Обґрунтування енергозберігаючих режимів роботи силового електрообладнання малогабаритних комбікормових агрегатів

Ключові слова: енергозбереження, комбікорми, малогабаритний комбікормовий агрегат, дозування, подрібнення, автоматизація, вимірювальний перетворювач, алгоритм управління, ЕОМ, система управління.

Аннотация

Чаусов Сергей Владимирович. Обоснование энергосберегающих режимов работы силового электрооборудования малогабаритных комбикормовых агрегатов. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.16 - Электротехнологии и электрооборудование в сельскохозяйственном производстве - Таврическая государственная агротехническая академия, Мелитополь, 2003.

В работе обоснована актуальность выбранной темы исследований, сформулирована цель и задачи исследований. Рассмотрена задача повышения эффективности использования электрической энергии в силовом электрооборудовании малогабаритных комбикормовых агрегатов (МКА) с многокомпонентным измельчением. При анализе производственных показателей и литературных данных установлено, что стоимость энергоресурсов на производство комбикормов достигает трети, а при распределении затрат энергии по технологическим операциям самой энергоемкой является измельчение. Несмотря на то, что в настоящее время имеется большой и ценный опыт в области исследования рабочих процессов комбикормовых производств вопрос анализа влияния физико-механических свойств компонентов (ФМС), состояния рабочих машин и режимов их работы на эффективность преобразования электрической энергии в силовом электрооборудовании и использования ее в рабочих процессах не рассматривался, а используемые в настоящее время системы управления измельчающими агрегатами, базирующиеся на обеспечении номинального тока приводных электродвигателей, не позволяют производить комбикорм с минимальными затратами электрической энергии, поскольку не оперируют фактором эффективности ее использования. Установлено, что существуют возможности снижения затрат электрической энергии за счет адаптации режимов работы силового электрооборудования к изменяющимся ФМС компонентов и состоянию рабочих машин, при этом определено, что наиболее информативным показателем для анализа эффективности использования электроэнергии и определения энергосберегающих режимов работы являются удельные затраты электрической энергии.

На основании анализа рабочих процессов оборудования МКА установлены факторы, влияющие на эффективность преобразования электрической энергии в силовом электрооборудовании и использования ее в рабочих процессах технологических машин. При этом установлено, что принципиально энергосбережение может быть реализовано по двум направлениям: улучшение показателей преобразования электричкой энергии и улучшение показателей ее использования. На основании физических закономерностей, описывающих процессы в силовом электрооборудовании и технологических машинах получена теоретическая модель, описывающая преобразование и использование электрической энергии в силовом электрооборудовании МКА. Теоретические исследования данной модели позволили установить, что при разных ФМС компонентов в зависимости от режимов работы функция удельных затрат электрической энергии имеет экстремум. Следовательно при любых входных ФМС компонентов существуют режимы работы позволяющие производить комбикорм с минимальными затратами электрической энергии минимальны, а их экономия может достигать 10%.

Проведены экспериментальные исследования удельных затрат электрической энергии в приводных электродвигателях измельчающих агрегатов, как наиболее энергоемкой технологической операции, от физико-механических свойств компонентов, степени загрузки измельчающего дробилок и частоты вращения ротора. Экспериментально установлено, что энергозатраты имеют явно выраженный минимум в зависимости от ФМС компонентов, режимов работы и степени износа рабочих органов, при этом установлена сильная корреляционная связь между указанными выше факторами и удельными затратами электрической энергии. Также проведен ряд дополнительных исследований дозирующих узлов базовой МКА позволивших получить данные, необходимые для обеспечения энергосберегающих режимов работы силового электрооборудования. Определен обобщенный критерий управления рабочими машинами МКА, позволяющий реализовать производство комбикорма с минимальными удельными затратами электрической энергии.

Предложена энергосберегающая система управления МКА, работа которой основана на математической модели и критериях энергосберегающего управления. Для обеспечения наблюдаемости и управляемости технологического процесса разработаны дополнительные средства контроля (измерительный преобразователь удельного веса, блок ввода-вывода информации) и управления. Разработан алгоритм управления технологическим циклом комбикормовой линии и написано программное обеспечение, позволяющее в комплексе с ЭВМ обеспечивать эненергосберегающие режимы работы оборудования МКА. В качестве рекомендаций для энергосбережения разработана номограмма, позволяющая определять энергосберегающие режимы работы без внедрения предложенных технических средств. Проведенные производственные испытания энергосберегающей системы управления показали ее работоспособность и эффективность, при этом снижение затрат электрической энергии достигает 9%, а расчетный срок окупаемости капитальных вложений составляет 1,7 года при соблюдении требований к качеству готовой продукции.

Ключевые слова: энергосбережение, комбикорма, малогабаритный комбикормовый агрегат, дозирование, измельчение, автоматизация, измерительный преобразователь, алгоритм управления, ЭВМ, система управления.

Abstract

Chausov. S.V. The substantiation of the power saving operation modes of power installation for small-sized feed-mix plants. - Manuscript.

Theses for a candidate's degree by specialty 05.09.16. - Electric technologies and electric installation in agroindustrial complex. - Tavria State Agrotecnical Academy. - Melitopol, 2003.

The thesis is dedicated to development of power saving operation modes of power installation for small-sized feed-mix plants that allow increasing the efficiency of electric energy usage in feed-mix manufacture.

It is established on the basis of the principle analysis of power convertion and usage in power installation for small-sized feed-mix plants that there are energy-saving operation modes for the line units that allow to decreasing the power consumption for feed-mix manufacture. The theoretical model for the line energy consumption has been elaborated and its extreme character was revoked. The experimental researches of energy consumption for multicomponent crusher, as the most power-consumption operation, are carried out for components' physic and mechanical properties, crusher load and crusher rotation frequency. The energy-saving control system for the feed-mix production line with a multicomponent refinement is offered, which work is based on the defined generalized mathematical energy-saving control criterion.

The algorithm, engineering and software, that permit to realize dynamic optimization of the power saving operation modes for power installation and the were eleborated recommendations for the introductions of power-saving means were given. The carried trials of energy-saving control system have shown its serviceability and effectiveness.

Keywords: energy-saving, feed-mix, small-sized feed-mix plant, crushing, dosage, automation, measuring transducer, algorithm, computer, control system.

Размещено на Allbest.ru