Адаптивная система автоматического управления процессом получения карбонильного никелевого порошка в вертикальном пустотелом реакторе с внешним электроподогревом

• Автор: Волгин, Павел Викторович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 232 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.

1.1 Общее описание технологическою процесса

1.2 Описание аппаратной части процесса

.3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ ПРОЦЕССА.

1.4 Анализ показлге л ей качества процесса

1.5 Анализ существующей системы управления

1.6 Анализ способов улравлы 1ия процессом.

1.7 Выводы по главе.

ГЛАВА 2. СИНТЕЗ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССА.

2.1 Постановка задачи управления
2.2 Синтез математической модели показателей качества порошка.
2.2.1 Анализ структуры параметров процесса
2.2.2 Исследование взаимосвязей параметров процесса.
2.2.3 Построение и исследование математических моделей показателей качества порошка.
2.3 Синтез математической модели температуры внутри корпуса разложнтеля по зонам
2.3.1 И следование взаимосвязей параметров процесса.
2.3.2 Построение и исследование математических моделей температуры внутри корпуса разложитс.т по зонам
2.4 Выводы по главе.
ГЛАВА 3. СИНТЕЗ АЛГОРИТМОВ РАБОТЫ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ
3.1 Синтез общего алгоритма работы системы
3.2 Синтез алгоритма работы подсистемы сбора и обрабо пси ш формации.
3.3 Синтез алгоритма работы подсистемы моделирования
3.3 Синтез алгоритма работы подсистемы оптики 1злции
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИСЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ.
4.1. Подготовительные мероприятия для реализации адаптивной системы автоматического УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ
4.2. Информационное обеспечение системы
4.2.1 Состав информационного обеспечения.
4.2.2 Организация информационного обеспечения
4.2.3 Организация сбора и передачи информации
4.2.4. Организация информационной базы.
4.3. Математическое обеспечение системы
4.4. Программное обеспечение системыпо
4.4.1. Функции программного обеспечения.ПО
4.4.2. Методы и средства разработки программного обеспечения.
4.5. Анализ результатов внедрения адаптивной системы автоматического управления.
4.6. выводы по главе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В случае аварийной ситуации включается лампа сигнализации на пульте, и регулирование производится за счет открытия или закрытия клапана (поз. Разложитель работает под избыточным давлением, которое измеряется датчиком МС-П1 (позЛ), и в случае его превышения срабатывает сигнальная лампа на пульте оператора. Для формирования центров кристаллизации вводят в разложитель кислород порядка 0,1 % от общего объема газа. Расход кислорода контролируется прибором типа РМ-0,1 ГУЗ (поз. На щит выведено показание давления кислорода, которое измеряется первичным преобразователем МС-П1 (иоз. В существующей системе управления осуществляется контроль температу ры в разложителе многозонной термопарой ТХА (поз. Существующее управление не позволяет держать в заданных пределах выходные величины: насыпной вес и размер частиц. Технологические параметры: температура по зонам разложителя, расход оксида углерода на поддув в разложи гель задаются оператором согласно технологическому регламенту, который предусматривает широкий диапазон возможных значений параметров для каждого типа получаемых порошков никеля. Оператор вынужден сам выбирать значение технологического параметра в зависимости от насыпного веса и размера частиц, которые должны находиться в узких пределах. Важный технологический параметр - расход ТКН в разложитель- определяется косвенным путем (по количеству СО в выходном газе) с большой погрешностью, так как в выходном газе находятся частицы порошка, которые не позволяют точно определить расход оксида углерода. Таким образом, расчет оптимальных управляющих воздействий, используя математическую модель, позволит стабилизировать процесс разложения и повысить качество порошка. К, ГС- константы скорости прямой и обратной химической реакции, кмоль/кПа(м3*с-кмоль). Из формулы (1) видно, что термическое разложение ТКИ замедляется при повышении парциального давления оксида углерода и ускоряется при понижении этого давления, так как реакция связана с четырёхкратным увеличением объема газовой фазы. К' и К - константы, зависящие от скорости реакции, величины активной поверхности. Используя уравнение (2), можно контролировать концентрацию оксида углерода, которая является показателем производительности процесса, а не качества порошка. Использование моделей подобного рода не дает возможности управлять процессом с дискретной информацией о качестве получаемого продукта. Кроме того, известны способы автоматического управления процессом разложения тетракарбонила никеля основанные на регрессионных моделях. Вследствие дискретного анализа показателей качества процесса, а также несовершенства метода его проведения и пробоотбора, показатели качества представляют собой последовательность случайных величин. В связи с этим, использование регрессионных моделей представляется п редпочтитс льн ым. Р - расход паров ТКН в разложитель. Коэффициенты данной модели рассчитаны заранее и автоматически не корректируются. Кроме этого, следует отметить, что, создавая модель на достаточно большой диапазон возможных значений параметров процесса, ухудшается ее точность. Происходящие возмущения системой не отслеживаются напрямую, а фиксируется при изменении температуры процесса, которая стабилизируется за счет изменения расхода топлива. Кроме этого, показателем качества данной системы является только насыпной вес никелевого порошка, в ней не учитывается средний диаметр частиц, что не позволяет получить полностью кондиционный никелевый порошок. O+ al 1-Т1+ al2T2+ «-ТЗ+ al4-T4+ al5FECO+ a! LETKH - уровень ТКН в испарителе; а1(Ка - коэффициенты регрессионной модели. Рассматриваемая система автоматического управления построена на линейной регрессионной модели первого порядка и не может обеспечить должный уровень точности прогноза и управления. Кроме этого, не учитываются такие значимые параметры процесса, как давление кислорода на входе в разложитель, температура корпуса в пятой и шестой зоне нагрева. Данные факты позволяют утверждать, что рассматриваемая система автоматического управления процессом ТКИ не сможет в полной мере решить поставленную задачу - повысить и стабилизировать качество карбонильного никелевого порошка.