Управление процессом вакуумной сепарации губчатого титана

• Автор: Ерыпалова, Мария Николаевна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Березники
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные обозначения и сокращения

Введение.

Глава 1. Описание предметной области.

1.1. Процессы производства губчатого титана

1.2. Постановка задачи оптимального управления

1.3. Варианты решения задачи синтеза позиционного регулятора

1.4. Конечноразностная модель аппарата сепарации титана

1.5. Численная реализация конечноразностной модели.

1.6 Результаты применения модели

1.7. Выводы но главе 1

Глава 2. Построение математической модели объекта и определение оптимальных настроек регулятора.
2.1. Модель объекта управления с переменными свойствами.
2.2. Реализация модели в программных пакетах x и
2.3 Моделирование объекта управления в среде ii.
2.4 Метод определения оптимальных настроек регуляторов для объектов с переменными свойствами
2.5. Описание существующих численных методов оптимизации
2.6. Исследование стандартных регуляторов применительно к процессу регулирования температуры вакуумной сепарации губчатого титана
2.7 Выводы по главе 2.
Глава 3.
3.1 Поиск оптимальных настроек ПИрегулятора
3.2. Поиск оптимальной настройки позиционного ре1улятора
3.3. Поиск оптимальных настроек компенсирующего звена.
3.4. Поиск оптимальных настроек ПИрегулятора с учетом колебательности переходных процессов
3.5. Поиск оптимальных настроек регулятора при заданном соотношении управляющих и возмущающих воздействий.
3.6. Вывод по главе 3.
Глава 4. Реализация системы адаптивного управления процессом вакуумной сепарации губчатого титана.
4.1. Общий алгоритм адаптации к изменению свойств объекта управления
4.2 Комбинированная система с подачей корректирующего сигнала на вход регулятора
4.3 Комбинированная система с подачей корректирующего сигнала на вход
объекта
4.4. Адаптивная позиционная система
4.5 Реализация системы сиспользованием стандартных алгоблоков
4.6. Физическая реализация импульсной позиционной системы автоматического регулирования .
4.7. Выводы по главе 4.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Заключительная стадия отгонки оставшихся примесей (около 2 % от их общего количества) протекает при минимальном и практически постоянном потреблении тепловой энергии [5]. Печь, в которую помещается аппарат вакуумной сепарации, имеет три или более зон нагрева, температура в которых поддерживается на заданных уровнях двухпозиционным регулятором. Исполнительными механизмами системы двух позиционного управления служат контакторы нагревателей, которые имеют только два рабочих положения (включено — выключено). Рабочие режимы двухпозиционного управления температуры сепарации -автоколебательные процессы. Аппарат вакуумной сепарации является нестационарным объектом управления []. Поэтому двухпозиционная система управления температуры зон нагрева аппарата функционирует в переходных режимах, которые характеризуются автоколебаниями сложной формы с переменными параметрами. Замена позиционного управления на непрерывное невозможна без существенной перестройки технологического оборудования. При этом температура зон нагрева аппаратов восстановления и сепарации регулируется притоком электрической энергии, поступающей от нагревателей, а температура зоны экзотермической реакции регулируется оттоком тепловой энергии посредством создаваемого вентилятором воздушного охлаждения. Рис. Общий вид промышленного аппарата вакуумної! В этом случае при сливах расплава хлорида магния из аппарата в процессе восстановления увеличиваются потери металла, снижается производительность аппаратов, ухудшается качество губчатого титана. Механизм процесса сепарации губчатого титана изучен недостаточно. Высказываются различные предположения, связанные с трудностями прогрева реакционной массы; структурой строения губчатого титана, зависящей от условий протекания процесса восстановления; особенностями тепломассопереноса при низкой теплопроводности блока []. Найдено, что остаточное давление ниже 1,3 На (КГ мм рт. Такое давление достигается после отгонки из реакционной массы основного количества летучих примесей и поддерживается бустерным вакуумным насосом. Интенсификация процесса сепарации возможна также за счет снижения температуры конденсатора [, 2—5, 7 8]. В условиях производства подбирают опытным путем температурный режим конденсации и скорость отгонки, обеспечивающие формирование плотного осадка примесей. На скорость сепарации существенное влияние оказывает капиллярный перенос жидких фаз магния и хлорида магния по блоку губчатого титана [7, 6]. Однако практические рекомендации для реализации этого ресурса оптимизации отсутствуют. Трехмерное движение жидкости в блоке с гомогенной пористостью описывается комбинацией уравнений Навье-Стокса и Дарси-Бринкмана-Форшхаймера [], но из-за неопределенности структуры блока (см. Установлено, что даже небольшое повышение температуры сепарации ведет к заметному повышению скорости процесса. Так, для достижения одинаковой полноты удаления магния при температуре К требуется вдвое меньше времени, чем при температуре К []. При повышении температуры процесса с 3 К до К скорость сепарации возрастает более, чем в 0 раз []. При этом температура сепарации не должна превышать К, т. На практике за предельно допустимую темпера гуру сепарации принимают К. Поде граховываясь, технологи держат температуру наружной стенки реторты не выше . К, что существенно ниже предельно допустимой температуры [, 3]. Следовательно, очевиден путь интенсификации процесса - синтез системы управления, позволяющей максимально приблизиться к предельно допустимой температуре сепарации. В дальнейших разделах работы будут рассмотрены различные аналитические и численные методы решения задачи вычисления температуры внутренней стенки аппарата. Пока, допустив, что существует способ измерения регулируемого параметра, поставим задачу оптимального управления и отметим трудности, возникающие при ее решении. Т - вектор регулируемого параметра (температуры стенки аппарата в у-й зоне нагрева), 7т = |7^. Т^ - вектор заданного значения; У(/) - вектор управляющего воздействия []. У = У(/).