Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии

Диссертационная работа:

Афанасенко Алексей Геннадьевич. Управление процессом карбонизации в производстве кальцинированной соды по показателям качества продукции : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Афанасенко Алексей Геннадьевич; [Место защиты: Уфим. гос. авиац.-техн. ун-т].- Уфа, 2008.- 132 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/409

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы. Процесс карбонизации является основным процессом в производстве кальцинированной соды и его протекание оказывает значительное влияние на технико-экономические показатели содового производства в целом.

Целью оптимизации управления процесса карбонизации является максимальное использование натрийсодержащего сырья и двуокиси углерода, обеспечение требуемого качества гранулометрического состава кристаллов бикарбоната натрия (однородность по размеру 100-200 мкм).

В настоящее время отсутствуют методы автоматического управления процессом карбонизации по показателям качества (ПК): степени использования натрия и содержанию связанного аммиака в выходящей из карбонизационной колонны суспензии. Поэтому управление технологическим процессом с целью поддержания требуемых ПК осуществляется оператором вручную по результатам лабораторных анализов путем регулирования температур, давлений, расходов потоков с помощью локальных АСР.

Сложность управления данным технологическим процессом осложняется тем, что механизм процесса карбонизации, в котором имеют место обратимые реакции, до настоящего времени окончательно не выяснен. Химический реактор (карбонизационная колонна) представляет собой многомерный объект управления, в котором не все параметры могут быть измерены в оперативном режиме.

Управление процессом карбонизации с помощью локальных АСР по поддержанию барометрического и температурного режима без учёта ПК продуктов приводит к неэффективному использованию сырья, чрезмерным затратам тепловой энергии.

С учётом сложности процесса карбонизации, необходимости вычисления ПК и оптимизации режимов становится очевидным, что система управления должна базироваться на математической модели процесса.

При решении задач моделирования и управления процессом карбонизации в содовой промышленности автор опирался на труды В.В. Кафарова, Г.М. Островского, Ю.М. Волина, Л.С. Понтрягина, В.П. Мешалкина, Д.А. Поспелова, СИ. Спивака, Г.Г. Куликова, А.П. Веревкина и других ученых.

Задача оперативного управления по показателям качества продуктов многоступенчатого процесса карбонизации с обратимыми реакциями является весьма актуальной научной задачей, а ее решение позволит повысить эффективность всего производства кальцинированной соды.

Цель диссертационной работы состоит в разработке методов оперативного управления и методик практической реализации автоматизированных систем управления процессом карбонизации аммонизированного рассола по показателям качества продуктов.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. Разработать методику, на основе которой разрабатывается система моделирования и управления процессом карбонизации.

  2. Разработать математическую модель для предварительного изучения процесса с целью анализа и отыскания оптимальных режимов и модель для оперативного определения показателей качества продукции для целей поддержания режимов, близких к оптимальным, полученным на этапе предварительного изучения процесса.

  3. Выявить основные возмущающие факторы с использованием тепловых балансов реактора и разработать методы и алгоритмы поиска оптимальных режимов.

  4. Разработать систему управления по показателям качества продуктов, реализующую оптимальное управление с компенсацией возмущений внешней среды и параметров технологического процесса и исследовать ее эффективность.

Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались методы системного анализа, теории управления, теории имитационного моделирования, теории нейронных сетей.

На защиту выносятся

  1. Методика построения АСУ ТП процесса карбонизации, базирующаяся на математической модели процесса и расчётных значениях показателей качества.

  2. Математическая модель и результаты оптимизации процесса карбонизации по технико-экономическим критериям с учётом показателей качества продукции и основных возмущающих факторов.

  3. Методика моделирования для определения не измеряемых оперативно показателей качества процесса карбонизации по измеряемым и управляющим параметрам и модель, базирующаяся на использовании нейронных сетей.

  4. Структура системы управления по показателям качества продуктов, реализующая оптимальное управление с компенсацией возмущений внешней среды и параметров технологического процесса, и оценка эффективности разработанной АСУТП.

Научная новизна работы

Научную новизну работы определяют следующие результаты:

  1. Методика построения АСУТП, которая отличается тем, что на основе моделирования оперативно поддерживаются заданные показатели качества продуктов и обеспечиваются близкие к оптимальным в смысле технико-экономических критериев технологические режимы.

  2. Метод моделирования, базирующийся на уравнениях кинетики химических реакций, и метод оптимизации режимов процесса карбонизации по высоте реактора на основе модели, а также программное обеспечение для решения данных задач.

