CC BY
39
112/ (дата обращения: 26.08.2013).
3. Волынкина М.В. Инновационное законодательство и гражданское право: проблемы соотношения // Журнал российского права. 2005. № 1.
4. Внедрение в лесохозяйственную практику научных разработок селекционного лесоводства / А.А. Высоцкий, О.А. Землянухина, В.А. Кострикин // «Инновации и технологии в лесном хозяйстве», 2223 марта 2011 г.: материалы междунар. на-уч.-практ. конф. Санкт-петербург: ФГУ «СПБНИИЛХ». С. 45-49.
5. Достижения и проблемы лесной
генетики и селекции (к 40-летию НИИЛ-ГиС): сб. науч. тр. / отв. ред. Ю.П. Ефимов; отв. за выпуск С.Г. Кобзева. Воронеж: издательство «Истоки», 2010. 350 с.
6. Шумпетер Й.А. Теория экономического развития. [Электронный ресурс]. URL: http ://financepro. ru/economy/ 10158-sh-umpeter-jj. a. -teorij aj ekonomicheskogo-razvi-tija.html (дата обращения: 26.08.2013).
7. Богатиков В.М., Морковина С.С. Инвестиции в деревообработку с учетом изменений лесного законодательства // Экономика и управление. 2007. № 4. С. 106-107.
DOI: 10.12737/1787
УДК 674: 65.011.541.56+674: 621.547
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПНЕВМОТРАНСПОРТОМ И УЧЁТОМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЩЕПЫ
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры автоматизации производственных
процессов В. С. Петровский студент С. П. Щедрин ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Автоматическое управление пневмотранспортом технологической щепы.
На предприятиях лесопильно-дерево-обрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности широкое распространение получил внутризаводской пневмо-транспорт технологической щепы, включающий в себя нагнетатели воздуха (воздуходувки), бункеры щепы с роторными питателями (устройствами подачи щепы в трубопроводы) и пневмотранспортные линии [1].
Применение пневматического транспорта позволяет увеличить производи-
тельность труда, уменьшить потери, существенно повысить безопасность условий труда [2]. Однако вследствие неравномерной подачи материала и резких изменений давления воздуха, носящих пульсирующий характер, при пневмотранспортировании технологическая щепа может терять своё качество из-за измельчения. В зависимости от периода года процент брака кондиционной щепы разнится и в отдельных случаях превышает предельно допустимый уровень, заданный технологией изготовления продукции целлюлозно-бумажной про-
мышленности.
Нестабильность расхода и скорости воздуха, пульсаций давления пневмо-транспортного потока создают условия чрезмерных ускорений соударения древесных частиц друг с другом и о стенки трубопровода, что обуславливает интенсивное разрушение щепы [1].
Соответственно при регулировании динамического потока воздуха пневмотранспорта величины пульсаций давлений и соударения частиц будут меньше, чем при турбулентном нерегулируемом потоке.
Отсюда можно сделать вывод, что поддержание требуемого расхода воздуха и скорости движения древесных частиц является необходимым и достаточным услови-
ем для предохранения измельчения щепы.
Задание требуемого значения расхода воздуха на участке между воздуходувной машиной и бункером накопителя с роторным питателем может быть реализовано при создании одноконтурной системы автоматического регулирования расхода воздуха по отклонению (рис. 1), применяя ПИД-регулятор.
Однако одноконтурная система не устраняет пульсации давления пнев-мотранспортного потока за роторным питателем по длине трубопровода из-за проскоков воздуха через питатель. Необходимо использовать комбинированную систему управления динамическим потоком пневмотранспорта щепы с регулированием
Рис. 1. Одноконтурная система автоматического регулирования расхода воздуха в системе пневмотранспорта технологической щепы: 1 - воздуходувная машина; 2 - бункер питателя; 3 - сужающее устройство; 4 - исполнительный механизм; 5 - дифференциальный манометр;
6 - ПИД-регулятор
процесса по отклонению расхода воздуха и по возмущающему воздействию от пульсаций давлений.
