авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Повышение энергетической эффективности производства пилопродукции

-- [ Страница 4 ] --

 Динамика средней -102

Рис. 14. Динамика средней Рис. 15. Упорядоченная диаграмма мощности при изменении потребляемой мощности за режима нагрузки за время ТЭ календарное время ТК

Потребление электроэнергии за время Тк (рис.15)

Уравнения среднесменных потребляемой мощности и удельного расхода энергии имеют вид соответственно

(38) (39)

Проанализированы режимы нагрузки ЛР в течение рабочей смены в зависимости от коэффициентов КО, КН, КТ.

а) КО = КН = КТ =1, Ак = АЭ. max.

Рассматриваемый режим является базовым, относительно которого проанализирована динамика показателей режима электропотребления в зависимости от изменения коэффициентов использования и загрузки ЛР в течение рабочей смены. В этом режиме ЛР работает непрерывно в течение всей смены (отсутствие внецикловых потерь) с постоянной максимальной часовой производительностью АЭ.max, не допуская межторцовых разрывов (отсутствие цикловых потерь). Среднесменная потребляемая мощность в этом случае достигает максимального значения

,

а средний удельный расход энергии принимает минимальное значение

 Этому режиму на рис.16 соответствует точка-107

Этому режиму на рис.16 соответствует точка а.

а) б)

Рис. 16. Энергетические характеристики: а - средней потребляемой мощности, б - среднего удельного расхода энергии за время Тк

б) КО = КН =1, КТ < 1, Ак = КТ АЭ. max

ЛР работает непрерывно в течение всей смены со средней производительностью АК без межторцовых разрывов. Средняя потребляемая мощность

. Этому режиму отвечает кривая 1 на рис. 16.-110.

Этому режиму отвечает кривая 1 на рис. 16. При любых условиях этот режим является наименее выгодным, т. к. ему при любой заданной среднесменной производительности АК < АЭ. max соответствует наибольшее значение потребляемой мощности РК (точка в1 на кривой 1).

Среднее значение удельного расхода энергии

Этому режиму соответствует точка в1 на кривой 1 (рис. 16).

в) КН = КТ =1, К0 < 1, Ак =К0 АЭ. max.

ЛР работает непрерывно в течение всей смены с чередованием периодов полезной работы с максимальной часовой производительностью АЭ. max с холостыми ходами (межторцовые разрывы бревен). Средняя потребляемая мощность

. Этому режиму соответствует прямая 2-112.

Этому режиму соответствует прямая 2 (рис.16). В условиях непрерывной работы при заданной производительности Ак < АЭ. max этот режим (точка в2) экономически выгоднее режима с постоянной нагрузкой при той же часовой производительности (точка в1), т. к. ему соответствует наименьшая средняя мощность Рк, достижимая в условиях непрерывной работы.

Среднее значение удельного расхода энергии

.

Производительности Ак соответствует точка в2 на кривой 2 (рис. 16).

г) КТ = К0 =1, КН < 1, Ак = КН АЭ. max .

ЛР работает со среднесменной производительностью Ак < АЭ. max, когда периоды работы с производительностью АЭ max чередуются с периодами, когда происходит полный останов ЛР.

Средняя потребляемая мощность

. Этому режиму соответствует кривая 3 на-114.

Этому режиму соответствует кривая 3 на рис.16. При любой заданной среднесменной производительностью Ак < АЭ. max этот режим экономически наиболее выгоден, т. к. ему соответствует наименьшая средняя потребляемая мощность (точка в3).

Среднее значение удельного расхода энергии

.

На рис.16 рассматриваемому режиму соответствует прямая 3 наименьшего значения удельного расхода dк = dк min (точка в3).

д) КТ =1, КН < 1, К0 < 1, Ак = К0 КН АЭ. max.

