертации доложены, обсуждены и одобрены на Всесоюзных научно-технических конференциях:"Интенсификация перестройки и внедрения новых технологий в кормопроизводства" (г.Вильнюс, 1986 ); "Методы и технические средства испытания сельскохозяйственной техники" (п.Привольский, 1988 г.); "Автоматизация производства и управления в перерабатывающей промышленности Госпгропрсмс СССР" (г.Одесса, 1989 г.); "Методы и средства неразрушащего контроля немагнитных и паэлоктропроводных материалов" (г.Яромча, 1990 г.); научно-технической конференции ВНИИПТИМЭСХ (г.Зерноград, 1989г.).

публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 10 работ общим объемом 1,5 печатных листов, в том числе одно авторское свидетельство.

объем н структура работы.. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы из 152 наименований и приложений. Общий обьем-203 стр.,таблиц-2, рисунков-52, приложениЯ-7.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ посвящено обоснованию актуальности решаемых задач и краткому изложению основных аспектов работы.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИЗЖЛЬ-ЧЕНГД КОНЮВ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Наукой и практикой установлено, что использовашо для кормлегаш свиней измельченных сочно-зеленых кормов значительно улучшает биологическую ценность кормо-смесей и сокращает расход концкормов в среднем на 35...40 °л. Однако их широкое и эффективное применение в структуре рационов сдерживается отсутствием достаточного количества и типажа технических средств, позволяющих измельчать сочно-зелонке icopwa до пастообразного состояния и обеспечивапцих ввод пасты в уя:е существующие и разрабатываемые лиши приготовления кормосмесей.

Требуемые в условиях стационарной раздачи влакшве кортосмесей однородность и фракционный состав пасты из корюплодов и золеной массы (более 80 X частиц не превышают 2...5 мм ) обеспечивает двухступенчатый пастоприготовитоль ПП-Ф-5 с установлешюй мощностью электроприводов 90,2 кВт. Однако из-за высокой неравномерюс-ти загрузки измельчащих агрегатов и их электроприводов в производственных условиях не удается полностью реализовать его потенциальные возможности по производительности и удельной энергсемсости.

Выявленные тенденции развития электрооборудования современных измельчителей кормов и их аналогов в промышленности свидетельствуют об отсутствии приемлемой системы электрооборудования, способной обеспечить требуемиа рехамы пастоприготовлания. Положительный опыт по разработке регулируемых электроприводов и систем автоматического управления загрузкой измельчителей кормов, нашедший отражение в работах Мартыненко И.И., Мишина В.И., Мусгаа A.M., Славина И.В., Сыроватки И.В. и других авторов, показывает, что решение этой задачи возможно путем использования для обеспечения требуемых режимов сагрузки пзмельчапцих агрегатов регулируемого электропривода собственного загрузочного устройства измельчителя. При этом необходимо реализовать взаимосвязанное регулирование выходных энерге-тичаглсих и технологических параметров пастоприготовителя. Однако разработка таких систем управления в корлоприготовлении сдерживается недостатком датчиков для контроля регулируемых параметров и прежде всего отсутствием расходомеров измельченных кормов в непрерывном потоке.

Наиболее перспективным для их построения, как показал анализ, является СВЧ-метод измерения, который в наибольшей степени может обеспечить одновременно широкие функциональные возможности и удовлетворится^ v г- метрологические характеристики расходомера, наряду с приемл^эй сложностью как устройства, так и его эксплуатации в сельскохозяйственном производстве.

В связи с этим в работе решается задача: на основании аналитического расчета и моделирования на ПЭВМ теоретически обосновать оптимальную структуру и параметры регулируемого электропривода питателя пастоприготовителя и разработать для его практической реализации новый способ и устройство измерения массового расхода измельченных сочно-зеленых кормов в непрерывном потоке, одновременно обеспечивающее интегральный учат произведенной пасты с целью ее дозированной выдачи.

АНАЛИТИЧЕСКОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕГУЛИРУЕМОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПЛСГОПРИЮТОВМТЕЛЯ. Экспериментально установленные оптимальные реши^ пастоприготовлегия заключаются в подцержашга загрузки в пределах 6,0±0,2 т/ч для зеленой массы и 8,0±0,3 т/ч для корнеплодов при снижении ее неравномерности по крайней'меро до 20 % по коэффициенту вариации. Трудность обеспечения таких условий состоит не толы» в значительно большей неравномерности выдачи сочно-зеленых ¡сортов существупдими питателями, но и в особс.' ^поцифике технологического процесса пастоприготовления, хврактернзунцагося сложной

- О -

данамисоЯ перераспределения потока корма при его двухступенчатом измельчеши. Построение алгоритма аналитического конмруирования регулируемого электропривода пастоприготовителя, работающего в Taiaix условиях, основано на методе самосопряженных операторов, в сочетании с принципом минимальной сложности обеспечивающего универсальный подход к синтезу оптимальных характеристик в класса линейных систем при стационаршх случайных воздействиях.

Прежде всего получена математическая модель пастаприготови-толя. Она включает вероятностные модели нагрузки рабочих органов первой и второй ступеней измельчения и их электроприводов, аналитически формализованные экспоненциально-косинусными коррэляционнн-ми функциями rxco и R <х> следующего вида:

R^t> = Dz exp f-O.S|Tp cos l,0t , (1)

R£Ct> = Da exp C-0,1 |Tp cos l.Ox , (2)

с равномерными Функциями распределе1шя плотности вероятности их параметров затухания а1 , аг :

а*0 з , при 0,2 < az <о,о

о , вне этого интервала

(3)

vja.a'j =

л л а

, при о.оз < а3 i o.is о , ше этого интервала

(4)

Случайные внешние и внутренние возмущения аддитивного характера обобщены единым случайным сигналом кисо = о,1пх с равномершм в полосе пропускания системы спектром дисперсии и ввиду ее линейности сосредоточены на входе динамической модели пастоприготовитолл, как объект управления идентифицированного апериодическим звеном второго порядка с чистым запаздыванием тэ :

ехр С-1,0рЗ

иср3 ~ ■ со;~5р * со,1Р * и • (5)

С учетом установленного, стратегию управления процессе!! пас-топрнготовлештя наиболее целесообразно строить на непрерывном контроле выходных параметров измельчающих агрегатов и стабилизации их регулируемым электроприводом шнекового питателя пастоприготовителя.

Осногаюй ого задачей в таких условиях является минимизация дисперсии ошибки стабилизации расхода выходного потока пасты при поддержании производительности пастоприготовителя на устоновлшпшх

оптимальных уровнях, что, в свою очередь, приводит также к стабилизации нагрузки электроприводов измельчающих агрегатов Это позволяет наряду с обеспечением оптимальной производительности пасто-приготовителя перераспределить значительную долю динамических нагрузок с мощных электроприводов измэльчащих агрегатов на менее энергоемкий привод питателя. Таким образом одновременно повышается производительность и снижается удельная энергоемкость пастоприго-товления.

В то ко время наличие в обьектв управления звенэ чистого запаздывания существенно усложняет эту задачу, поскольку в таких условиях возможно в определенной мере уменьшить лишь ту часть дисперсии случайных отклонений стабилизируемого расхода пасты, которая выделяется на частотах нижа граничной частоты системы шо= тс/Од Поэтому случайная нигрузка к^со второй ступени измельчения, содержащей запаздывание, разделяется на низкочастотную составляющую «т№, компенсация которой доступна по быстродействию системе стабилизации, и высокочастотную помеху я^ср, требупцую подавления.

В качестве главного критерия оптимизации регулируемого электропривода при его аналитическом конструировании принят минимум дисперсии ошибки стабилизации расхода выходного потока пасты.

Для систем .пябилизации выходных параметров объектов с запаздыванием снача:"": замкнутая структура через уравнение связи приводится к эквивалентной разомкнутой схема с последовательно соединенными объектом регулирования и корректирупцим йлемон-том Ь'^срз. Посла чего, путем решения (при выбранном значении параметра сложности А.) вариационной задачи отыскания экстремали функционала:

- JJCk*i + \ НСк*3 , (6)

т.е. обеспечения минимума функционалу JI<к*> дисперсии абсолютной ошибки стабилизации о и одновременно минимальной сложности отно-

к

снтально функционала сложности хек > , определяется оптимальный оператор в вида импульсной переходной функции к"сх> эквивалентного 1сорректирущег'о элемента:

п

к"СО = ^Г В1 ехр СР1у> , (7)

где В1>Р1 -расчетные коэффициенты.

