Государственное образовательное учреждение

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Лабораторная работа

Моделирование системы управление нагрева экструдера

Выполнили: студенты группы 1-ЭТ-4

Скляров Е.В. Куликов М. Марущак И.В

Проверил: Базаров

Самара 2012

Краткая информация:

Характерными особенностями конструкции рабочей части экструдера есть то, что камеры и шнеки смонтированы в соответствии с поставленными технологическими задачами. Отличают загрузочную камеру, в которую вводится сырье и различные добавки, закрытые камеры с отверстиями для измерения температуры и давления, а также для ввода жидких добавок и отбора проб. На шнеки могут устанавливаться различные элементы, что дает возможность создавать дополнительное сопротивление перемещению продукта и перемешивать его в процессе перемещения.

Рабочую часть экструдера с учетом стадий процесса обработки можно условно разделить на три зоны: I - зона приема сырья; II - зона пластификации и сжатия; III - зона выпрессовывания продукта.

Существует целый ряд конструкций рабочей части шнековых экструдеров.

1. Одинарные шнеки, в т.ч.:

- цилиндрический шнек с постоянным шагом;

- цилиндрический шнек с переменным шагом;

- наличие винтовой линии в кожухе шнека;

- конический шнек;

- конический шнек с шагом, что уменьшается к выходу из экструдера.

2. Сдвоенные шнеки, что не входят в зацепление в т.ч.:

- шнеки, что вращаются в одном направлении;

- шнеки, что вращаются в разные направления.

3. Сдвоенные шнеки, что входят в зацепление в т.ч.:

- шнеки, что вращаются в одном направлении и самоочищаются;

- шнеки, что вращаются в разные направления и частично самоочищаются.

Принцип действия экструдеров состоит в том, что в частицах зерна, размещенных в закрытой камере, при нагревании за счет испарений влаги, что имеется в них, возрастает внутренне давление. Мгновенная разгерметизация камеры приводит к расширению паровоздушной смеси и вызывает увеличение объема частиц зерна.

В комбикормовой промышленности, в основном, нашли применение одношнековые экструдеры с цилиндрической формой шнека с постоянным шагом.

Рабочая часть указанных экструдеров состоит из набора шнеков, между которыми в определенной последовательности размещены подпорные шайбы, набор шнеков и шайб крепится на шпильке с помощью болта с конусной головкой. Внутренняя поверхность кожуха рабочей части имеет продольные каналы, исключающие вращение продукта в процессе его перемещения. На выходе кожуха встроена обычно конусная гайка с отверстием. Температура перерабатываемого продукта регулируется изменением зазора между конусами болта крепления шнеков и выходной гайки, или изменением диаметра выходного отверстия.

Различные модели экструдеров отличаются конструктивным исполнением элементов, входящих в рабочую часть, количеством рабочих камер, наличием дополнительных систем расширяющих технологические возможности экструдеров, конструкцией питателей, приводов и т.д.

Цилиндрическая форма рабочей части является наиболее технологичной в изготовлении, и следовательно, имеет более низкую себестоимость.

Ранее отечественной промышленностью для производства комбикормов выпускались две основные модели экструдеров - это ПЭК-125х8 производительностью до 600 кг/ч и КМЗ-2М производительностью до 500 кг/ч. Экструдер ПЭК-125х8 был также оснащен электронагревателем рабочей части.

Современные конструкции экструдеров реализуют как технологию сухой экструзии, именуемую так тому, что экструдирование происходит при помощи тепла, которое выделяется в процессе прохождения продукта через рабочую часть экструдера, так и возможность использования при экструдировании пара. Для этого экструдер оснащается камерой предварительной обработки сырья паром (кондиционером). Использование пара удваивает производительность и уменьшает износ рабочих частей экструдера.

Процесс сухой экструзии занимает менее 30 секунд. За это время сырье успевает пройти измельчение, смешивание, тепловую обработку, обеззараживание, обезвоживание, стабилизацию и увеличение объема.

В конструкции экструдеров, выпускаемых ЗАО "Черкассыэлеватормаш", реализована технология сухой экструзии.

В настоящее время объединением освоено производство 4-х моделей: Е-150, Е-250, Е-500, Е-1000, производительностью соответственно до 150, 250, 500, 1000 кг/ч.

Е-150 - предназначен для экструдирования зерновых и гороха;

Е-250, Е-500 и Е-1000 - три исполнения - для экструдирования зерновых и гороха, для экструдирования сои и универсальный.

Освоение производства такого модельного ряда экструдеров позволило расширить круг потребителей оборудования от мелких фермеров хозяйств до комбикормовых заводов.

Конструкция рабочей части указанных экструдеров - одношнековая с цилиндрической формой шнека с постоянным шагом. "Конфигурация" рабочей части каждой из моделей индивидуальна. Каждая из моделей экструдеров снабжена датчиками температуры перерабатываемого продукта. Причем в экструдере Е-1000 температура контролируется в двух зонах - в зоне смешивания и в зоне сжатия.

