Глава 1 Основные сведения о средствах измерения расхода сыпучих сельскохозяйственных материалов 9
1.1 Технологии контроля массового расхода сыпучих материалов 9
1.2 Методы и технические средства измерения расхода сыпучих
сельскохозяйственных материалов 11
1.3 Предпосылки использования сил Кориолиса в центробежных
расходомерах сыпучих сельскохозяйственных материалов 13
Глава 2 Математическое и имитационное моделирование электромеханических процессов в центробежных расходометрах сыпучих продуктов 17
2.1 Математическая модель для определения расхода сыпучих сельскохозяйственных материалов путем измерения тока статора асинхронного привода центробежного расходомера 17
2.2 Математическая модель для определения расхода сыпучих
сельскохозяйственных материалов путем измерения тока статора асинхронного привода центробежного расходомера при частотном управлении двигателем 23
2.3 Передаточная функция расхода по угловой скорости крыльчатки 33
2.4 Переходные процессы в центробежном расходомере 36
2.5 Передаточная функция расхода по току статора асинхронного двигателя39
2.6 Оценка информационной подвижности центробежного расходомера 44
2.7 Информационная и энергетическая подвижность двигателей различной
мощности 49
2.8 Обоснование информационного критерия выбора электродвигателя центробежного расходомера по результатам имитационного моделирования 51
ГЛАВА 3 Экспериментальная установка и компьютерная реализация
математической модели для измерения расхода сыпучих материалов 56
3.1 Экспериментальная установка 56
3.2 Компьютерная реализация модели для измерения расхода 59
Заключение 63
Описок литературы 64

