СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СУШКИ ХЛОПКА-СЫРЦА Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

TECHNICAL SCIENCES

SYNTHESIS OF AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF RAW COTTON

DRYING PROCESS Kamalov N.Z.1, Muratov ^.M.2, Khoshimov F.A.3, Bakhadirov I.I.4, Kamalov Sh.Z.5, Shajalilov Z.R.6 (Republic of Uzbekistan) Email: [email protected]

1Kamalov Najmiddin Ziyavuddinovich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Laboratory, LABORATORY "ENERGY SAVING AND ENERGY EFFICIENCY", JOINT STOCK COMPANY "SCIENTIFIC CENTER COTTON INDUSTRY"; 2Muratov Khakimjon Makhmudovich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Director; 3Khoshimov Foziljon Abidovich - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of the Laboratory, LABORATORY "ENERGY SAVING AND ENERGY EFFICIENCY", SCIENTIFIC AND TECHNICAL CENTER JOINT STOCK COMPANY «UZBEKENERGO»; 4Bahadirov Ilyos Ismailovich - Senior Lecturer, DEPARTMENT ELECTRICAL POWER SUPPLY, TASHKENT STATE TECHNICAL UNIVERSITY; 5Kamalov Shakhobiddin Ziyavuddinovich - Candidate of Technical Sciences, Chief Scientific Associate; 6Shojalilov Zafar Rustamovich - junior research Worker, JOINT STOCK COMPANY "SCIENTIFIC CENTER COTTON INDUSTRY", TASHKENT, REPUBLIC OF UZBEKISTAN

Abstract: analysis and synthesis of automatic control system of technological process of raw cotton drying is given in the article. One of the main operations in primary processing of raw cotton is drying. The drying process starts with preparation of wet raw cotton for long-term storage at preparation stations. In the general technological process, drying performs the function of preparing raw cotton for cleaning, ginning and linting seeds. The proposed systems are supported by experimental data that ensure the validity of the developments. Keywords: isolation, moisture, electrostatics, potential, voltage.

СИНТЕЗ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА СУШКИ ХЛОПКА-СЫРЦА Камалов Н.З.1, Муратов Х.М.2, Хошимов Ф.А.3, Бахадиров И.И.4, Камалов Ш.З.5, Шаджалилов З.Р.6 (Республика Узбекистан)

Камалов Нажмиддин Зиявуддинович - доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией, лаборатория «Энергосбережение и энергоэффективность», Открытое акционерное общество «Научный центр хлопковой промышленности»; 2Муратов Хакимжон Махмудович - доктор технических наук, профессор, директор; 3Хошимов Фозилджон Абидович - доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией, лаборатория «Энергосбережение и энергоэффективность», Научно-технический центр, Акционерное общество «Узбекэнерго»; 4Бахадиров Илёс Исмаилович - старший преподаватель, кафедра электроснабжения, Ташкентский государственный технический университет; 5Камалов Шахобиддин Зиявуддинович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник: 6Шожалилов Зафар Рустамович - младший научный сотрудник, Открытое акционерное общество «Научный центр хлопковой промышленности»;, г. Ташкент, Республика Узбекистан

Аннотация: в статье приводится анализ и синтез системы автоматического регулирования технологического процесса сушки хлопка-сырца. Одна из основных операций

при первичной переработке хлопка-сырца - это сушка. С процесса сушки начинается подготовка влажного хлопка-сырца к длительному хранению на заготовительных пунктах. В общем технологическом процессе сушка выполняет функцию подготовки хлопка-сырца к очистке, джинированию и линтерованию семян. Предлагаемые системы подтверждаются экспериментальными данными, которые обеспечивают достоверности разработок. Ключевые слова: изоляция, влажность, электростатика, потенциал, напряжение.

