Долина Віктор Георгійович. Автоматичні рефрактометри для систем керування переробкою рідких продуктів

Краткое описание

Долина Віктор Георгійович. Автоматичні рефрактометри для систем керування переробкою рідких продуктів : дис... канд. техн. наук: 05.13.05 / Національний технічний ун-т України "Київський політехнічний ін-т". — К., 2007. — 166арк. — Бібліогр.: арк. 145-155

Долина В.Г.Автоматичні рефрактометри для систем керування переробкою рідких продуктів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.05 Елементи та пристрої обчислювальної техніки та систем керування. Вінницький національний технічний університет, Вінниця 2007.
Дисертація присвячена підвищенню ефективності процесів переробки рідких продуктів шляхом розробки точних та стабільних засобів контролю вмісту сухих речовин у цих продуктах.
Проведено огляд процесів переробки рідких продуктів. Показано, що для побудови ефективних систем управління необхідно проводити вимірювання вмісту сухих речовин у рідинах. Обґрунтовано використання автоматичних рефрактометрів для вимірювання вмісту сухих речовин у рідких продуктах. Розроблено математичну модель первинного перетворювача рефрактометра на основі прозорих порожнистих циліндрів та проведено її дослідження щодо можливості створення рефрактометрів на основі прозорих порожнистих циліндрів. Побудовано структуру автоматичного рефрактометра. Синтезовано управляючий автомат рефрактометра. Проведено експериментальні дослідження автоматичного рефрактометра в умовах виробництва. Синтезовано модальний регулятор для системи керування випарною станцією на основі рефрактометричних вимірювань.

1. Проведено огляд технологічних процесів переробки рідких продуктів і показано, що вимірювання вмісту СР у рідинах є невід’ємною частиною технологічних процесів у багатьох галузях. У зв’язку з тим, що цукрова промисловість України знаходиться у кризовому становищі, було вирішено проводити дослідження на її прикладі. Найбільш впливовим параметром технологічного процесу цукрового виробництва є вміст СР у соках та сиропах, у зв’язку з тим, що він пов'язаний з випарюванням, а виробництво цукру є дуже енергоємним. Підтримання цього параметра на заданому рівні дозволяє максимально знизити втрати цукру і підвищити ефективність використання енергоносіїв.
2. Проаналізовано існуючі методи вимірювання вмісту СР у рідких продуктах, з яких обрано найбільш придатний рефрактометричний. Проведено огляд існуючих рефрактометричних методів вимірювання вмісту СР і визначено, що не існує рефрактометрів на основі циліндричних призм. Проведено класифікацію рефрактометричних способів вимірювання вмісту СР у рідких продуктах. Розглянуто існуючі структурні способи реалізації автоматичних рефрактометрів та визначено їхні недоліки і переваги.
3. Розроблено моделі проходження світла крізь прозорий порожнистий циліндр (ППЦ). Проведено дослідження отриманої моделі проходження світла крізь ППЦ, яке показало, що існує безпосередня залежність між показником заломлення рідини, що знаходиться всередині ППЦ, і максимальним кутом виходу променя з ППЦ. З використанням розробленої моделі проходження світла крізь ППЦ створено модель первинного перетворювача рефрактометра на основі ППЦ. Це відкрило шлях до створення автоматичного рефрактометра на основі ППЦ для використання в АСУ ТП.
4. Виконано дослідження впливу геометричних параметрів ППЦ та дестабілізуючих факторів, а саме температури і забруднення внутрішньої стінки ППЦ, на передавальну характеристику первинного перетворювача рефрактометра. Розроблено структуру автоматичного рефрактометра, придатного до використання в АСУ ТП, з використанням структурних методів зменшення впливу температури і забруднення внутрішньої стінки ППЦ на результати вимірювань вмісту СР у рідинах.
5. З урахуванням розробленої структури автоматичного рефрактометра створено узагальнений алгоритм його функціонування. На базі алгоритму синтезовано універсальний управляючий автомат рефрактометра, що дозволяє ефективно використовувати автоматичний рефрактометр в АСУ ТП, функціонування яких пов’язане з визначенням вмісту СР у непрозорих, забруднених нерозчинними частками рідинах.
6. Проведено експериментальні дослідження автоматичного рефрактометра в умовах виробництва, які показали, що:
при вимірюванні вмісту СР у напоях на заводі безалкогольних напоїв і порівнянні результатів вимірювання розробленого рефрактометра з результатами вимірювання лабораторного рефрактометра типу RFM (точність вимірювання вмісту СР у рідинах 0,03%) максимальне відхилення показань розробленого рефрактометра склало 0.12%, випадкова похибка не перебільшила 0.02%;
при вимірюванні вмісту СР у соках і сиропах на цукрових заводах і порівнянні результатів вимірювання розробленого рефрактометра з результатами вимірювання лабораторного рефрактометра типу РПЛ4 (точність вимірювання вмісту СР у рідинах 0,2%) максимальне відхилення показань розробленого автоматичного рефрактометра склало 0.27%, випадкова похибка склала 0.09%.
Виходячи з цих даних можна говорити про стабільність і точність розробленого пристрою, що дозволяє використовувати його в структурі АСУ ТП.
7. Як зразок використання автоматичного рефрактометра в структурі АСУ ТП переробки рідких продуктів, проведено синтез модального регулятора для випарної станції. За допомогою пакету MATLAB 6.5 було промодельовано отриману систему з регулятором, що показало придатність використання автоматичних рефрактометрів у структурі АСУ ТП переробки рідких продуктів, зокрема цукрової галузі, завдяки чому можливо підвищити кількість і якість продукту виробництва за рахунок зменшення втрат цукру і його кольоровості та оптимізувати використання енергоносіїв, що дозволить зменшити витрати палива на їхнє отримання.