Структурная схема комбинированно-
го управления пневмотранспортом технологической щепы показана на рис. 2.
Условия поддержания постоянного расхода воздуха можно обеспечить комбини-
Рис. 2. Комбинированная система автоматического регулирования расхода воздуха в системе пневмотранспорта технологической щепы: 1 - воздуходувная машина; 2 - бункер питателя; 3 - сужающее устройство; 4 - исполнительный механизм; 5 - дифференциальный манометр; 6 - ПИД-регулятор; 7 - датчик давления за питателем; 8 - преобразователь сигнала (корректирующее устройство); 9 - сумматор
рованной АСР, включающей основную цепь регулирования по отклонению расхода воздуха от заданного и цепь коррекции от пульсаций давления за питателем. При выполнении этого условия пульсация давления за питателем исчезает, что улучшает аэродинамические параметры пневмотранспорта щепы и уменьшает её измельчение [2].
В автоматической системе регулирования, инвариантной к неравномерной загрузке щепы в питатель (рис. 3), использу-
ется принцип управления по отклонению х(;) и по возмущающему воздействию АЩ.
Передаточная функция системы в разомкнутом состоянии по возмущающему воздействию имеет вид:
< - > _ -'(р >
/ ■ (1)
' раз р (р) у 7
где Y(P) - изображение по Лапласу функции расхода воздуха;
F(P) - изображение по Лапласу возмущающего воздействия пульсации давле-
Рис. 3. Структурная схема автоматической системы регулирования расхода воздуха пневмотранспорта технологической щепы
ния за питателем.
Передаточная функция системы в разомкнутом состоянии по задающему воздействию имеет вид:
Ж (P) = = Ж (P) Ж (P) я. (2)
V у раз Р) рег
где G(P) - изображение по Лапласу задающего воздействия АСР расхода воздуха.
Ж (Р) рег - передаточная функция регулятора;
ж ( р )об - передаточная функция
объекта управления.
Передаточная функция системы по ошибке от возмущающего воздействия в замкнутом состоянии:
X ( Р )
0 = -
Ж (Р)раз -р(Р)Ж(Р) г
Ж (Р)* =
F (Р)
(3)
где Х(Р) - изображение по Лапласу ошибки регулирования расхода воздуха.
Рассматривая структуру (рис. 3), получим:
Ж( ( Р) = Ж (Р) раз -Р(РЖ(Р)
раз
(4)
1 + Ж (Р) раз ' ;
где ф(Р) - передаточная функция блока коррекции, компенсирующего пульсацию давления воздуха за питателем.
Знаменатель передаточной функции (4) не изменился при введении блока ф(Р), следовательно, условия устойчивости АСР расхода воздуха сохранились без изменения.
Условие полной инвариантности системы к возмущающему воздействию ДХ), то есть независимость ошибки системы х = у - g в переходных и установившихся режимах от этого воздействия будет при условии Жг (Р)х = 0, то есть [3]:
(5)
1 + Ж (Р) раз ' '
Следовательно, закон функционирования блока коррекции ф(Р) будет иметь вид:
<( Р ) =
ЖГ (Р) раз
(6)
Ж (Р ) раз
Эта функция после деления Ж^ (Р) раз на Ж (Р) раз может быть представлена в виде степенного ряда [3]: р(Р) = kf (т0 +тхР + т2Р2 + т3Р3 +...), (7)
где кf - коэффициент усиления датчика давления за питателем;
Р = Л - оператор Лапласа; Л
т0, т1, г2, т3 - постоянные коэффициенты.
На практике для реализации блока коррекции пульсаций давлений достаточно ограничиться первыми двумя коэффициентами степенного ряда.
Автоматизация учета технологической щепы в пневмотранспортных системах.