Купить

Реферат
Диссертации на соискание степени магистра математики Р.С. Чернуся
«Математическая модель центробежного расходомера сыпучих
материалов».
Работа включает: 69 страницы, 32 рисунка, 50 использованных
источников.
Ключевые слова: центробежный расходомер, асинхронный
электродвигатель, передаточная функция, расход продукта.
Цель и задачи исследования.
Цель: Разработка математических методов и вычислительных алгоритмов для решения задач при моделировании средств измерения расхода на базе асинхронных двигателей.
В работе решены следующие задачи:
- дана постановка задачи;
- получено математическое описание центробежного расходомера;
- проанализированы переходные процессы возникающие в расходомере при единичном воздействии;
- разработана компьютерная программа, позволяющая производить расчет расхода и массы продукта в реальном времени;
- проведено компьютерное моделирование процесса измерения расхода.
Объект исследования: математическая модель центробежного
расходомера.
Предмет исследования: центробежный расходомер сыпучих материалов.
Апробация результатов работы. Основные материалы и результаты работы представлялись и обсуждались на ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и профессорско-преподавательского состава Алтайского государственного аграрного университета (г. Барнаул, 2014- 2015гг.), а также на X международной заочной научно-практической конференции «Ключевые аспекты научной деятельности» (Перемышль (Польша), 7-15 февраля 2014 г.); на международной научно-практической конференции «Ломоносовские чтения на Алтае: фундаментальные проблемы науки и образования» (Барнаул, 11-14 ноября 2014 г. и 20 - 24 октября 2015); на всероссийской научно-практической конференции «Математика и её приложения: фундаментальные направления науки и техники» (Барнаул, 24-26 ноября 2015 г.); на региональной конференции «Мой выбор - НАУКА!» в рамках «Дней молодёжной науки 2016 в Алтайском государственном университете» (Барнаул, 18-28 апреля 2016).
Работа выполнена в соответствии с:
- приказом МСХ РФ №342 от 25 июня 2007 г «О концепции развития аграрной науки и научного обеспечения АПК России до 2025 года»;
-ФЗ № 261 -ФЗ от 23.11.2009 г.;
-Межведомственной координационной программы фундаментальных и приоритетных исследований по научному обеспечению развития агропромышленного комплекса РФ на 2011-2015 гг.;
-Постановлением Правительства РФ от 14 июля 2012 г.№ 717 «О
государственной программе развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013-2020 годы».
Научно-исследовательская тема «Разработка и совершенствование электромеханических преобразователей для технологических процессов в АПК» зарегистрирована в государственном информационном фонде ФГНУ «Центр информационных технологий и систем органов исполнительной власти» (Рег. № 01201179016)
Автоматизация производства — одно из важнейших направлений технического прогресса. Автоматизация сопровождается совершенствованием и в ряде случаев коренным изменением технологии, применением новых видов оборудования, глубоким изучением закономерностей процесса, разработкой специфических для данного производства приборов и средств контроля.
Современные хлебоприемные пункты, элеваторы, мельницы, комбикормовые предприятия характеризуются наличием
высокомеханизированных непрерывных технологических процессов, в которых мгновенные расходы муки, зерна, отрубей и других продуктов в потоке носят случайный характер. Непрерывный контроль расхода компонентов позволит стабилизировать качество готового продукта.
Стабилизация загрузки машин оказывает значительное влияние на качество работы машин технологической линии и, следовательно, на качественные показатели готового продукта. Поточная технология невозможна без использования систем автоматического регулирования, одним из важнейших элементов которых являются устройства измерения расхода.
Расходомеры используются для оперативного контроля производительности различных машин и потоков сыпучих продуктов, а также в качестве датчиков автоматических дозаторов.
Одним из основных требований, предъявляемых к расходомерам сыпучих продуктов, наряду с простотой и надежностью конструкции, стабильностью показаний, возможностью использования в системах автоматического регулирования, не травмирующим воздействием на материал, является точность.
Повышение точности невозможно без анализа динамических свойств системы "двигатель - крыльчатка". Динамические свойства двигателей достаточно хорошо изучены [38]. Вместе с тем основной трудностью является отсутствие сведений о динамическом поведении воспринимающего органа - крыльчатки.
При разработке расходомеров задачей первостепенной важности является отыскание таких параметров датчика, при которых обеспечивается в заданном диапазоне изменения физико-механических свойств сыпучих продуктов однозначная функциональная связь между массовым расходом продукта и выходным сигналом датчика. С другой стороны, учитывая случайный характер изменения расхода, и для повышения точности датчик должен обеспечить такие параметры качества в переходном режиме работы, как минимальное время переходного процесса, максимальное быстродействие, заданный уровень перерегулирования.
В связи с этим настоящая работа посвящена математическому и компьютерному моделированию динамических процессов в центробежном расходомере, выявлению факторов электрической и неэлектрической природы, обеспечивающих наибольшее быстродействие и точность центробежного датчика измерения расхода сыпучих сельскохозяйственных материалов.
Актуальность темы исследования.
Важным этапом разработки систем автоматизированного контроля непрерывных технологических процессов на зерно- и хлебоприемных пунктах послеуборочной обработки урожая, элеваторах, мельницах, комбикормовых и других зерноперерабатывающих предприятиях является создание расходомеров сыпучих сельскохозяйственных продуктов, неотъемлемыми составными частями которых являются воспринимающий элемент (датчик) и регистрирующий (вторичный) прибор. Вместе с тем, основные требования к расходомерам - быстродействие и достаточная точность измерения расхода, позволяющие своевременно воздействовать на технологический процесс в случае отклонения его параметров от нормы и как следствие обеспечивать требуемые параметры показателей качества очистки, дозирования зерна и других зерновых материалов, в настоящее время не могут быть обеспечены без использования средств и методов информационно-измерительной техники.
Степень разработанности темы. Анализ литературных источников показал, что одними из наиболее точных являются центробежные расходомеры с осевой загрузкой, для которых влияние физико-механических свойств измеряемого материала, динамического и статического коэффициентов трения на результат измерения оценивается минимальным.
Теория, методы проектирования и практика центробежной расходометрии, основанной на принципах измерения реактивного момента, действующего на подвижный статор асинхронного электродвигателя, прошли большой путь исторического развития. Одним из ведущих научных учреждений СССР, занимающихся конструированием и исследованием расходометров сыпучих материалов, являлся Всесоюзный научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки (ВНИИЗ). Последний труд, опубликованный в открытой печати, датирован 1969 годом и в области теории центробежных расходометров в основном посвящен расчету их механической части (крыльчатки) и выбору мощности приводного электродвигателя. При этом, основное внимание в трудах ВНИИЗ уделено так называемой энергетической обеспеченности электропривода и недостаточное - информационной. Вместе с тем, сложность и инерционность кинематической схемы, недостаточное быстродействие технических средств измерительного канала отечественных разработок явились причиной достаточно высокой погрешности измерения расхода, составляющей 4.. .5%.
В настоящее время наиболее точными (погрешность ±(0,5.1)%) являются центробежные расходомеры импортного производства («Schenck» США).
При этом, если механическая часть импортных расходомеров аналогична отечественным разработкам (за исключением конструкционных материалов крыльчатки), то способы и алгоритмы измерения расхода, реализуемых в импортных расходомерах остаются не раскрытыми. Кроме того, в отечественной и зарубежной литературе отсутствует сколько-нибудь полная информация об исследованиях в области центробежного измерения расхода сыпучих сельскохозяйственных материалов.
Научную новизну представляют:
-математическая модель, описывающая функциональную связь тока статора асинхронного электропривода центробежного расходомера с расходом сыпучего сельскохозяйственного материала;
-способ определения расхода сыпучих сельскохозяйственных материалов путем измерения тока статора асинхронного электродвигателя привода центробежного расходомера;
- программный алгоритм вычисления расхода.
Публикации. Основные положения диссертационной работы
опубликованы в 20 печатных работах, в том числе в 12 статьях рецензируемых изданий, входящих в перечень ВАК, монографии и двух патентах РФ.

Купить