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:

Маслова Наталия Васильевна. Применение цифровых систем с переменной структурой для энергосберегающих САУ (На примере отделения каталитической очистки производства неконцентрированной азотной кислоты) : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 : Москва, 2004 202 c. РГБ ОД, 61:04-5/3949

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Проблемы энергосбережения в химической промышленности 8

1.1. Основные направления экономии энергоресурсов в химической
промышленности 10

  1. Схемно-технологические методы энергосбережения 11

  2. Перспектива использования САУ в решении задач экономии энергоресурсов 15

  3. Пути экономии энергоресурсов в производстве неконцентрированной азотной кислоты 18

  1. Особенности и структура энергосберегающих САУ 20

  2. Задача проектирования энергосберегающих САУ 30

Выводы по первой главе 36

Глава 2. Исследование технологических характеристик агрегата
неконцентрированной азотной кислоты 37

  1. Технологическая схема агрегата неконцентрированной азотной кислоты 37

  2. Основные математические модели агрегата неконцентрированной азотной кислоты 43

  1. Расчет термодинамических свойств газов 47

  2. Теплообменная аппаратура 51

  3. Смеситель газовых потоков 53

  4. Химические реакторы 55

  5. Сжатие воздуха и расширение очищенных газов в ГТТ-3 57

  6. Охлаждение воздуха в воздухоохладителе (поз. 2) 59

  7. Расчет смесителя воздуха с газообразным аммиаком 59

  8. Расчет контактного аппарата (поз. 7) 60

  9. Котел-утилизатор КУН-22/13 61

  1. Расчет холодильника-конденсатора и абсорбционной колонны (поз. 11-16) 64

  2. Расчет камеры сгорания реактора каталитической очистки (поз. 24, 25) 66

  3. Смешение хвостовых газов с топочными газами и природным газом (поз. 17, 18) 67

  4. Расчет реактора каталитической очистки (поз. 19) 67

  5. Котел-утилизатор КУГ-66 {поз. 22) 69

2.3. Анализ статических и динамических характеристик реактора
каталитической очистки 69

Выводы по второй главе 76

Глава 3. Эксергетический анализ ХТС для целей создания
энергосберегающих САУ 77

  1. Эксергетический метод анализа эффективности энергопотребления в химической технологии 77

  2. Методика эксергетического анализа управляемых ХТС при разработке энергосберегающих САУ 83

  3. Эксергетический анализ для создания ЭСАУ в производстве неконцентрированной азотной кислоты 94

  4. Расчет энергетических балансов и эксергетической чувствительности агрегата неконцентрированной азотной кислоты для создания 95

  5. Результаты эксергетического анализа реактора каталитической очистки 96

Выводы по третьей главе 108

Глава 4. Цифровые энергосберегающие САУ, использующие
регуляторы с переменной структурой 109

  1. Применение СПС с целью улучшения качества систем регулирования 109

  2. Особенности расчета цифровых систем с переменной структурой 112

  3. Методика автоматизированного проектирования ЦСПС 119

  4. Проектирование энергосберегающей ЦСПС узла каталитической очистки 126

  1. ЦСПС с одним управляющим сигналом регулятора 132

  2. ЦСПС с двумя управляющими сигналами регулятора 140

4.5. Пакет прикладных программ автоматизированного
проектирования энергосберегающей ЦСПС узла каталитической.
очистки 153

Выводы по четвертой главе 165

Библиографический список 166

Приложение 185

Введение к работе:

За последние годы в России наметился определенный перелом в понимании необходимости энергоресурсосбережения [1]. В 1995 г. выходит постановление Правительства РФ «О неотложных мерах по энергосбережению», в 1996 г. - Закон «Об энергосбережении», в 1998 г. - Федеральная целевая программа «Энергосбережение России (1998-2005 г.г.)», постановление Правительства РФ № 588 «О дополнительных мерах по стимулированию энергосбережения».

Низкая энергетическая эффективность российской экономики стала одной из главных причин напряженности в топливо- и энергоснабжении страны. Проблема высокой энергоемкости производства усугубляется исключительно низким уровнем полезного использования энергоресурсов. На всех последовательных этапах добычи, переработки, преобразовании, транспортировки и распределения энергии первичных источников и всех ступенях использования энергии в материальном производстве и сфере услуг в целом теряется около 90% энергии от первоначального уровня [2].

Что же касается затраченных материальных ресурсов, то они практически полностью превращаются в отходы, поступающие в окружающую среду в виде газообразных и твердых продуктов сгорания. В окружающей среде рассеивается более 60% исходной энергии топлива в виде тепла разогретой воды и горячих газов, что является характерным недостатком используемых в настоящее время термодинамических циклов. Интегральный коэффициент полезного использования энергии первичного источника в отраслевых теплотехнических комплексах и системах, учитывающий энергетическую эффективность всей совокупности последовательных технологических операций по переработке исходного, обычно природного сырья в конечный товарный продукт, редко превышает 10%.

Потребление энергии должно осуществляться так, чтобы оно в полной мере соответствовало современным все более жестким требованиям по защите окружающей среды и рациональному использованию энергоресурсов.

Перевод экономики России на энергосберегающий путь развития - это не просто снижения затрат, удешевление выпускаемой продукции и т.п., но и переход на качественный уровень производства и потребления. В повышении эффективности использования топлива и энергии заложены значительные возможности выхода страны из кризиса. Потенциал энергосбережения России достиг грандиозной величины и составляет по разным оценкам 40-45% всего энергопотребления в стране [3].

Известно [4] , что энергосбережение по мере нарастания в среднесрочной перспективе способно оказать заметное положительное влияние на темпы роста экономического развития и структуру инвестиционного спроса.

