Технические науки/12. Автоматизированные системы управления на производстве

Комендант О. О., доц. Ярощук Л. Д.

Національний технічний університет України «КПІ», Україна

ДОСЛІДЖЕННЯ ЧАСОВОГО УЗГОДЖЕННЯ РОБОТИ АПАРАТІВ У ВИРОБНИЦТВІ МАСТИЛ З КОНТАКТОРОМ

Широке застосування мастил у виробничій сфері та у побуті спрямовує інженерів до розробки нових або удосконалення старих технологій виробництва мастил. При розгляді вже існуючих хіміко ‒ технологічних систем (ХТС) найпершою постає проблема підвищення їх економічної ефективності. Оскільки вказана ХТС передбачає наявність періодично виконуваних операцій, то задачею дослідження є визначення шляхів раціонального використання часу експлуатації обладнання [1].

Процес виробництва мастил на мильних загусниках (рис. 1) має доволі невеликий набір апаратів [2].

Рис. 1. Технологічна схема виробництва мастил на мильних загусниках
з використанням контактора:
1 – контактор; 2 – дозувальний насос; 3 – сировинний приймач; 4 – насос; 5 – реактор;
6 – конденсатор; 7 – гомогенізуючий клапан; 8 – вакуумний насос; 9 – змішувач;
10 – холодильник; 11 – збірник-накопичувач; 12 – установка ГФД; 13 – установка КРВ.

На основі вимог технологічного регламенту авторами було проведено дослідження по часовому узгодженню роботи апаратів і створена відповідна часова діаграма (рис. 2), яка лягає в основу програмного забезпечення по управлінню ХТС [3].

Рис. 2. Часова діаграма для процесу виробництва мастил з використанням контактора

Для практичної реалізації системи управління необхідно врахувати інерційність виконавчих механізмів і регулювальних органів, яка призводить до розмивання чітких границь переходу від стану «увімкнено» до стану «вимкнено» і навпаки.

Стосовно об’єктів керування розрізняють два типи інерційності і пов’язаних з ними запізнюваннями:

- чисте, або транспортне – час від моменту нанесення на об’єкт збурювального діяння до початку зміни регульованої змінної;

- перехідне, або ємнісне – запізнювання, що залежить від теплових, гідравлічних та інших опорів об’єкта, визначається як проміжок часу від моменту нанесення збурювального діяння до початку зміни регульованої змінної, що витрачається на подолання опорів об’єкта.

Виходячи з того, що запізнювання властиве об’єктам, у яких відбуваються зміни з плином часу, пропонується брати до уваги такі апарати даного виробництва: контактор, дозувальний насос, насос, реактор, конденсатор, вакуумний насос, змішувач, холодильник.

Величину запізнювання надходження речовини до будь-якого апарату визначимо за наступною формулою:

, (1)

де Δt – шукана величина запізнювання; h – втрати на тертя по довжині потоку (трубопроводу); L – довжина потоку (трубопроводу); V – швидкість потоку.

У формулі (1) не враховуються місцеві втрати швидкості у трубопроводі, тому приймемо, що вони дорівнюють 0.

Швидкість потоку V знайдемо за наступним співвідношенням:

,

звідки

.

Втрати на тертя по довжині потоку (трубопроводу) знайдемо за рівнянням Дарсі-Вейсбаха [4]:

,

де h – втрати на тертя по довжині потоку (трубопроводу); L – довжина потоку (трубопроводу); V – швидкість потоку; λ – коефіцієнт тертя трубопроводу; D – внутрішній діаметр трубопроводу; g – прискорення вільного падіння.

Коефіцієнт тертя трубопроводу визначається в залежності від типу режиму у трубопроводі:

- для турбулентного режиму (Re>2300): ;

- для ламінарного режиму (Re<2300): .

Задаючись потрібним значенням витрати у відповідному трубопроводі, знаходимо величину запізнювання надходження речовини у апарат за формулою (1).

Врахування інерційності виконавчих механізмів та регулювальних органів дозволяє розробити алгоритм узгодження роботи апаратів даного виробництва більш досконалим і дозволить підвищити ефективність роботи описаної ХТС.

Література:

1. Комендант О. О. Задачі автоматизації виробництва мастил на мильних загусниках з використанням контактора [Текст] / О. О. Комендант, Л. Д. Ярощук // Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології: Тези доповідей Сьомої науково-практичної конференції студентів; Київ, НТУУ «КПІ», 4-5 грудня 2013 р. – К.: НТУУ «КПІ», 2013. – 70 с. : іл. – Бібліогр.: в кінці тез. – С. 30.

2. Ищук Ю. Л. Технология пластичных смазок [Текст] / Ю. Л. Ищук – К: Наукова думка, 1986. – 248 с. – Библиогр.: с. 40–200. – 30000 экз.

3. Комендант О. О. Дослідження часового узгодження роботи апаратів на виробництві мастил з контактором [Текст] / О. О. Комендант, Л. Д. Ярощук // Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології: Матеріали Першої Міжнародної науково-практичної конференції молодих учених, аспірантів і студентів (АКІТ-2014); Київ, НТУУ «КПІ», 16-17 квітня 2014 р. – К.: НТУУ «КПІ», 2014. – 139 с. : іл. – Бібліогр.: в кінці тез. – С. 31–32 .

4. Гейер В. Г. Гидравлика и гидропривод [Текст]: Учеб для вузов. / В. Г. Гейер, В. С. Дулин, А. Н. Заря – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Недра, 1991. – 331 с.: ил.: Библиогр.: с. 75 – 9070 экз. – ISBN 5-247-01007-8.