УДК 677.21.03:62-50

В настоящее время на хлопкоочистительных заводах получили широкое распространение барабанные сушилки марок 2СБ-10 и СБО, где сушка производится сушильным агентом -смесью продуктов сгорания природного газа или тракторного керосина с атмосферным воздухом. Сушильный агент служит для подвода тепла к объекту (хлопку-сырцу), поглощения испарившейся влаги и выноса ее из сушильной камеры (из сушильного барабана).

Основными параметрами, характеризующими термодинамическое состояние сушильного агента, являются удельный объем, плотность, температура и давление.

Средняя плотность выражается отношением массы тела к его объему, кг/м3:

_ т

Гср = V

Удельный объем - величина, обратная плотности:

V = -!

У,

ны

КТ В - Р

Удельный объем влажного воздуха определяется формулой (м3/кг сухого воздуха):

V = ■

где Т - абсолютная температура, °К; В - барометрическое давление, Па; Рн - давление насыщенного пара, Па; RB - газовая постоянная для воздуха, равная 286,85 Дж/кг град.

Плотность влажного воздуха находят по формуле (кг/ м3 ):

У = _^ - 0,0129 ^ Яа • Т 100 • Т

где Ф - относительная влажность воздуха, %.

Влагосодержание воздуха - масса содержащегося во влажном воздухе водяного пара, отнесенная к 1 кг сухого воздуха (кг/кг сухого воздуха).

Теплоемкость влажного воздуха на 1 кг. находящегося в нем сухого вещества определяется уравнением (кДж/кг °С сухого воздуха):

с = С + С й

а в п

где Са = 1,008 кДж/кг.°С - теплоемкость сухого воздуха; Сп = 1, 974 кДж/кг.°С -теплоемкость насыщенного водяного пара; d - влагосодержание, кг/кг сухого воздуха.

Расчет теплосодержания влажного газа определяются по эмпирической формуле (кДж/кг):

J = г + (2490 +1,97гн )й

где t - температура окружающей среды, °С; ^ - температура насыщения, °С.

Увеличение валового производства хлопка-сырца и механизация уборки урожая предъявляют ряд требований к технологии его первичной переработки, в частности рациональной сушке, тем более, что хлопок-сырец машинного сбора характеризуется повышенной влажностью и засоренностью [1]. Для эффективной сушки хлопка-сырца,

особенно повышенной влажности, в непрерывном технологическом потоке требуется не только совершенствование организации процесса сушки, но и более глубокое, всестороннее исследование сущности его и создание систем управления им.

При построении систем управления отдельными технологическими объектами необходимо знание статических и динамических характеристик в узком «рабочем» диапазоне изменения входных и выходных координат [2]. Нами выявлено, что для решения этой задачи можно применять экспериментально-статистические методы определения статических и динамических свойств объекта управления. Эти методы базируются на предположении о линейности и сосредоточенности параметров объекта, неизменности во времени его динамических и статических характеристик. Принятие этих допущений позволяет сравнительно просто оценивать наблюдаемые процессы линейными уравнениями.

Основной недостаток экспериментальных методов — невозможность установления функциональной связи между входящими в уравнения численными параметрами и конструктивными характеристиками объекта, режимными показателями процесса, физико -механическими свойствами первичного сырья. Получивший широкое распространение статистический подход, позволяющий извлекать необходимые результаты при неполной информации о механизме, процесса [3], удлиняет время экспериментирования, однако он экономически оправдан, когда статистическому обследованию подвергается реальный промышленный объект при непрерывной переработке дорогостоящего продукта. Пассивный способ накопления экспериментальных данных предполагает регистрацию технологических параметров в режиме нормальной работы объекта без внесения каких-либо преднамеренных возмущений.

Для определения динамической модели барабанной сушилки 2СБ-10 организован пассивный эксперимент в условиях действующего хлопкоочистительного завода. Статистической обработкой экспериментальных материалов установлено, что рассматриваемый процесс является квазистационарным при наличии реальных возмущающих воздействий на входе объекта [4].

