Синтез системи управління позиційного пневмоприводу запірної арматури за критеріями технологічної ефективності

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263622

Ключові слова:

електропневматичний позиціонер запірного пристрою, характеристики механіко-привідної керуючої системи позиціонеру, дискова заслінка, кульовий кран з V–подібним вирізом, цукрове виробництво, технологічна ефективніть робочих процесів

Анотація

Розроблено конструкцію експериментального стенду, призначеного для дослідження ефективності системи управління позиційним приводом запірної арматури. Для проведення досліджень програмно сформовані і описані режими роботи дискової заслінки та кульового крану, на основі пропорційних елементів з зворотнім зв’язком (4–20 мА).

Аналітично описана математична модель керування запірними пристроями на прикладі дискової поворотної заслінки з можливістю подальшого аналізу окремих етапів відповідно до прийнятих допущень. Робочий сигнал керування обґрунтовано із послідовним асинхронним інтерфейсом із зміщеним робочим діапазоном допустимих значень –16.0 мА.

Описані окремі етапи роботи синтезованих пристроїв запірної арматури на основі прийнятих допущень. Проведені заміри для кутів дискової заслінки 30°, 60°, 90° за змінним значенням керуючого сигналу щодо тиску (1...4 бар) із дискретизацією вимірювальних показників для контрольної системи у реальному часі. Результати, отримані експериментально, підтвердили адекватність чисельного моделювання щодо дослідження роботи дискової поворотної міжфланцевої заслінки, а також попередніх припущень у математичній моделі. Отримані дані для перевірки ефективності роботи керованої запірної арматури (кульового крану V–подібним вирізом, дискової поворотної міжфланцевої заслінки), на цукровому заводі. Середнє значення кута повороту для кулі становить 17.61 градуси; середнє значення температури пари після охолодження 130.91 °C (за умови заданого значення 130.0 °C). Відхилення встановленого значення – 0.7 %. Середнє значення для кута повороту дискової заслінки у 43.0 градуси, показало найбільше відхилення технологічних параметрів у 1.45 %

Біографії авторів

Людмила Олександрівна Кривопляс-Володіна, ТОВ КАМОЦЦІ

Доктор технічних наук, професор

Олександр Миколайович Гавва, Національний університет харчових технологій

Доктор технічних наук, професор

Кафедра машин і апаратів харчових та фармацевтичних виробництв

Навчально-науковий Інженерно-технічний Інститут ім. Акад. І. С. Гулого

Владислав Юрійович Сухенко, Черкаський державний технологічний університет

Доктор технічних наук, професор

Кафедра харчових технологій

Валерій Григорович Мирончук, Національний університет харчових технологій

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технологічного обладнання та комп’ютерних технологій проектування