ЛР работает со среднесменной часовой производительностью

Ак < АЭ. max, когда периоды работы с производительностью АЭ. max чередуются с холостыми ходами, а также с перерывами, сопровождающимися полной остановкой ЛР. Средняя потребляемая мощность

 Этому режиму на рис. 16 соответствует-116

Этому режиму на рис. 16 соответствует прямая 4, построенная при КН =const и К0 " 1 (уменьшение холостых ходов).

Удельный расход энергии

,

т. е. изменяется также как в случае в) (кривая 2). Таким образом, для рассматриваемого режима длительность внеоперационных перерывов с точки зрения экономии энергии не имеет значения.

е) КТ < 1, КН < 1, К0 < 1, Ак =КТ К0 КН АЭ. max.

ЛР работает со среднесменной часовой производительностью Ак, когда периоды работы с часовой производительностью АЭ < АЭ. max чередуются с холостыми ходами, а также с перерывами, сопровождающимися полной остановкой ЛР. Средние потребляемая мощность и удельный расход энергии определяются по (41) и (42) соответственно. Для рассматриваемого режима длительность внеоперационных перерывов с точки зрения экономии энергии также не имеет значения.

Таким образом, непрерывная работа в постоянном режиме с точки зрения экономии электроэнергии выгодна только тогда, когда производственная программа позволяет загрузить ЛР по ее максимальной часовой производительности Ак = АЭ. max в течение всего времени Тк. Если условиями производства обусловлена непрерывная работа и задана среднечасовая производительность Ак < АЭ.max, то ЛР выгоднее эксплуатировать в режиме, при котором периоды работы с максимальной часовой производительностью перемежаются холостыми ходами. Если же условие неполной загрузки ЛР сохраняется и допустима работа с остановками, то выгоднее переходить на прерывистый режим, при котором периоды с максимальной часовой производительностью и перерывы с отключениями ЛР чередуют. Когда ЛР работает с холостыми ходами и допустима работа с остановками, то с точки зрения экономии энергии длительность простоя не имеет значения. Это справедливо при условии, что заданная программой среднечасовая производительность Ак < КН АЭ. max. В противном случае при слишком длительных простоях (низкое значение КН) заданная программа по распилу сырья не будет выполнена.

В главе выполнен анализ динамики показателей режима электропотребления окорочных станков в зависимости от загрузки и графика использования в течение рабочей смены.

Как известно, потери энергии в электрических сетях зависят от формы графиков нагрузки приемников энергии. В главе на основе применения методов математической теории массового обслуживания рассмотрены принципы формирования групповых графиков нагрузки энергоприемников лесопильного производства, определены значения, длительности и частоты появления расчетного максимума этих графиков, выполнен расчет выбросов и моделирование графиков нагрузки.

В пятой главе выполнено имитационное моделирование производственного процесса лесопиления. Реальные производственные системы часто бывают настолько сложными, что их очень трудно исследовать с помощью обычных методов оптимизации. Особую трудность вносят случайные факторы, подчиняя технологические процессы законам статистической динамики. Поэтому для исследования таких систем применяют метод имитационного моделирования. Работы по применению имитационного моделирования для исследования процессов производства и управления в лесной и деревообрабатывающей промышленности проводятся в КарНИИЛП, МГУЛ (И.В. Соболев, В.Р. Фергин).

Разработка имитационной модели функционирования производственного процесса лесопиления выполнена в несколько этапов. Первым этапом является составление содержательного описания процесса, которое концентрирует сведения о физической природе и количественных характеристиках отдельных операций процесса, о характере и степени взаимодействия между ними, вторым этапом - построение формализованной схемы функционирования процесса, третьим этапом - преобразование формализованного описания производственного процесса в его имитационную модель.

Содержательное описание производственного процесса. Аналитическое описание работы поточной линии производства пиломатериалов как СМО такой сложной структуры представляется весьма трудной задачей. В связи с этим весь процесс целесообразно моделировать, регистрируя прохождение каждого требования (бревно, брус, доска) на всех стадиях обработки.