В частотной области л*си соответствует передаточная функция и^срз, которзя обуславливает передаточную функцию ^^рз искомого оптимального регулятора:

V СрЗ

I; (р) =---2--------. (8)

1-1/ <р> V <р} е о

Далее, подставляя м*си в функционал (6>, приведенный с учетом исходных для пастоприготовителя условий к виду: 00 00 00 00

JI<h*>^ | ^ст-о^осо^ос-смое/т; - /¡"со^т ^ я^ст-о+т^ско^о +

| (¡*(1)сЛ п'т<С1-03 + ] к"<0М0

О)

после ряда аналитичесгагх преобразований получаем выражение для расчета дисперкги ошибки стабилизаци оЕ в оптгоетзировшшой исходной замкнутой системе.

Для двухконтурной конфигурации регулируемого электропргоода с рис. 1> оно получено в виде однозначной зависимости дисперсии ошибки стабилизации расхода пасты »£ от параметров динамичегасой модели пастопрнготог.ителп (га.гг»ка»кг»тэ:> и параметров вероятностных моделей его случетных нагрузкок (от, а^, рт>:

В ехрс-а 1 3 Г {---------(Я С - р.С - 0 3> соя-р -г -

'£ -¿Г •

>

- са з - + Ос)

т 1

V ' в в в в

г\ > ---£-1— ♦ г\--3.-А-

ря + г>1

* =3

где с

Т - г

т - т

а г

+ т

а + т

т я

<а*т г:>г<рг са +т Г:>г+рг

т а >т т я гт

са +г са_ +т

ГСП ' !Т! гг. г ' ГТ,

(10)

, (11)

к к п

а я тп

к

КС13

I/ (рУ га

V СрУ гх

Г о * 1

ДТ

рс

к ссж

г т п

К е а

ГаР + 1

Рис. 1. Структурная схема оптимизированного двухконтурного регулируемого электропривода питателя пастоприго-товителя

К

кг'

"с3

X»,

\ __гй---

V \

Ч

0.4

<Хг

ое

ЯЛА

У п

'¿1

'£2

Рис.2. Сравнение ь адекватных условиях нагрузки

Щ =0,05; Ц «=0 =1; О = 1; О -0,8; К С0)=0,1) Я 'I ' й х «у и

эффективности одно- и двухконтуршй систем в полоса частот случайной нагрузки кг(т): 1 - одноконтурная; 2 - двухконтурная; 3 - повышенна качества стабилизации.

о

0.2

Аналогичные расчеты проведены для альтернативной одноконтурной конфигурации регулируемого электропривода.

Исследованием на ПЭВМ полученных зависимостей установлен характер их поведения в пространстве параметров оОьекта регулирования и его случайных нагрузок в диапазонах вариаций, характерных для пастоприготовителя. При сравнении в адекватных условиях одно-и двухконтурной систем выигрыш по качеству стабилизации в последней составляет 3...7 раз срис. 2>. В наиболее вероятном для пастоприготовителя амплитудно-частотном диапазоне случайных нагрузок двухконтурный регулируемый электропривод питателя способен обеспечить не менее чем трехкратное снижение дисперсии стабилизируемых выходных параметров: расхода паста и токов нагрузки электроприводов кзмельчатцих агрегатов.

Однако для успешной практической реализации установлении о преимущества необходим высокочувствительный двтчик, способный контролировать массовый расход пасты ча выходе из пастоприготовителя.

ОБОСНОВАНИЕ МИКРОВОЛНОВОГО СПОСОБА ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ИЗМЕЛЬЧЕННЫХ КОШОВ. Ввиду отсутствия приемлемого расходомера в диссертации теоретически и экспериментально обоснован новый микроволновый способ измерения массового расхода измельчэннх сочно-зеленых кормов в непрерывном потоке, зещищенннй авторским свидетельством на изобретение № 1642240.

