Системний аналіз та оптимізація динамічних характеристик безклапанних дозаторів напірного типу

Abstract

Дослідження присвячено системному аналізу та оптимізації динамічних характеристик безклапанних дозаторів напірного типу, що функціонують на основі ерліфтного принципу формування та витіснення дози у складі фасувально-пакувального обладнання харчових виробництв. Актуальність теми зумовлена зростанням вимог до точності, стабільності та швидкодії дозування в умовах високопродуктивних пакувальних ліній, а також необхідністю забезпечення надійної роботи дозувальних систем за відсутності клапанних елементів у продуктопро-воді та наявності виражених нелінійних і нестаціонарних процесів у пневмогазо-динамічних контурах. Традиційні підходи до керування дозуванням не завжди до-зволяють забезпечити належний рівень повторюваності дози та стійкості перехідних процесів, що обґрунтовує доцільність застосування системного підходу до аналізу й оптимізації таких систем. Об’єктом дослідження визначено процеси зміни тиску та витрати продукту в напірному безклапанному дозаторі з ресивером і пневматичним керуванням. По-будовано узагальнену математичну модель процесу дозування у вигляді системи диференціальних рівнянь, що описує неусталені газогідродинамічні процеси, з аналізом впливу керуючих параметрів на динамічну поведінку системи. Чисельне моделювання здійснено в середовищі MATLAB/Simulink. Для перевірки адекватності математичної моделі проведено комплекс імітаційних та експериментальних досліджень на лабораторному стенді з пропорційним електропневматичним керуванням у струмовій петлі 4—20 мА. У результаті встановлено, що визначальним чинником динамічної точності дозування є характер зміни тиску в дозувальному ресивері, який безпосередньо впливає на форму витратної характеристики під час циклу дозування. За результатами експериментів точність повторення витіснення дози об’ємом 50 мл становила ±0,35—0,8% при зміні початкового рів-ня продукту в живильному резервуарі на 10 мм, а розбіжність між модельними та експериментальними даними не перевищувала 7—10%, що підтверджує адекватність розробленої моделі.