Участок окорки бревен. Неокоренные бревна из сортировочного бассейна поступают в окорочный станок на обслуживание. Бревна подаются с некоторым межторцовым разрывом, величина которого является случайной. При этом длина бревен не является величиной постоянной, а носит случайный характер. Так как продолжительность окорки зависит от их длины, то она также является случайной величиной.

Участок распиловки бревен. Окоренные бревна по продольному цепному конвейеру поступают в накопитель и подаются в лесопильную раму с межторцовым разрывом, величина которого является случайной. Продолжительность распиловки бревен зависит от их формы и длины, а потому также является случайной величиной.

На механический процесс образования стружки расходуется наибольшая часть работы резания, точность и качество обработки древесины резанием непосредственно связаны с механическими явлениями процесса резания (М.А. Дешевой, А.Э. Грубе, В.И. Любченко и др.).

Участок распиловки брусьев. Из-за различной длины, кривизны распиливаемых брусьев и других факторов время движения бруса до и после накопителя и цикл работы конвейера-манипулятора не являются постоянными величинами, а носят случайный характер.

Участок обрезки досок. В состав участка входят два обрезных станка. Из-за возможных задержек при продольном и поперечном перемещении продолжительность движения досок до впередистаночных столов является случайной величиной, поэтому доски поступают к обрезным станкам в случайные моменты времени. За обрезными станками установлены рейкоотделительные устройства, в которых рейки отделяются от обрезных досок.

В формализованной схеме описания производственного процесса указаны характеристики процесса (УРЭ за эффективное и операционное время интервала выпуска продукции), установлены параметры режима работы основного энергоемкого оборудования (скорости подачи, коэффициенты энергоемкости), определены исходные данные (параметры и законы распределения случайных величин, постав для распиловки бревен и брусьев) для моделирования. При этом регистрируется прохождение во времени через поточную линию каждого бревна (бруса, доски), а также определяется энергопотребление на всех фазах лесопильного потока.

Имитационная модель представляет собой систему соотношений, определяющих зависимость характеристик процесса от его параметров и времени.

В качестве входных переменных могут быть приняты величины:

- вектор – функция суммарных объемов обрабатываемого материала

где ZБВ; ZБС; ZД – суммарные объемы бревен, брусьев и досок соответственно, м3;

- вектор – функция скоростей подачи станков и лесопильных рам

;

- вектор – функция суммарных продолжительностей межторцовых разрывов

.

- среднечасовые производительности АО(t) и АЭ(t) поточной линии по объему распиленного сырья за суммарное операционное ТО и эффективное ТЭ время соответственно;

- общий объем электроэнергии WO(t) и WЭ(t) на технологические операции за суммарное операционное и эффективное время соответственно.

Тогда математической моделью технологического процесса лесопиления могут служить соотношения вида

Получение на практике модели такого вида, когда выходные характеристики технологического процесса являются явными функциями от его входных переменных и времени, оказывается трудоемким, а модель весьма громоздкой. Поэтому для решения поставленной задачи технологический процесс лесопиления разделен на ряд отдельных операций.

Характеристики и параметры операций связаны следующими соотношениями

 (40) Суммарные характеристики-123 (40)

 Суммарные характеристики-124

Суммарные характеристики технологического процесса связаны с характеристиками отдельных операций следующими соотношениями

 (41) Тогда характеристики процесса-125

 (41) Тогда характеристики процесса-126 (41)

 Тогда характеристики процесса имеют-127

 Тогда характеристики процесса имеют-128

 Тогда характеристики процесса имеют вид -130

Тогда характеристики процесса имеют вид

(42)

где ТО – операционное время обработки одной партии лесоматериалов.

Соотношения (40) – (42) представляют собой имитационную модель процесса лесопиления.

По результатам статистической обработки результатов моделирования были получены энергетические характеристики dOО) и РОО) поточной линии пиломатериалов как корреляционные связи, линейное регрессионное уравнение зависимости УРЭ поточной линии от диаметра бревен, суммарной длительности вспомогательного времени механизмов и их эффективного времени.