Сущность способа состоит в следущем. При зондировании измельчённого сочно-зеленого корма во взвешенном состоянии в свободном пространстве электромагнитными СВЧ-волнами ослабление излученной энергии в корме определяется в основном содержащейся в нем влагой. Это физически обусловлено превалированием в СВЧ-диапазоно диэлектрических потерь во влаге. Поэтому масса влаги , содержащаяся в зондируемом оценочном обьемэ потока корма, определяется по ослаблению излученной СВЧ-энергии, которое вычисляется путем непрерывного контроля мощностей излученного рц, обрзтноотраженного р0

и прошедшего Рпр СВЧ-излучзний:

р - р

м. = к. —-2— . (13)

ь 6 р

пр

Одновременно, для исключения влияния на результат измерения соотношения влаги и сухого вещества в корт.«, дополнительно шмтро-лируется его влажность V. Для этого используется метод отраженной СВЧ-мощности в сочетании с многопараметрическим принципом раз дело-шш информативного сигнала и помех. По частотам СВЧ-излучений ком-

пенсируется изменение плотности потока , а по углам его зондирования-колебания шероховатости отражающей поверхности. При этом первая частота Г2 выбрана в длинноволновой области, где максимальная чувствительность метода отраженной мощности к влажности и меньшая к плотности и шероховатости, а вторая частота Гг из противоположных условий выбрана в коропсоволновой области СВЧ-диапазона. Влажность измельченного корма контролируется по разности обратных потерь мощности СВЧ-излучений на этих частотах:

V = к.

- 1е

(14)

и1 иг

Зная массу влаги мь , содержащуюся в оценочном обьеме потока корма, и его влажность V , можно однозначно определить по их соотношению массу сочного корма мк в нем:

М = - . (15)

к V

Скорость потока измельчение"о корма контролируется измерением доплеровского смещения частоты отраженной волны относительно падаицей при зонидровании потока СВЧ-излучениями под острым углом ац к направлению движения:

и = к

з- ю

см а

(16)

Полученные массовый расход

параметры позволяют бесконтактно контролировать О измельченного корма в непрерывном потоке:

км V

Результаты СВЧ-излучений с

(17)

экспериментального моделирования взаимодействия измельченными кормами подтвердили правильность использованных при обосновании микроволнового способа измерения расхода теоретических предпосылок и позволили установить неизвестные коэффициенты (кь , ку , к ), характеризующие взаимосвязи интегральных параметров СВЧ-излучений и контролируемых характеристик 1сорма.

■ Для реализации в полной мере преимуществ предложенного способа измерения, путем физического моделирования установлены его оптимальные параметры. Основная задача заключалась в определени частот, где обеспечивается наилучшее разделение информативных сигналов и помах щи наименьшем влиянии нелинейности их взаимосвязей.

Анализ получегс-шх частотных характеристик (рис. 3) с учетом

Рис.3. Зависимость суммарных потерь СВЧ-жярости от частоты излучения: 1-для корнеплодов (ь-р=550 кг-м-3), 2-для силоса и зеленой массы (^р=200 кгм-9), 3- для соло-_ (^Р^бО кг-м-1), 4-зона оптимальных частот____

Рис.4. Функциональная схема СВЧ-рясходомарч измельчешшх сочных кормов: 1 - первый СВЧ - генератор; 2, 14 - направленные отватштвли; 3 - делитель мощности; 4,5,16,18 - ферритовые циркуля торы; 17 - смеситель; 6, 7, 11, 12, 15, 19- детекторные секции; 8, 9, 10. 21 - антенны; 13 - второй СВЧ - генератор 22, 23, 24, 25, 26, 27 - усилители постоянного тока; 20 - доплеровский усилитель; 28 -вычислительный блок