Отличием экструдеров серии Е является, в первую очередь, является удобство в обслуживании. Так конструкция рабочей части позволяет с минимальными затратами времени производить очистку и замену всех ее элементов. Стаканы цилиндрической части имеют встроенные рабочие гильзы, что повышает ремонтопригодность экструдера. Быстроизнашиваемые детали рабочей части изготовляются из специального износостойкого чугуна.

Экструдеры Е-500 и Е-1000 оборудованы системой подачи воды, что упрощает запуск экструдера при переработке зерновых и гороха, а также улучшает режим работы, в часности при экструдировании дробленого зерна.

Все модели оборудованы специальными устройствами для дробления экструдата.

Переналадка экструдеров Е-250, Е-500 на экструдирование сои заключается в изменении "конфигурации" рабочей части и повышенных оборотов шнека за счет замены ведущего шкива клиноременной передачи.

По сравнению с моделями Е-150,250,500, в которых питатель выполнен в виде вибролотка, экструдер Е-1000 оснащен шнековым питателем, электропривод которого имеет частотное регулирование числа оборотов.

Все экструдеры, кроме Е-150, сертифицированы.

Что показал почти 6-летний опыт эксплуатации экструзионного оборудования:

- экструдеры в основном использовались для переработки недробленного, неочищенного от минеральных примесей некондиционного зерна. Отсюда повышенный износ деталей рабочей части;

- низкий уровень знаний у многих потребителей технологии экструдирования и, следовательно, неправильная эксплуатация оборудования;

- условия эксплуатации не отвечают предъявленным требованиям в части энергообеспечения;

- потребителем зачастую не ведется учет машинного времени работы оборудования.

Все это затрудняет объективно и своевременно реагировать на замечания по усовершенствованию оборудования. Вместе с тем, постоянно ведутся работы по подбору новых материалов для быстроизнашиваемых деталей рабочей части, по усовершенствованию конструкции связанной с повышением надежности оборудования.

В ближайших планах освоение производства охладителей соевого экструдата производительность 500 кг/ч и 1000 кг/ч.

Изготовлен опытный образец охладителя производительностью 1000 кг/ч барабанного типа.

Решение проблемы охлаждения соевого экструдата позволит комплексно решить проблему переработки сои.

Кроме того, планируется оснастить экструдер Е-1000 кондиционером, что позволит практически удвоить его производительность.

Стоит вопрос, также. По освоению на выпускаемом оборудовании технологии переработки на корм отходов птицеводства и животноводства и отходов пищевой промышленности.

Одна из основных задач нынешней конференции - наладить контакты и найти взаимовыгодные формы сотрудничества между разработчиками экструзионных технологий, производителями оборудования и потребителем. Это позволит решить многие вопросы по дальнейшему усовершенствованию оборудования, расширению его технологических возможностей.

Цель работы: Изучение систем управления системой нагрева экструдера.

Выполнение работы.

Собираем схему по управлению системы нагрева пластмассы и охлаждения установки после освобождения от горячей пластмассы.

Задаем характеристики блоков

Генератор импульсов:

Амплитуда 10

Период 240

Процент сигнала от периода 41.(6)

Задержка сигнала 0

Генератор импульсов 3:

Амплитуда -10

Период 240

Процент сигнала от периода 4.1

Задержка сигнала 180

Усилитель 1:

Коэффициент усиления 1000

Звено насыщения:

Верхний предел 220

Нижний предел -2230.5

Усилитель 2:

Коэффициент усиления 14182

Усилитель 3:

Коэффициент усиления 0.00000041

На выходе мы получим следующий сигнал.

По которому мы видим что в течении первых 100 секунд происходит нагрев. И под конец периода происходит охлаждение установки.

Ответы на вопросы.

1. Под быстродействием системы управления понимается то как быстро система управление реагирует на изменение системы которой она управляет.

2. Выходным сигналом терморгеляторов является напряжение, которое подается к системе нагрева.

3. Когда многомерную систему можно разбить на последовательное выполнение каких либо программ. То есть сделать так чтобы элементы многомерной системы выполнялись в строгой последовательности.

4. Цифровой сигнал, который предстоит отправить в линию связи и обеспечить его прием без потерь и искажений. И здесь проявляется главное преимущество цифровой передачи перед аналоговой. Как и аналоговый сигнал, цифровой сигнал подвержен затуханиям в линиях связи. Но если в некоторой точке линии цифровой сигнал может быть принят без искажений (а для цифрового сигнала это однозначное отличие «0» и «1»), он может быть полностью восстановлен и отправлен по линии дальше. И так до бесконечности. С аналоговым сигналом дело обстоит сложнее. Его тоже можно усиливать и передавать дальше в линию. Но отнюдь не до бесконечности. При каждом усилении соотношение сигнал/шум падает, и через некоторое количество таких ретрансляций наш полезный сигнал просто «тонет» в шумах и становится непригодным ни для визуального отображения на экране монитора, ни для какой-либо обработки аппаратурой приема.

Вывод: Система нагрева имеет сложную систему, если система в конце не остынет получиться может выйти перегрев системы.

Дата добавления: 2015-10-21