На имитационной модели был поставлен многофакторный эксперимент согласно полному факторному плану 25,содержащему 32 серии опытов. Варьировались следующие пять факторов: u1 – скорость подачи окорочного станка, м/сек; В1 - продолжительность межторцового разрыва бревен при их подаче в окорочный станок, сек; u2 – скорость подачи лесопильной рамы первого ряда, м/сек; u21 - отношение скорости подачи лесопильной рамы второго ряда к u2,%; u4 – скорость подачи обрезного станка, м/мин.В качестве отклика фиксировались значения удельных расходов энергии за операционное (dO) и эффективное (dЭ) время, среднечасовые производительность АО и суммарная потребляемая мощность РО рабочими механизмами поточной линии пиломатериалов. По результатам статистической обработки экспериментальных данных были построены линейные регрессионные зависимости указанных величин от нормализованных факторов х1 , х2, х3, х4, х5.Эти зависимости после исключения незначимых коэффициентов регрессии имеют вид

(43)

Адекватность регрессионных зависимостей проверялась по F- критерию Фишера. Соотношение Fрасч < Fтабл, которое наблюдалось во всех случаях, позволило принять гипотезу об адекватности полученных уравнений регрессии. Методом крутого восхождения были определены оптимальные значения технологических факторов, влияющих на удельное энергопотребление.

В шестой главе рассмотрен вопрос многокритериальной оптимизации производства пиломатериалов с учетом энергетических факторов.

Задаче оптимизации распиловки бревен посвящены работы Х.Л. Фельдмана, Д.Ф. Шапиро, П.П. Аксенова, Г.Д. Власова Г.Т. Титкова, Н.А. Батина и других исследователей, создана теория рациональных поставов. Наибольший объем исследований по оптимизации раскроя пиловочного сырья выполнен в КарНИИЛП (И.В. Соболев). Основной целью задачи оптимального раскроя пиловочного сырья является нахождение плана раскроя, т.е. определение количества хij бревен i-й размерно-качественной группы (i=1,2,…, m), подлежащих раскрою j-м поставом (j=1,2,…, n). Предлагается два критерия оптимизации: суммарный расход пиловочного сырья и суммарная прибыль, получаемая предприятием (В.Р. Фергин). Однако при этом не учитывается энергетическая составляющая затрат.

Для более полного решения проблемы задача раскроя пиловочного сырья рассмотрена нами как задача многокритериальной оптимизации. В этом случае под оптимальным понимается такой план раскроя сырья, при котором затраты на выполнение заданной спецификации пиломатериалов будут сведены до минимума. Рассмотрено три критерия:

1) минимальный объем пиловочного сырья; 2) минимум потребляемой электроэнергии, затрачиваемой на распиловку бревен и брусьев; 3) снижение удельного расхода энергии лесопильными рамами за эффективное время работы.

Оптимизационная задача может быть записана как

(44)

где xij – объем сырья i-й размерно-качественной группы (i=1,2,…, m), подлежащих раскрою j-м поставом (j=1,2,…, n), м3; dЭ ij – удельный расход энергии при распиловке сырья объемом xij, кВт*ч/м3; t – количество размерных групп сырья; s – количество наиболее вероятных поставов, по которым раскраивают каждую группу сырья.

Для решения задач (44) необходимо выполнение условий:

- по пиловочному сырью

где VC j – объем пиловочного сырья i-й размерной группы, м3;

- по пиломатериалам

где аk(i,j) – коэффициент выхода пиломатериалов k-й группы при раскрое сырья по (i,j)- му поставу; l – количество размерных групп пиломатериалов; VП k –объем пиломатериалов k-й размерной группы согласно спецификации, м3.

Для решения задачи использованы два метода. Первый основан на построении результирующего критерия, аргументами которого являются частные критерии Fk:



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.