заданных технологических условий и существующих технических ограничений позволил установить, что оптимальная частота для измерения массы содержащейся в сочно-зеленых кормах влаги находится в полосе 2,5...3,5 ГТц, и по конструктивным соображениям первая рабочая частота принята г = 3 ГТц. Наиболее чувствительной полосой для доплеровского измерителя скорости, совмещенного с каналом двухчастотного влагомера, является верхняя часть СВЧ-диапазона, и вторая рабочая частота принята г = 24 ГГц. Мощности СВЧ-излучений установлены на уровне 100 мВт и 50 мВт соответственно для первой и второй частот. Оптимальный угол зондирования потока корма допле-ровским радаром находится в пределах а^ = 40°± 5°•

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ, РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПАСТОПРИГОТОВИТЕЛЯ. Техническая реализация микроволнового способа измерения расхода осуществлена в соответствии с разработанным алгоритмом путем аппаратурного обеспечения двухчастотного зондирования контролируемого потока корма СВЧ-излучениями по нормали и под острым углом . направлению его .движения с непрерывной регистрацией амплитудно-частотных изменений их параметров.

Функционально СВЧ-расходомер состоит (рис. 4) из трех измерительных каналов: измерителя массы влаги, содержащего элементы: 1,2,3,4,7,8,9,11,12,22,23,27; двухчастотного влагомера, включающего элементы: 1,2,3,5,6,10,13,14,15,16,18,19,21,24,25,26 и доплеровского измерителя скорости потока корма, собранного на элементах: 13,14,16,17,18,20,21, сигналы которых обрабатываются согласно установленным функциям преобразовшшя в специально разработанном вычислительном блоке 28, в котором наряду с цифровой регистрацией интегрального расхода и аналоговым выходом сигнала мгновенного расхода предусмотрено клавиатурное программирование задания дозы учтенного корма с выдачей после ее накопления управляющего сигнала.

Результаты испытания СВЧ-расходомера измельченных сочно-зеленых кормов во Всесоюзном НИИ по испытанию машин и оборудования для животноводства и кормопроизводства свидетельствуют, что относительная погрешность измерения массового расхода кормов на превышает Э...7 х в динамическом диапазоне 1,5...18 т'ч.

Таким образом, разработанный СВЧ-расходомер отвечает функциональным и метрологическим требовашшм реализации двухконтурного регулируемого электропривода питателя пастоприготовителя, и позволяет не только контролировать его производительность, но и управлять дозированным вводом пасты в кормосмеси, минуя промежуточные дозаторы.

Регулируемый электропривод питателя пастоприготовителя реализован на базе серийного тиристорного электропривода постоянного тока типоразмера ЭТ1Е2-25, который обеспечивает при постоянном моменте на валу плавное регулирование частоты вращения в диапазоне 30... 1500 об^мин. путем изменения напряжения задания. При этом полностью использован серийный блок управления с той разницей, что его контур регулирования скорости превращен ео внутренний контур стабилизации тока электропривода перЕой ступени измельчения с датчиком тока в цепи обратной связи (рис.5) и добазлан охваченный в обратной связи СВЧ-расходомэром наружный контур стабилизации расхода выходного потока пасты, на вход которого вынесен задатчик производительности. Кроме того, для упрощения технической реализации и практической эксплуатации регулируемого электропривода питателя пастоприготовителя аналитически синтезированные оптимальные регуляторы V ср> и аппроксимированы квьзиоптимальными типовыми Ш-регулятораки, для которых рассчитаны настроечные зависимости. Как показало моделирование на ПЭН.1, дисперсия ошибки стабилизации при этом возрастает незначительно и квазиопгимальиая система обеспечивает не менее чем двухкратное ее снижение.

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ТЫШИКО-ЭКОНСШЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПАСТОПРИГОТОВИТЕЛЯ. Производственные испытания разработанной системы электрооборудования проведены в совхозе "Журазский" Варвинаюго района Черниговской области. Оценивались: производительность и удельная энергоемкость пастоприготовления, динамическая точность стабилизации расхода выходного потока пасты и токов нагрузки электроприводов измельчащих агрегатов, качество переходных поцессов в системе стабилизации, а также точность учета и дозированной выдачи пасты. Испытания подтвердили достаточно высокое качество разработанного для пастоприготовителя ПП-Ф-5 электрооборудования, способного обеспечить (рис. 6) стабилизацию на заданных урошях расхода пасты и токов нагруз'ги электроприводов с неравномерностью на более 15 % по коэффициенту вариации. Это позволило повысить на 15...25 •/. производительность и соответственно синить на 10... 15 х удельную энергоемкость постоприготовл-зшш.