С учетом монотонного характера изменения входных и выходных параметров для определения динамической модели процесса сушки можно применить приближенные методы, передающие его основные специфические свойства [1]. Таким решением служит аппроксимация процесса по каждому из каналов звеном первого порядка с запаздыванием:

TY '(г) + Y (г) = кх (г -т)

где Y(t) и Хф - выходной и входной параметры; К - коэффициент усиления; Т -постоянная времени; т - транспортное запаздывание.

Более точная аппроксимация переходной функции по статистическим характеристикам зачастую не имеет реального физического смысла, так как нелинейность и нестационарность ее свойств усредняются за время записи реализации случайного процесса. По этой причине искомая переходная функция является усредненной характеристикой объекта за исследуемый интервал времени и линеаризованной функцией в наблюдаемом диапазоне изменения возмущений.

Результаты экспериментов, проведенных в режиме нормальной эксплуатации объекта, послужили основой при вычислении авто и взаимокорреляционных функций по каналам влажности хлопка-сырца W1 -W2 и температуры сушильного агента ^ - г2. На основе этих функций определены приближенные динамические модели:

к (Р) = °,586 е 21 * "2( Р) (1 + 4,12 *) ^ ,

0 275

К 1 (Р) = 0,275 е 08* г1 (1 + 2,86 *)

-0,8

Полученные динамические модели позволили произвести синтез системы автоматического регулирования по заранее предъявляемым требованиям к быстродействию и точности системы. Задача синтеза в этом случае заключается в выборе регулирующей аппаратуры и ее настроечных параметров.

Ниже настроечные значения параметров типовых регуляторов для динамического канала

(p) = 0-275 e-

(1 +2,86 p) приведены согласно некоторым заранее заданным

требованиям к качеству переходного процесса:

1. Переходная функция протекает без перерегулирования и оканчивается за 6,8 мин. Настроечные значения ПИ и ПИД регуляторов при этом соответственно равны:

oC

K = 6,18-;ТИ = 2,72 мин.

p ' o fi ' и '

а) C

oC

K = 7,27-;ТИ = 2,24 мин;Тп = 0,19 мин.

p ' o r^ ' И ' ' Д ■>

б) C

2. Переходная функция протекает с 20%-ным перерегулированием и оканчивается за 4,08 мин (быстродействие задается длительностью первого полу колебания). Настроечные значения ПИ и ПИД регуляторов соответственно равны:

oC

Kp = 8,36 — ;Ти = 1,6 мин.

а) C

oC

K = 17,45 — ;ТИ = 1,44 мин;Тл = 0,32 мин.

p ' ^^ ' И ' ' Д '

б) C

Таким образом, рассчитанные значения настроечных параметров ПИ и ПИД регуляторов использованы при построении системы автоматического регулирования процессом сушки хлопка-сырца.

Список литературы /References

1. Камалов Н.З., Камалов Ш.З., Каримов Д.Р., Болтаев Ф.Б. Векторная оптимизация процесса линтерования хлопковых семян. Научно-технический журнал «Проблемы механики». № I/2015. Ташкент, 2015. С. 45-47.

2. Камалов Ш.З.. Разработка метода комбинирования статической и динамической оптимизации технологических процессов. Сборник материалов международной конференции "Перспективы интенсивного подхода к инновационному развитию". Наманган, 2018. 2-я часть. С. 380-382.

3. Камалов Н.З., Болтаев Ф.Б., Камалов Ш. Вопросы автоматизации процесса пневмотранспортирования хлопковых материалов. Сборник научных статей Республиканской научно-практической конференции «Состояние и перспективы развития машиностроения и технологий». ТДТУ, 2016. С. 83-85.

4. Салихов З.М., Камалов Н.3. Комплекс программ для расчета и статистического анализа математических моделей технологических процессов. В сб.: Опыт эксплуатации и перспективы развития электронно-вычислительной техники в Узбекистане. Ташкент, 1981. С. 48-49.