  3. Методика и модель для определения не измеряемых оперативно показателей качества процесса карбонизации по измеряемым и управляющим параметрам с помощью искусственных нейронных сетей. В соответствии с методикой по экспериментальным данным могут быть найдены коэффициенты связей между нейронами сети, которые реализуют зависимость между входными данными для сети (параметры сырьевых потоков: температура, расход, давление и т.д.) и выходными данными (показатели качества процесса карбонизации).

  4. Структура разработанной АСУТП реактора карбонизации, обеспечивающая близкие к оптимальным в смысле технико-экономических критериев технологические режимы.

Практическая ценность результатов работы

Практическая ценность проводимой научной работы заключается в следующем:

  1. Разработана программа для ЭВМ (свидетельство о регистрации в Роспатенте №2008610163), которая позволяет рассчитывать оптимальный температурный режим процесса карбонизации, концентрации компонентов реакционной смеси по высоте колонны в зависимости от критерия оптимальности. Программное обеспечение можно применять как в производственных условиях для расчёта выхода целевого продукта при изменившихся концентрациях сырьевых потоков, так и в научных исследованиях для расчёта предельных показателей процесса карбонизации.

  2. Разработана система по определению показателей качества процесса карбонизации на основе измеряемых параметров. Система позволяет определять в on-line режиме по измеряемым параметрам технологического процесса показатели качества продукции. Система по определению показателей качества процесса карбонизации защищена патентом на полезную модель (патент

№200873324, дата публикации 20.05.2008) и внедрена на производстве кальцинированной соды ОАО «Сода» (г. Стерлитамак).

  1. Полученные функциональные зависимости влияния возмущающих факторов на тепловой режим процесса карбонизации позволяют поддерживать близкий к оптимальному температурный режим в карбонизационной колонне.

  2. Разработана система управления технологическим процессом карбонизации по показателям качества продукции, которая позволяет снизить потребление сырья. Элемент системы управления процессом карбонизации - система по управлению отбором суспензии из карбонизационной колонны защищен патентом на полезную модель (патент №200870881, дата публикации 20.02.2008). Предложенная автоматизированная система управления может быть реализована на большинстве серийно выпускаемых микроконтроллеров.

Связь исследований с научными программами

Работа проводилась в рамках целевой федеральной программы «Национальная технологическая база» на 2007-2011 годы и программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России» на 2007-2012 годы.

Апробация работы

Основные результаты и положения данной диссертационной работы обсуждались на:

12-й международной конференции и выставке «Управление производством в системе Trace Mode» Москва, 2006 г.

всероссийской научно-технической конференции «Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности и экологии» г. Тула, 2007 г.

8-ой всероссийской научно-практической конференции аспирантов и студентов «Химия и химическая технология в XXI веке» г. Томск, 2007 г.

4-ой международной научно-практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности" Санкт-Петербург, 2007 г.

4-ой международной научно-практической конференции «Динамика исследования-2008» г. София (Болгария), 2008 г.

4-ой международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» г. Тамбов, 2008 г.

Публикации

В рамках проводимой научной работы опубликовано 15 печатных работ: 5 статей, в том числе 3 статьи в рецензируемых журналах из списка ВАК, 7 статей в трудах конференции, 2 патента на полезную модель, 1 программа для ЭВМ.

Структура и объем работы

Подобные работы
Калита Петр Яковлевич
Исследование и разработка автоматизированной технологии многоуровневого анализа информации и формирования решений в управлении производством и качеством продукции
Алексеев Владимир Александрович
Разработка и исследование методов и средств автоматизированного управления качеством продукции непрерывных производств
Гостеев, Виктор Геннадьевич
Исследование и разработка методов управления качеством продукции на основе новых информационных технологий
Хомина Лариса Степановна
Разработка автоматизированной системы оперативного контроля качества продукции нефтехимического предприятия (На примере Ангарской нефтехимической компании)
Ивахненко Андрей Михайлович
Научные основы комплексной автоматизации и моделирования характеристик технологических процессов в системе контроля качества продукции промышленного производства
Сокольчик Павел Юрьевич
Инструментально-квалиметрическая и компьютерная поддержка контроля и управления качеством продукции автоматизированных производств многокомпонентных гетерогенных смесей
Мардас Ольга Анатольевна
Информационное обеспечение автоматизированных систем управления качеством продукции промышленных предприятий
Подпорин Дмитрий Игоревич
Автоматизация и управление поставками продукции предприятий с использованием распределенной информационной системы
Елизаров Александр Михайлович
Моделирование, оптимальное проектирование и управление процессом нанесения гальванического хромового покрытия
Ильин Андрей Николаевич
Оптимальное управление процессом регенерации воздуха в герметично замкнутом объеме

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net