При существующих поточных технологиях лесопильно-деревообрабатывающих, лесопромышленных, целлюлозно-бумажных производств регулируемый пневмотранспорт технологической щепы с системами автоматизации учета является наиболее конкурентоспособным, по сравнению с другими видами внутризаводского транспорта [1].
Система пневмотранспортирования представляет собой двухфазный поток воздуха и щепы. В настоящее время существует учёт щепы в насыпных емкостях, бункерах-накопителях, но в существующих новых экономических условиях пред-
приятий требуется вести учёт оперативно за час, смену, сутки.
В этих условиях целесообразно создавать системы автоматизации учёта объемов и массы технологической щепы с использованием прямолинейной зависимости массового расхода щепы Мщ в пневмо-транспортной линии в единицу времени от потерь статического давления Рст в точке измерения для пневмосистем с нагнетателями объемного типа (рис. 2).
Наклон нагрузочной характеристики (рис. 4) зависит от мощности воздуходувной машины, диаметра пневмолинии и расстояния установки датчика падения статического давления от роторного питателя пневмотранспортной системы [1]. По-
строение этой характеристики необходимо осуществлять по данным учёта объемов технологической щепы, транспортированной за единицу времени. Автоматическая система учёта должна суммировать объемы сырья с момента включения пнев-мотранспортной системы согласно нагрузочной характеристике, которая выражает связь между расходом щепы и потерями статического давления в точке измерения.
Потребителям щепы при реализации автоматической системы учёта также необходимы данные о влажности технологической щепы. Для этой цели требуется устанавливать инфракрасные влагомеры.
Упрощенная схема автоматизации учёта технологической щепы в пневмо-
О 0,1 0,2 0,3 Рст, Кгс/см
Рис. 4. Пример статической нагрузочной характеристики пневмотранспортного потока
транспортных потоках представлена на рис. 5.
Воздуходувная машина нагнетает воздух в пневмотранспортную линию. Питатель подает щепу на пневмотранспорти-рование, датчики давления с подключенными аналого-цифровыми преобразовате-
лями выдают цифровой сигнал в блок сравнения и в ЭВМ регистрируется сигнал, соответствующий величины потери статического давления Рст пропорционально массе щепы (т/с или т/мин). Программа интегрирует поступление массы щепы и получает Мщ за определенный промежуток времени.
Рис. 5. Схема автоматизации учёта технологической щепы: 1 -воздуходувная машина; 2 - питатель; 3 - датчик давления; 4 - блок сравнения; 5 - ЭВМ; 6 - датчик влажности
Использование датчика влажности щепы позволяет автоматизировать контроль этого технологического параметра, необходимый для управления последующими процессами дефибрирования и управления варочными котлами целлюлозно-бумажного производства.
Библиографический список
1. Петровский В.С., Данилов А.Д.
Автоматизация технологических процессов и производств в деревообрабатывающей отрасли: учебник. Воронеж: ГОУ ВПО «ВГЛТА», 2010. 432 с.
2. Тюриков П.Ф. Автоматическое управление на пневмотранспорте: монография. Красноярск: Изд-во Красноярского университета, 1989. 152 с.
3. Петровский В.С. Теория автоматического управления: учебное пособие. Воронеж: ГОУ ВПО «ВГЛТА», 2010. 247 с.
DOI: 10.12737/1788 УДК 338.28
ИНВЕСТИЦИОННАЯ ПЛОЩАДКА КАК ИНСТРУМЕНТ ПОВЫШЕНИЯ ИННОВАЦИОННОЙ АКТИВНОСТИ ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСКИХ СТРУКТУР
заведующая кафедрой мировой и национальной экономики, доктор экономических наук,
профессор Е. А. Яковлева проректор по науке и инновациям, заведующий кафедрой механизации лесного хозяйства и проектирования машин, доктор технических наук, профессор М. В. Драпалюк аспирант кафедры мировой и национальной экономики В. В. Быстрянцев ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» [email protected], т^ае! 1 @yandex.ru, [email protected]