Погрешность интегрального учата пасты в наиболее вероятном технологическом диапазоне накопления ео дозы 1...3 т на прагисила 5 % ,что обеспечивает требуемую по технологии точность дозирования.

Расчетная вероятность безотказной работы рэзработпшого электрооборуцованпя-О,91. Годовой экономический эфХект от применения одного комплекта-1245 руб., срок окупаамости-0,62 года.

Рип.5. Функциональная схема двухконтурного регул!фуемого электропривода пастоприготовителя: ЗП-задотчик производительности; РШ-регулятор нарулмого конура; РВК-регулятор внутреннего контура; ТБ-тиристсрный блок; СОТ-система ограничения тока; РС-расходомер; ДТ-датчик тока.

+

+ \ 3 +

*____ V ...»...... V

V

О 02 0.4 0.0 /54Д*' 1

л,--

Рис.6. Зависимости дисперсии расхода потока пасти из зеленой масси от спектрального состава нагрузки: 1 - расчетная; 2 - экспериментальная с регулированием; 3 - экспериментальная без регулирования.

ОБШИЕ ВЫВОДЫ

1. Известные результаты исследований и существующие на практике системы электрооборудования не удовлетворяют возросшим требованиям к автоматическому управлению процессом измельчения во многоступенчатых измельчителях сочно-зеленых кормов, что не позволяет эффективно использовать потенциальные возможности пастощзиготовите-ля ПП-Ф-5 в части достижения максимальной производительности и оптимальной удельной энергоемкости приготовления пасты.

Главным сдерживающим фактором при этом является отсутствие расходомера сочно-зеленых кортов, позволяющего с требуемой для технологических процессов точностью измерять в потоке мгновенный и интегральный расходы.

2. Исследования режимов работы электропривода пастзлриготови-теля ПП-Ф-5 псказа.пи, что оптимальная по критерии минимума удельной энергоемкости производительность составляет: для кормовой свеклы - 8,0 ± 0,3 т/ч, для зеленой мрссы - 6,0 ± 0,2 т/ч, для кукурузного силоса - 3,5 ± 0,2 т/ч.

Вероятностные модели нагрузки измельчающих агрегатов и их электроприводов представлены экатсиенциально-косинуснымк корреляционными функциями со следующими параметрами: ат= 0,5 ± 0,3 рад"1, a0,1 ± 0,05 рад_х,рг= Рй= 1 рад/с. Дисперсия случайных нагрузок приходится в основном на диапазон частот О,5...1,5 рад/с.

3. Разработан и реализован на ГОШ алгоритм аналитического конструирования регулируемого электропривода пастоприготовителя, позволяющий оптимизировать его структуру и параметры. Установлено, что при заданных параметрам случайных нагрузок одноконтурная система регулируемого электропривода не обеспечивает снижения дисперсии расхода потока пасты и тока электроприводов измельчающих агрегатов, а двухконтурная система позволяет уменьшить ее в 2...3 раза.

4. Обоснован новый ¡мжроволновнй способ и устройство для измерения расхода измельченных сочных кортов в потоке, основанные на непрерывном измерении величин ослабления СВЧ-мощности в потоке корма, обратных потерь СВЧ-мощности и доплэровского сдвига частот зондирующих поток микрозолновых излучений, характеризующих соответственно массу влага, содержащуюся в оценочном обьеме потока корма, его влошость и скорость движения. Преобразованные по разработанному алгоритму указанные сигналы определяют массошй расход корма. На способ и устройство получено авторское свидетельство N "1С12240.

5. Разработана методика инженерного расчета СВЧ-расходомера, ептймизироввш его основные параметры. Установлено, что оптимальны»

частоты расхо омара сочных кормов составляют tx= 3 ГГц и í = 24 ГГц, мощности СВЧ-ганераторов равны Рх= 100 мВт, Ра= 50 мВт ,а угол зондирования потока корма допларовским радаром ad = 40°± 5*.