Кроме того, энергосберегающие мероприятия, ведущие к снижению расхода топлива, как за счет его прямой экономии (снижению удельных расходов топлива), так и в результате структурных изменений в производстве в общем случае, при прочих равных условиях ведут к снижению объёмов вредных выбросов в окружающую среду [5], [6].

Общепринятый подход к решению проблемы энергоресурсосбережения в промышленном производстве заключается в создании энергозамкнутых комбинированных технологий, в которых удается повысить степень использования ресурсов за счет улучшения схемотехнических решений. Однако анализ типовых технологических схем в химической промышленности дает основание говорить о том, что взаимодействие значительного количества видов энергетических и сырьевых ресурсов ставит задачу его оптимальной организации путем создания АСУ ТП конкретного производства. Более того, если учесть динамику химико-технологических процессов и случайный характер действующих внешних возмущений, то задача энергоэкономии решается созданием систем автоматического регулирования, оптимизирующих процессы управления одновременно по динамическим критериям и энергетическим показателям [7]. Оптими-

зация по динамическим критериям позволяет построить динамически эффективные САУ, которые могут быть далеко не лучшими с точки зрения энергосбережения. Решить задачу энергосбережения и одновременно достичь эффективного управления в условиях реально действующих возмущений возможно с помощью применения многоконтурных САУ, использующих для целей стабилизации одной переменной одновременно несколько управляющих координат.

Проектированию САУ, обладающих избыточностью управления, для решения задач энергоэкономии посвящена данная диссертационная работа.

К числу основных задач, решаемых в рамках диссертации, относятся: разработка методики автоматизированного расчета статических и динамических характеристик исследуемого объекта, определение эксергетического баланса с целью нахождения неоправданных потерь эксергии, которые могут быть ликвидированы за счет совершенствования систем автоматического управления, разработка алгоритмов и программ, обеспечивающих автоматизацию вычислительных процедур на каждом этапе проектирования таких систем управления.

В первой главе проведен литературный обзор по вопросам энергосберегающей политики, сделан анализ известных в настоящее время методов энергосбережения и сделан вывод о том, что специфика химико-технологических производств в отдельных случаях позволяет решать вопросы энергосбережения на уровне систем автоматического управления. Для этого необходимо применять САУ со специальной многоконтурной структурой, обладающей избыточностью в управлении. Рассмотрены основные понятия энергосберегающих САУ (ЭСАУ) и структурные принципы их организации.

Во второй главе разработана математическая модель агрегата неконцентрированной азотной кислоты для целей анализа статических и динамических характеристик технологической схемы, позволяющего определить возможные управляющие воздействия и оценить степень их эффективности. Для выполнения анализа разработан алгоритм и создана программа, реализованная на языке

СИ++. По результатам расчета сделан вывод об эффективности выбранных управляющих воздействий на регулируемый параметр.

В третьей главе обосновано применение эксергетического анализа для определения целесообразности поиска способов снижения энергетических затрат. Эксергетический метод анализа химико-технологических систем является наиболее прогрессивным, результативным и точным, позволяющим получить объективную картину распределения эксергетических ресурсов исследуемой системы и предложить конкретные методы и способы экономии энергоресурсов и существенного снижения энергозатрат, решая таким образом важную для большинства современных производств проблему энергосбережения. Построен эксергетический баланс агрегата и выявлены отдельные его узлы, где возможно уменьшение эксергетических потерь за счет создания оптимальных систем управления технологическим параметром. Разработана программа, позволяющая оценить степень эксергетических потерь и возможность их уменьшения за счет создания энергосберегающей САУ.

В четвертой главе рассмотрена возможность создания энергосберегающей САУ с двумя управляющими воздействиями в узле каталитической очистки и возможность применения для этих целей законов регулирования теории систем с переменной структурой. Разработан пакет прикладных программ автоматизированного проектирования энергосберегающих цифровых СПС и подсистема имитационного моделирования динамических режимов систем управления данного класса.

В приложении приведены листинги программы расчетов математической модели агрегата неконцентрированной азотной кислоты и определения эксергетического баланса агрегата, документы, подтверждающие апробирование предложенных программ.

Автор выражает искреннюю благодарность академику МАСИ, профессору Венту Дмитрию Павловичу и доценту Пророкову Анатолию Евгеньевичу за искреннее внимание и поддержку в работе

Подобные работы
Михайлова Ольга Владимировна
Системы управления объектами с изменяемой структурой (На примере углеобогатительных и металлургических производств)
Борисов Андрей Львович
Автоматизированная система управления технологической безопасностью непрерывных химико-технологических процессов на основе дискретных моделей (На примере производства слабой азотной кислоты)
Выставкин Сергей Витальевич
Повышение эффективности технической подготовки производства на основе применения экспертных систем : На примере концептуального проектирования суппортных групп станков
Щербаков Михаил Евгеньевич
Повышение производительности процесса резания на основе адаптивной системы с применением аппарата искусственных нейронных сетей
Гаскаров Вагиз Диляурович
Методологические основы построения экспертных автоматизированных систем прогнозирования с применением параллельных технологий для судовых технических систем
Ульянычев Матвей Николаевич
Повышение уровня информационного сервиса в распределенных производственных системах на основе применения сервера приложений
Подвигалкин Виталий Яковлевич
Автоматизация производства протяжённых конструктивов на основе применения автоматической манипуляционной системы, реализующей принцип интегральности вспомогательных технологических операций
Ремизова Ольга Александровна
Система управления с применением нейросетевых технологий для процесса очистки сточных вод производств свинцовых аккумуляторов
Раджабов Рахим Садиевич
Разработка и создание аппаратуры автоматизированной системы диагностики пучков с применением алгебраической теории кодирования
Шаров Дмитрий Александрович
Автоматизация контроля знаний с применением синонимических рядов в автоматизированных системах управления образовательного назначения

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