Повышение качества регулирования редокс-потенциала электроактивированной воды Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Мартыненко Ольга Ивановна - ассистент кафедры «Теоретические основы электротехники и электроснабжения сельского хозяйства» Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград). Тел. 8(86359) 43-5-68.

Information about the authors Zabrodina Olga Borisovna - Candidate of Technical Sciences, assistant professor of the department of theoretical basis of electrical techniques and agricultural electrical supply, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-5-68.

Martynenko Olga Ivanovna - assistant of the department of theoretical basis of electrical techniques and agricultural electrical supply, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd). Phone: 8(86359) 43-5-68.

УДК 631.371:621.311

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕДОКС-ПОТЕНЦИАЛА ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННОЙ ВОДЫ

© 2010 г. Б.П. Чёба, А.А. Бондарев

Электроактивированные растворы находят широкое использование в сельском хозяйстве. Они применяются при силосовании, предпосевной обработке семян, поении животных и птиц, дезинфекции помещений, оборудования и т.д.

Ключевые слова: электроактивированная вода, редокс-потенциал, раствор, регулирование, исследования, процесс.

Electroactive solutions are widely applied in agriculture. They are used during silage, presowing seed tilling, giving poultry and animals to drink, disinfection of accommodations, equipment, etc.

Key words: electroactive water, redox potential, solution, regulation, research, process.

Электроактивированные растворы находят всё более широкое использование в сельскохозяйственном производстве. Так, они применяются при силосовании, предпосевной обработке семян, поении животных и птиц, дезинфекции помещений, оборудования и тары и т.д. Основными показателями степени активированности получаемых водных растворов являются значения водородного показателя рН и редокс-потенциала. Для разных технологических процессов электроактивированная вода должна иметь достаточно точное значение этих показателей, т.к. она во многих технологических процессах взаимодействует с биологическими объектами.

Существует несколько причин, вызывающих изменение редокс-потенциала: изменение давления в водопроводной сети;

колебания напряжения питания; температура исходной воды; концентрация растворённых солей в воде и др. Для питания активаторов используется постоянный ток. Но даже стабилизация питающего напряжения не позволяет поддерживать постоянными вышеназванные параметры. Все это приводит к тому, что в процессе получения растворов необходимо достаточно часто контролировать выходные значения и вносить в процесс соответствующую коррекцию. Коррекция, как правило, осуществляется изменением тока, протекающего через активатор, для чего применяются чаще всего системы стабилизации тока, хотя при изменении производительности активатора при одном и том же токе выходные параметры активированной воды могут быть различными. Регулирование тока про-

изводится, как правило, изменением подводимого к активатору напряжения за счет изменения угла открытия тиристоров.

Экспериментальные исследования системы автоматического регулирования значения редокс-потенциала показали, что в целом система может отрабатывать возмущающие воздействия, но во многих случаях качество регулирования оказывается достаточно низким, а в некоторых случаях система может оказаться и неустойчивой.

На рисунке 1 приведён график переходного процесса регулирования при ступенчатом изменении задания редокс-потенциала с 400 до 460 mВ. Как видно из графика, длительность переходного про-

550

цесса составляет более 1000 секунд, да и перерегулирование составляет более 25%. Это говорит о том, что практически система автоматического регулирования редокс-потенциала неработоспособна, так как склонна к автоколебанию. Это объясняется тем обстоятельством, что система слишком быстро стремится изменить редокс-потен-циал, поэтому необходимо изыскивать способы устранения автоколебательного процесса.

Одним из таких способов является введение гибкой отрицательной обратной связи по промежуточному параметру. Такая система должна уменьшить скорость нарастания регулируемого параметра.

т

Е

с

га

а»

н

0 с

1

о

ІС

о

ч

а»

о.

500

450

400

350

300

250

200

0

200 400 600 800 1000

Время, С.

Рис. 1. График переходного процесса при ступенчатом изменении задания редокс-потенциала от 400 до 460 mВ

Поскольку значение редокс-потенциа-ла при прочих равных условиях зависит от значения тока, протекающего через активатор, то целесообразно ввести гибкую отрицательную обратную связь именно по току.

Для этой цели была разработана электрическая схема, с помощью которой в систему автоматического регулирования можно ввести гибкую отрицательную обратную связь по току (рис. 2).

и

вых

Рис. 2. Электрическая схема звена гибкой отрицательной обратной связи по току

где

Передаточная функция звена будет иметь вид

к Т Р

Ш(Р) = г'/обР± обР

= ТбрР +1

Т о

обр

- передаточный коэффициент обратной связи, отношение приращения выходного напряжения к приращению тока,

Ли

1 =—= о,5...о,4 В/ А ;

'ъобр ~

"обР К т

Л/ вх

- постоянная времени звена гибкой отрицательной обратной связи,

обр (^^2

ТбР = Яг + ЮС = 0,2-2° сек.

Гибкая отрицательная обратная связь действует только в переходный период. Если по какой-либо причине выходной регулируемый параметр увеличивается, то обратная связь замедляет скорость его

нарастания, если уменьшается, то обратная связь замедляет его уменьшение.

При наличии звена гибкой отрицательной обратной связи структурная схема регулирования будет иметь вид, представленный на рисунке 3.

