Рисунок 1 – Кривая обжига керамзита во вращающейся печи
Авторы: Галицков С. Я., Фадеев А. С.
Источник: ФГБОУ ВПО Самарский государственный архитектурно‑строительный университет, Самара
Одной из основных задач обжига керамзита во вращающейся печи является обеспечение стабильного режима получения керамзита с заданным значением его насыпной плотности ρк, которая определяется, как показано в, температурой ТАподготовки керамзита, т. е. значением температуры материала в точке А кривой обжига (рис.1). Экспериментально установлено, что на процесс вспучивания накладываются следующие технологические ограничения: температура ТС в центре зоны вспучивания (точка С, рис. 1), должна быть на 5...7 °С ниже температуры плавления Tпл глины. Таким образом, для решения задачи автоматической стабилизации необходимо обеспечить стабилизацию температуры в точке А печи в соответствии с заданным значением ρк и, во‑вторых, обеспечить стабилизацию температуры ТС с целью исключения плавления глины.
Рисунок 1 – Кривая обжига керамзита во вращающейся печи
На основании сказанного синтезирована структура многомерной системы управления (рис.2). Она содержит два контура, связанных между собой через объект управления (под объектом управления понимаем совокупность тепловых и физико‑химических процессов во вращающейся печи при вспучивании керамзита), в котором в явном виде проявляется распределенность параметров. Но принимая во внимание, что в решении поставленной задачи стабилизации ρк управление температурным полем осуществляется в сечениях А и С печи, в работе по методике идентифицированы операторы объекта управления системы в виде передаточных функций по отношению к управляющим воздействиям: загрузка qз печи и объемная тепловая мощность Qп горелки, и к возмущению w – влажность сырца керамзита при загрузке его в печь. Регулятор 1 контура стабилизации температуры ТС управляет скоростью ленточного питателя, осуществляющего подачу керамзита в печь. Регулятор 2 контура стабилизации температуры ТА осуществляет автоматическое регулирование подачи топлива в горелку.
Рисунок 2 – Структурная схема системы управления вспучиванием керамзита во вращающейся печи
Существенное значение при синтезе этой двухконтурной системы имеет рациональный выбор точек расположения датчиков обратной связи. Экспериментальные исследования тепловых режимов вращающейся печи, выполненные на модели в условиях вариации qз и Qп, показали существенное изменение положения кривой обжига T(z) на координатной плоскости OZT.
Рисунок 3 – Зависимость длины зоны вспучивания от загрузки и тепловой мощности
Рисунок 4 – Влияние загрузки qз на насыпную плотность ρк и координату zA точки А
Во‑первых – координата zС центра (точка С) зоны вспучивания BD практически не изменяется при всех допустимых режимах работы печи; во‑вторых – длина отрезка BD (длина зоны вспучивания) меняется в функции двух координат (рис.3). В‑третьих, координата zA точки А существенно зависит от qз (рис.4).
Кроме того, на рис.4 отражена связь насыпной плотности ρк с положением точки А. Это позволяет решить задачу выбора расположения датчиков температуры при технической реализации синтезируемой системы. Датчик температуры ТС располагаем в точке С, координата которой определяется по кривой обжига. Предлагается датчик температуры ТАвыполнить в виде линейки, включающей в себя n датчиков (например, 3 – 5), расположенных вдоль оси z. Тогда в соответствии с требуемым значением ρк сигнал в систему управления будет сниматься с того датчика, координата zi (i = 1, 2,…,n) которого выбирается в соответствии с кривой, расположенной во втором квадранте на рис.4.
Предложенный вариант структурного синтеза системы и оснащение печи линейкой датчиков температуры ТА позволяет создать адаптивную многомерную систему управления температурным полем во вращающейся печи и обеспечить производство керамзита со стабильным заданным значением насыпной плотности ρк.
1. Онацкий С. П. Производство керамзита. – 3‑е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1987. – 333 с.
2. Галицков С. Я., Данилушкин А. И., Фадеев А. С. Моделирование вспучивания керамзита во вращающейся печи как объекта управления // Вестник Самарского государственного технического университета, Серия Технические науки
, №2 (30) СамГТУ. – Самара, 2008. – С. 160–168.
3. Онацкий, С. П. Выбор и оценка глинистого сырья для производства курамзита. / С. П. Онацкий – М.: Государственное издательство литературы по строительным материалам, 1957. – 20 с.
4.Перегудов, В.В. Тепловые процессы и установки в технологии строительных изделий и деталей: учебник для ВУЗов. / В. В. Перегудов, М. И. Роговой – М.: Стройиздат, 1983. – 416 с., ил.
5.Галицков С. Я, Галицков К. С., Масляницын А. П. Математическое моделирование промышленных объектов управления. – Самара: СГАСУ, 2004 – 152 с.
6.Рапопорт, Э. Я. Структурное моделирование объектов и систем с распределенными параметрами: Учеб.пособие / Э. Я. Рапопорт. – М.: Высш. шк., 2003. – 299 с.