Оптимизация роботизированных линий розлива на основе математического моделирования и анализа процессов эффективности

Аннотация

Статья посвящена разработке математической модели, учитывающей гидравлические, механические и электромеханические процессы, протекающие в системе розлива напитков и транспортировки тары. Модель ориентирована на выбор оптимальных режимов насосов и приводов с целью снижения суммарных энергетических потерь при сохранении требуемой производительности. Увеличение производительности и сокращение энергозатрат - приоритетные задачи современных роботизированных линий розлива. При неравномерной загрузке и неправильном подборе параметров привода и насосов потери КПД могут достигать 30 %. Оптимизация таких систем позволяет существенно уменьшить издержки и повысить конкурентоспособность предприятий. Это актуально как для крупных производителей, так и для средних предприятий пищевой отрасли. В ходе исследования разработан подход, включающий анализ и моделирование энергопотребления и потерь в компонентах системы, таких как приводы, конвейерная лента и частотный преобразователь. Выполнено комплексное моделирование, объединяющее уравнения гидродинамики для оценки расхода и давления в трубопроводах с анализом трибологических потерь в конвейерных элементах. Учтены характеристики приводов и насосов, включая влияние частотного регулирования и крутящего момента на КПД системы. Проведены расчеты при различных скоростях и нагрузках, что позволило выявить ключевые факторы, определяющие энергопотребление. Проведенное моделирование подтвердило возможность улучшения энергоэффективности и стабильности работы системы при условии оптимальной настройки основных узлов линии, в том числе коэффициентов трения подвижных частей транспортера линии, что открывает перспективы для дальнейшей разработки и решения задач оптимизации в таких производственных процессах. Для подтверждения корректности модели использованы данные натурных экспериментов, сравниваемые с реальными показателями работы аналогичных конвейерных линий. На основе проведенного анализа предложены стратегии оптимизации работы компонентов для повышения общей эффективности транспортировки и розлива.