Автоматическая система управления шнекового пресса Советский патент 1979 года по МПК B30B9/18 B30B15/16 

(54) АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ШНЙКОВОГО ПРЕССА 36 Система содержит также устройство для определения содержания взвесей в сусле 7, первичные преобразователи для определения электропроводности сусла 8, мезги 9 и выжимок 10, установленные в бункерной части пресса, в начале и конце прессовой камеры, а также первич ный преобразователь Давления 11, устано1вленный в гидравлической системе прес са 4, и манометр 12 пля визуального определения величины давления в системе Выходы первичных преобразователей 8-11 соединены со входами вычислительного блока 13, содержащего устройство для определения суслосодержания мезги 14 и выжимок 15. Блок оптимизации 16 содержит логическое устройство 17 для вь1 числения оптимальной величины задания суслосодержания мезги и филвтр низкой частоты 18. Входы блока оптимизации соединены с устройством для опред&лёния содержания взвесей в.сусле 7й суспосодержания выжимок 15, а выход с устройством сравнения 19 регулятора переменной структуры 20, включающего в себя .релейный элемент 21, охваченный ёвеном инерционной отрицательной обратной связи 22, в цепи которой устанобпен переключатель 23, управляемьШ от ёпока изменения структуры 24, а также исполнительный механизм 25. Второй вход устройства сравнения 19 регуяятора 20 соединён с устройство для 6п редёйёетя: суслосодержания выжимок 15, а третий с блоком формирования упреждающего с:игнала 26, содержащим пропорциональное звено 27 и устройство вьтчитания 28 Система работает следующим обрЙЭЬм. Мезга отжимается в прессе 1, и выжимки, содержащие небольщое i количёс1 во сусла, продвигаются к прессовой ка-. мере, где расположены первичные преобразователи 9 и 10 дли определения элек ропроводности мезги и выншмок в начале и конце прессовой камеры. Сигналы с этих преобразователей, а также с первичных преобразователей электропровод-; ности сусла 8 и давления 11 в гидравлическрй системе пресса 4 поступают на вычислительный блок 13, содержащий два идентичных устройства 14 и 15, выходной сигнал которых пропорционален, соответственно, суслосодержанию мезги /U и выжимок: |U . Величина суслосодержания определяетcjr is них из соотношения: гп РО .K / m 7 где ju - величина суслосодержания мезги тили выжимок; П1|- масса сусла в мезги или выжимйх, frij- масса условно сухих шжймок, кг; PI- электропроводность сусла, (ом,м)1 р2 - электропроводность Мезги или выжимок, (ом.м); . К коэффициент пропорциональности, зависящий от конструкции пер:№Чного преобразователя и давления мезги в прессовой камере. На точность определения величины суслосодержания /ц не влияет колебание электропроводности сусла, вызванное изменением сахаристости, кислотности сусла, температуры или других параметров, так как электропроводность Мезги в ооновном определяется электропроводностью сусла, содержащегося в ней. Сигналы с выхода устройств для рпре деления взвесей в сусле 7 и суслосодер}кания выжиМок 15 поступают на блок ойтймизахши 16, выраёатываквцим Hanpsfжёние, пропорциональное величине задания суслосодержания выжимок Шл, соответствующее оптимальному режиму прессования, мезги. Оптимальный режим прессования определяется максимальным быходом сусла из Мезги, т.е. минимальным остаточнь1М суслосбдержанием мезги, при заданном Ka iecVBe сусла.. Качество сусла определяется содержаниек вз&есей в нем, так как количестйо дубильных и фенрльных веществ в сусле, полученном на шнековых прессах, тесно связано с этим показателем.а Верхняя граница суслосодержания выжимок/Цщдхопределяется нормированным выходом сусла 76 дал/т, нижний предел ограничено Q)5 -максимальным содержанием взвесей в сусле. Соотношение количества выхода сусла и взвесей в нем можно изменять с помощью коэффициентов весомости, которые ш 1бираются из экономических соображений, и вводятся оператором. .. : Влок оптимизаций содержит логичесукое устройство 17 для определения знЪчения. критерия оптимальности функции оптимизации (2). :, Kt. Кг / tnax:/ шах-gf l где - критерий оптимальности; - максимальное и текущее значение величины суслрсодержания выхси:мок;6 jYia, и - максимальное и текущее зна чение величины содержания взвесей в сусле, в относительных единицах; Kj. коэффициенты весомости, которые определяются из экономической модели процесса переработки винограда. Величина задания суслосодержанпя выжимок Шдопределяется из условия минимума критерия оптимальности ц / -/ Р т: 777т-о. (2,) 9/u9g(/b) 4 / тах-/ з gmax-gW где m4- величина задания суслосодеркаНИН выжимок, соответствующая оптимальному режиму прессования мезги. Ввиду относительной сложности аналитического определения условия оптим льности (з) его можно определять из выра жения (4), если заранее определить границы критерия 9 , при которых можно считать режим прессования оптимальным. , где9|, предельные границы критерия оптимальности. Логическое устройство 17 блока оптимизации 16 вь1числяет текущее значение критерия оптимальности, сравнивает его с интервалом заданных значений и вь1ра батывает,. если не удовлетворяется условие (б), сигнал на изменение величины задания суслосоцержания jU, Фильтр ниэ jKoA частоты 18 предназначен для сглаживания шсокочастотных составлякнцих величины Йлходное напряжение блока оптимизацнн 