6. Исследования разработанного СВЧ-расходомера показали, что погрешность измерения расхода измельченных сочных кормов в непрерывном потоке не пре чшает 3___7 % в динамическом диапазоне измерения производительности О...4 кг/с.

7. Производственная проверка разработанной системы электрооборудования пастоприготовителя показала ее высокую эффективность при приготовлении и дозировании пастообразных кормов. Благодаря стабилизации нагрузки электроприводов на оптимальном уровне достигнуто повышение средней производительности пастоприготовителя на 15...25% и снижете удельной энергоемкости приготовления пасты на 10... 15 % . Погрешность дозированной выдачи пасты не превышает 5 X в диапазоне учета интегрального расхода 1...3 т.

8. Расчетный годовой экономический эффект от внедрения одного разработанного комплекта электрооборудования пастоприготовителя составляет 509 руб.,а с учетом обеспечения дозированной выдачи пасты достигает 1245 руб. при срока окупаемости оборудования 0.62 года.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Корчемный H.A., Дацишин В.А. Обоснование микроволнового способа измерения расхода измельченных сочных кормов // Механизация и электрификация сельского хозяйства - К.: "Урожай", 1S89, вып.69, с.90-96.

2. Корчемный H.A., Дацишин В.А. Оптимизация параметров регулируемого электропривода пастоприготовителя // Создание высокопроизводительных средств механизации в животноводстве - Зерногрзд: ВНШТИМЭСХ, 1990, с. 145-143.

3. Корчемный H.A., Дацишин В.А. Алгоритм синтеза систем автоавтоматического регулирования для измельчителей кормов // Механизация и электрификация сельского хозяйства - К.: "Урожай", 1992, вып.75, с.28-33.

4. A.c. СССР N" 1642240, GOl Fl/66. Способ измерения расхода измельченных сочно-зеленых кормов и устройство для его осуществления / Н.А.Корчемный, В.А.Дацишин и др./ Бюл. N'14 ,1991.

5. Корчемный H.A., Дацишин В.А. Разработка и исследование математической модели регулируемого электропривода // Механизация и автоматизация технологических процессов в ЛПК:Тез.докл. Всесоюзной научно-практической конференции, 10...12 октября 1989 г.,г.Новосибирск, 1989, С. 54-55.

6. Корчемный H.A., Дацишин В.А. Технологические предпосылки разработки системы электрооборудования пастоприготовителя ПП-Ф-в// Тез.докл. Всесоюзной научно-технической конференции по современным проблемам земледельческой механики, 20...22 июля 1S89 г., г.Мали-тополь, с.135.

7. Корчемный H.A., Дацишин В.А. Микроволновый способ измаре-Ш1я расхода сочных корпов в непрерывном потоке // Интенсификация перестройки и внедрения новых технологий в кормопроизводстве: Тез. докл. научно-тех1шч9ской конференции, 21.. .22 августа 1986 г., г.Вильнюс, с.111-112.

8. Корчемный H.A., Двциямн В.А. и др. СЗЧ-расходомар измельченных материалов в потоке // Горная геофизика: Тез.докл.Всесоюзного семинара, 30 октября...2 ноября 1989 г., г.Гелави, 0.И4-115.

9. Корчемный H.A., Дацишин В.А., Ясинецкий В.А. Теоретические предпосылки и экспериментальные исследования определения массы корма в потока '// Тез. докл. научно-технической конференции по методам и техническим средствам, примекяемымпри испытаниях сельскохозяйственной техники, 14.. .16 июня 19® г.,п.Привольный Минской обл., с.95-96.

10. Корчемный H.A. .Дащдшш В.А. Обоснование стратегии стабилизации энергетических режимов электроприводов при случайной нагрузка // Энаргосберегащее электрооборудование для Ami: Тез. докл. Всесоюзной научно-технической конференции, октябрь 1990 г. Москва: Информэлектро, 1990, с. 16.

.. - Af

Подписано в печать 13.05.92. Зак.79. Тир.100 экз.Бесплатно.

Когшровально-мнс.тлтельние бюро РЦВаЯ.Каев-85,гр.Акад.Глушкова, I.