ли

ОБ

Редокс-

потенциал

Рис. 3. Структурная схема регулирования редокс-потенциала с гибкой отрицательной

обратной связью:

1 - источник питания; 2 - электрохимический активатор; 3 - датчик редокс-потенциала; 4 - звено гибкой отрицательной обратной связи по току

Источник питания 1 имеет передаточную функцию

Ж(Р) = кр кі = л

ли

= 0,2...2,1 А / В.

упр

Передаточная функция электрохимического активатора

к о в"РГ

Ж (Р) =

Т р2 + 2Тр +1

, к = иРП = 35...250тВ/А, Т = 41 сек, г= 8,5 сек.

7 А/0 ^ 7 7 7

Р

Датчик редокс-потенциала имеет передаточную функцию

ЛиРП

к з =

ли

- = 75 тВ / В.

упр

Результаты экспериментального регулирования редокс-потенциала с использованием звена гибкой отрицательной обратной связи по току представлены на рисунке 4.

Как видно из графика, время переходного процесса, по сравнению с регулированием без звена отрицательной обратной связи (рис. 1), уменьшилось более чем в два раза, перерегулирование также существенно снизилось и составило не более 4...5% от нового значения редокс-потенциала.

Ш

£

400

5

Ф

I-

0 С

1

о

а

о

ч

ф

о.

380

360

340

320

300

0

100

200 Время, С.

300

400

Рис. 4. График переходного процесса при ступенчатом изменении задания редокс-потенциала от 360 до 380 mВ

Таким образом, за счёт регулирования значения передаточного коэффициента звена гибкой отрицательной обратной связи и его постоянной времени

ш\обр А -А обр

можно добиться требуемого качества регулирования редокс-потенциала при получении электроактивированных растворов.

Литература

1. Бахир, В.М. Электрохимическая активация: теория и практика [Текст] / В.М. Бахир // Электрохимическая активация в медицине, сельском хозяйстве, промышленности. Первый международный симпозиум: тез. докл. и краткие сообщения. - М., 1997. - С. 15-21.

2. Чеба, Б.П. Электрохимический активатор воды как объект автоматизации. Электротехнологии, электрооборудование в сельскохозяйственном производстве [Текст] / Б.П. Че-ба, С.М. Хацуков // Сборник научных трудов. - Зерноград: ФГОУВПО АЧГАА, 2005. -Вып. 5. Том 1. - С. 34-37.

Сведения об авторах Чеба Борис Павлович - канд. техн. наук, профессор кафедры «Энергетика» АзовоЧерноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград).

Тел. 8(86359) 42-4-00.

Бондарев Александр Александрович - аспирант кафедры «Энергетика» АзовоЧерноморской государственной агроинженерной академии (г. Зерноград).

Тел. 8(86359) 42-4-00.

Information about the authors Chyoba Boris Pavlovitch - Candidate of Technical Sciences, professor of the department of energetic, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd).

Phone: 8(86359) 42-4-00.

Bondarev Alexander Alexandrovitch - post-graduate student of the department of energetic, Azov-Blacksea State Agroengineering Academy (Zernograd).

УДК 637.116 - 52

РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОВЕРКИ ОПТОЭЛЕКТРОННОГО ДАТЧИКА КОНТРОЛЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОТОКА МОЛОКА

© 2010 г. О.Б. Забродина, С.А. Моренко

Представлены результаты производственной проверки, которая проводилась с целью подтверждения теоретических зависимостей, алгоритма вычислений интенсивности потока и количества молока и оценки реальной погрешности устройства на действующей доильной установке.

Ключевые слова: оптоэлектронный датчик, поток молока, молоковоздушная смесь, измерительный преобразователь, доение.

The results of an industrial test to prove theoretical correlations, an algorithm of calculation of milk flowing and quantity intensity and evaluation of real error of a device at an active milking installation.

Key words: an optical electron sensor, milk flowing, milkairy mixture, a measuring transformer, milking.

Датчик интенсивности потока молока на автоматизированных доильных установках выполняет такие важные функции, как предоставление текущей информации об интенсивности молоковыведения в процессе доения, на основании которой происходит управление процессом и коммерческий учёт молока.

При движении молоковоздушной смеси по трубопроводу наблюдаются пульсации её плотности, вызываемые неоднородностями потока. Это свойство потока молока используется в предлагаемом устройстве [1] для определения расхода и количества.

Преобразование параметров движения молоковоздушной смеси в электрический сигнал происходит в измерительном преобразователе, представляющем собой оптическую систему, через которую движется поток молока. Движущийся поток молока модулирует световой луч. Измене-

ние объёмной концентрации молока в объёме измерительного преобразователя приводит к модуляции лучистого потока, воспринимаемого фотоприёмником, выходное напряжение которого преобразуют в цифровую форму с помощью АЦП. В результате периодического опроса АЦП получают ряд значений напряжений, по которым вычисляется расход (интенсивность) потока

Q, = к в •0315 • ln Uвых1

At

U

(1)

вых2

где К - градуировочный коэффициент;

- период опроса АЦП;

^ых - выходное напряжение оптоэлектронного преобразователя.

Выражение (1) представляет собой расчётную зависимость интенсивности потока от выходного напряжения измерительного преобразователя.

Экспериментальная зависимость между заданным значением потока и его