16 подается на вход устройства срав нения 19 регулятора 20, на второй йход которого поступает сигнал с устройства 15 для определения суслосодержания шлжимок JU , а на третий вход - сигнал управпения Ыг . пропорциональный производ-нойц изменения суслосодержания выжимок Л| и сдвинутый на время предварения , Выходное напряжение устройства сравнения определяется из выражения . . A/U )-/U5(б гдед - сигнал на выходе устройства срав нення; /Ulf - сигнал упреждения. Время f движения мезгя в Прессовой камере до вьххода -из пресса, в основном, обусловливает время запаздывания шнекового пресса как обьекта регулирования. Эхспериментальньпе и теоретические исследования шнекбвого пресса позволяют описать динамику его работь дифференциальным управлением порядка с запаздыванием ( гдеК - коэффициент усиления пресса, хара к тернзующий отношение остаточного ccv держания сусла в выжимках к давлению в гидросистеме регулятора, Tj ,12 - постоянные времени, определяющие инерционные свойства пресса и длительность переходного процесса, с; время запаздывания, с. Передаточную функцию прессовой камеры можно описать уравнением Wj. где К2коэффициент усиления прессовой Па камеры 2- времязапаздывания :ЬрессовоЙ камеры, с. Поскольку сусло в прессовой камере отжимается незначительно, а врем движения мезги в ней велико, то Поэтому закон изменения суслосодерания мезги в начале прессовой камеры одрбей закону изк енения суслосодержания ыжимок на выходеиз пресса и сдвинут тносительно последнего на время предарения t . Экспериментальные исследования ,кда5ог чго время движения мезги в ., рессовой камере в ,1,5-2 раза больше ремени запаздывания . (1.5- 2) , отношение коэффициентов усиления 0,06 V 0,09 Сигнал упреждения р формируется блоке 26 по/закону K2/Ui-/U I (-( .V uCде ( соответственно, значения суслосодержания выжимок измереные со сдвигом во времени t ; 76 t - время между двумя измерениям величины суслосодержания выжимок, в отн.еяин.; - соответственно, производная измерения суслосодержания выжимок и мезги в начале прессовой камеры; К2 - коэффициент усиления прессово камеры, в отн.един. При Этом выходное напряжение устройства 14, определяющего суслосодержание мезги jU, поступает на пропорциональное звено 27, коэффициент которого равен коэффициенту усиления прессо вой камеры Ко , а затем ра блок сра&нения 28, вход которого соединен с выходом устройства- 15, определяющего величину суслосодержания выжимок ./U , а выход блока 26 формирования упреждающего сигнала - с устройством сравнения 19 регулятора 20. Величина входного сигнала регулятора А jU определяется из выражения (б). В установившемся режиме 1 1 U.K2/Ui . )W(|u,.to)p.o Следовательно, обеспечивается гибкая обратная связь по сигналу упреждения При воздействии возмущений на систб му управления возможен пробыв пробки т.е. той части мезги, которая находится под давлением в прессовой камере и обес печивает нормальную работу пресса. Исследования показывают, чтб при превышении определенно величины суслосодермсания выжимок, равной Критической величине ,объект теряет свойства самовыравнивания и станоштся неуправляемым, т.е. происходит прорыв пробки. . Для предотвращения этого явления в регуляторе 20 предусмотрено изменение структуры. предусмотрено два режима работы регулятора, умеренный в форсированный. Первый обеспечивает высокое качество регулирования в зоне ра пионального режима управления, а второй позволяет быстро, с учетом статических и динамических, характеристик пресса, выйти из зоны докрттической величины суслосодержания выжимок. Для перекдюче1гая структуры регуля тора Бвеиен блок изменения структуры 7 8 24, который вырабатыгшет сигнал управления ГОпри |U-|U,0 gj LlnpH|u. Этот сигнал изменяет структуру регулятора с помощью переключателя 23. ПИС При оптимальный W по быстродействию в умеренном режиме применяется изодромный закон регулирования, а в форсированном - оптимальный по быстродействию при ограничении по максимальному дйьлению в гидросистеме 4 пресса с помощью первичного преобразователя 11, установленного там, и обратной casiзи, заведенной на релейный элемент 21 регулятора 20. . , Введение устройства для определения взвесей в сусле и блока оптимизации позволяет системе автоматически выбирать оптимальный режим прессования мезги с учетом количества и качества полученного при этом сусла, увеличить производительность оборудования, снизить -удельный расход энергии. Усгранение шнекового дожимного устройства связано с упрощением конструкцаи пресса и уменьшением времени запаздываний IB Системе управления, что позволяет повысить качество регулирования. Этому же способствует и применение ре гулятора переменной структуры. о Точность определения величины суслосодержания мезги и ныжимок прШ)1Шаетсй за счет использования отношения величины их электротгроводности к электропроводности сусла, получаемого из них, а также за счет учета давяения в гидравлической системе пресса. Кроме того, сигнал на входе регулятора формируется в виде разности (б), поэтому значительно уменьшается величина систематической составляющей погрешности. Это позволяет применять еййную градуировочную характеристику устройства для определения суслосодержания мезги и к 1жимки для различного сырья. , Формула и. 3 обретения Автоматическая система управления шнекового пресса, содержащая гидроре