Навчально-науковий інженерно-технічний інститут ім. Акад. І. С. Гулого

Сергій Володимирович Токарчук, Національний університет харчових технологій

Кандидат технічних наук

Кафедра мехатроніки та пакувальної техніки

Навчально-науковий Інженерно-технічний

Олександр Сергійович Володін, Національний університет харчових технологій

Аспірант

Кафедра машин і апаратів харчових та фармацевтичних виробництв

Навчально-науковий Інженерно-технічний Інститут ім. Акад. І. С. Гулого

Посилання

  1. Kril, O. S. (2013). Research and modeling of butterfly valve – actuator complex on the main oil pipeline. Quality Control Tools and Techniques, 2 (31), 84–88. Available at: http://mpky.nung.edu.ua/index.php/mpky/article/view/180/184
  2. Kwuimy, C. A. K., Ramakrishnan, S., Nataraj, C. (2013). On the nonlinear on–off dynamics of a butterfly valve actuated by an induced electromotive force. Journal of Sound and Vibration, 332 (24), 6488–6504. doi: https://doi.org/10.1016/j.jsv.2013.07.014
  3. Sotoodeh, K. (2021). Valve actuation. A Practical Guide to Piping and Valves for the Oil and Gas Industry, 799–845. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-823796-0.00008-8
  4. Pawlowski, W., Malek, A., Sikorski, J. (2021). Pneumatic actuator positioning with pilot controlled check valves. Mechanics and Mechanical Engineering, 25 (1), 15–21. doi: https://doi.org/10.2478/mme-2021-0003
  5. Salinas, M. A., Green, J. W., Tran, K. (2020). Revising the City of Houston’s Standard Butterfly Valve Detail for Large Diameter Butterfly Valves. Pipelines 2020. doi: https://doi.org/10.1061/9780784483190.025
  6. Tranter, R. S., Sikes, T. (2020). Solenoid actuated driver valve for high repetition rate shock tubes. Review of Scientific Instruments, 91 (5), 056101. doi: https://doi.org/10.1063/5.0006010
  7. Okabe, H., Tanaka, Y., Watanabe, A., Yoshida, F., Iio, S., Haneda, Y. (2019). Cavitation in a spool valve for water hydraulics. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 240, 062029. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/240/6/062029
  8. Zhang, J., Yang, Q., Lv, R., Liu, B., Li, Y. (2020). Research on Noise Generation Mechanism and Noise Reduction Ball Valve Measures of Ball Valve. IEEE Access, 8, 15973–15982. doi: https://doi.org/10.1109/access.2020.2967063
  9. Xu, W., Wang, Q., Wu, D., Li, Q. (2019). Simulation and design improvement of a low noise control valve in autonomous underwater vehicles. Applied Acoustics, 146, 23–30. doi: https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2018.10.019
  10. Makaryants, G. M., Sverbilov, V. Y., Prokofiev, A. B., Makaryants, M. V. (2012). The tonal noise reduction of the proportional pilot-operated pneumatic valve. 19th International Congress on Sound and Vibration, ICSV 19, 689–697.
  11. Fei, Z. (2017). Stability analysis of ball valves and units in ball valve dynamic water closing process. April, Zhendong yu Chongji. Journal of Vibration and Shock, 36 (8), 244–249. doi: https://doi.org/10.13465/j.cnki.jvs.2017.08.038
  12. Gavva, O., Kryvoplias-Volodina, L., Yakymchuk, M. (2017). Structural-parametric synthesis of hydro-mechanical drive of hoisting and lowering mechanism of package-forming machines. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (89)), 38–44. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.111552
  13. Baran, G., Catana, I., Magheti, I., Safta, C. A., Savu, M. (2010). Controlling the cavitation phenomenon of evolution on a butterfly valve. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 12, 012100. doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/12/1/012100
  14. Sullivan, P., Petersen, H. (2003). Substitution of Hydraulic for Pneumatic IC Engine Valve Control System. Volume 1: 23rd Computers and Information in Engineering Conference, Parts A and B. doi: https://doi.org/10.1115/detc2003/cie-48289
  15. Kryvoplias-Volodina, L., Gavva, O., Yakymchuk, M., Derenivska, A., Hnativ, T., Valiulin, H. (2020). Practical aspects in modeling the air conveying modes of small–piece food products. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (11 (107)), 6–15. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.213176
  16. Šitum, Ž., Ćorić, D. (2022). Position Control of a Pneumatic Drive Using a Fuzzy Controller with an Analytic Activation Function. Sensors, 22 (3), 1004. doi: https://doi.org/10.3390/s22031004
  17. Hou, S., Fei, J., Chen, C., Chu, Y. (2019). Finite-Time Adaptive Fuzzy-Neural-Network Control of Active Power Filter. IEEE Transactions on Power Electronics, 34 (10), 10298–10313. doi: https://doi.org/10.1109/tpel.2019.2893618
  18. Mu, Y., Liu, M., Ma, Z. (2019). Research on the measuring characteristics of a new design butterfly valve flowmeter. Flow Measurement and Instrumentation, 70, 101651. doi: https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2019.101651
  19. Huova, M., Linjama, M., Huhtala, K. (2013). Energy Efficiency of Digital Hydraulic Valve Control Systems. SAE Technical Paper Series. doi: https://doi.org/10.4271/2013-01-2347
  20. Donelnelli, M. E. M. (2020). Tables and diagrams of hydraulic resistance. CALEFFI, 104.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-08-24

Як цитувати

Кривопляс-Володіна, Л. О., Гавва, О. М., Сухенко, В. Ю., Мирончук, В. Г., Токарчук, С. В., & Володін, О. С. (2022). Синтез системи управління позиційного пневмоприводу запірної арматури за критеріями технологічної ефективності . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(2(118), 79–91. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263622

Номер

Том 4 № 2(118) (2022): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Liudmyla Kryvoplias-Volodina, Oleksandr Gavva, Vladyslav Sukhenko, Valerij Myronchuk, Serhii Tokarchuk, Oleksandr Volodin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.