Управление процессом карбонизации в производстве кальцинированной соды по показателям качества продукции

• Автор: Афанасенко, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. АНАЛИЗ ЗАДАЧ И МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КАРБОНИЗАЦИИ АММОНИЗИРОВАННОГО РАССОЛА.

1.1 Особенности процесса карбонизации как объекта управления.

1.1.1 Технологическая схема отделения карбонизации.

1.1.2 Цели процесса и критерии качества управления.

1.1.3 Трудности, возникающие при управлении

1.2 Анализ методов управления процессом карбонизации и аналогичных процессов

1.2.1 У правление отбором суспензии из карбонизационной колонны

1.2.2 Регулирование температуры выходящей из карбонизационной колонны суспензии

1.2.3 Регулирование уровня в карбонизационной колонне

1.2.4 Поддержание заданной степени предварительной карбонизации
1.3 Анализ математических моделей процесса карбонизации и аналогичных процессов
1.4 Постановка задачи работы.
1.5 Выводы и результаты первой главы
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ПРОЦЕССА КАРБОНИЗАЦИИ
2.1 Кинетические модели процессов карбонизации.
2.1.1 Математическое моделирование и вычислительный эксперимент в задачах химической технологии
2.1.2 Стадии построения кинетической модели в химической технологии.
2.1.3 Построение кинетической модели реакции карбонизации аммонизированного рассола
2.2 Оптимизации процесса карбонизации аммонизированного рассола
2.2.2 Метод последовательных приближений для решения задачи поиска оптимального температурного режима процесса карбонизации аммонизированного рассола.
2.2.3 Вычислительный эксперимент для поиска оптимального температурного режима процесса карбонизации аммонизированного
рассола.
2.2.6 Вычислительный эксперимент при неопределнных реакционных компонентах.
2.3 Нейросетевое моделирование показателей качества процесса карбонизации
2.3.1 Обзор методов моделирования показателей качества
2.3.2 Разработка нейросетевой модели процесса.
2.3.2.1 Обоснование и выбор технологических параметров входных данных для ИНС
2.3.2.2 Подготовка данных.
2.3.2.3 Обоснование вариантов типа и архитектуры сети.
2.3.2.4 Выбор сети на основе показателей эффективности обучения.
2.3.3 Оценка влияния не учтенных факторов и помех.
2.4 Выводы и результаты второй главы
ГЛАВА 3. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КАРБОНИЗАЦИИ
НА ОСНОВЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА
3.1 Основные принципы и схемы поддержания оптимального температурного режима процесса
3.2 Расчт тепловых эффектов карбонизационной колонны.
3.3 Оценка степени влияния возмущающих факторов.
3.4 Разработка компенсатора перекрстных связей карбонизационной колонны.
3.5 Структура системы управления процессом карбонизации
3.6 Описание принципов работы системы управления процессом карбонизации.
3.7 Выводы и результаты по третьей главе.
ГЛАВА 4. ВОПРОСЫ РЕАЛИЗАЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И РАЗРАБОТКИ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ АСУ ТП
4.1 Реализация системы управления процессом карбонизации по показателям качества продуктов.
4.1.1 Модуль моделирования качества сырьевых потоков.
4.1.2 Блок оптимизации процесса карбонизации.
4.1.3 Модуль моделирования показателей качества процесса.
4.1.4 Блок масштабирования сигналов для модуля моделирования качества сырьевых потоков
4.1.5 Блок масштабирования сигналов для модуля моделирования показателей качества процесса
4.1.6 Блок компенсации перекрстных связей.
4.2 Имитационная модель
4.4 Выводы и результаты четвртой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Для решения этих задач применяется вычислительный эксперимент, состоящий из следующих этапов создание информационных банков исходных данных и параметров соответствующих математических моделей разработка автоматизированных систем записи и построения моделей, которые часто являются сложными системами уравнений построение эффективных вычислительных алгоритмов поиска решений соответствующих уравнений и их программная реализация визуализация результатов расчетов на основе компьютерной графики. Процесс математического моделирования носит многошаговый итерационный характер. На каждой итерации циклическая процедура моделирования повторяется до тех пор, пока не будет достигнута требуемая адекватность математической модели. При разработке описания химикотехнологических процессов чаще всего используются два подхода. Первый подход основывается на изучении физикохимических закономерностей, второй на теоретическом описании процесса при помощи некоторых формальных выражений. Например, получение по экспериментальным данным на основе анализа характеристик входных и выходных сигналов рефеесионных уравнений , . Для решения поставленных в работе задач использовались методы исследования функций классического анализа, системного анализа, принцип максимума Понтрягина, теории управления, теории имитационного моделирования, теории нейронных сетей. Использовались профаммные средства МаЙаЬ. Методика построения АСУ ТП процесса карбонизации, базирующаяся на математической модели процесса и расчтных значениях показателей качества. Математическая модель и результаты оптимизации процесса карбонизации по техникоэкономическим критериям с учтом показателей качества продукции и основных возмущающих факторов. Методика моделирования для определения не измеряемых оперативно показателей качества процесса карбонизации по измеряемым и управляющим параметрам и модель, базирующаяся на использовании нейронных сетей. Структура системы управления по показателям качества продуктов, реализующая оптимальное управление с компенсацией возмущений внешней среды и параметров технологического процесса, и оценка эффективности разработанной АСУТП. Методика построения АСУТП, которая отличается тем, что на основе моделирования оперативно поддерживаются заданные показатели качества продуктов и обеспечиваются близкие к оптимальным в смысле техникоэкономических критериев технологические режимы. 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. Методика и модель для определения не измеряемых оперативно показателей качества процесса карбонизации но измеряемым и управляющим параметрам с помощью искусственных нейронных сетей. Структура разработанной АСУТП реактора карбонизации, обеспечивающая близкие к оптимальным в смысле техникоэкономических критериев технологические режимы. Разработана программа для ЭВМ свидетельство о регистрации в Роспатенте , 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 расчта выхода целевого продукта при изменившихся концентрациях сырьевых потоков, так и в научных исследованиях для расчта предельных показателей процесса карбонизации. Разработана система по определению показателей качества процесса карбонизации на основе измеряемых параметров. Система позволяет определять в i режиме по измеряемым параметрам технологического процесса показатели качества продукции. Система по определению показателей качества процесса карбонизации защищена патентом на полезную модель патент 4, дата публикации и внедрена на производстве кальцинированной соды ОАО Сода г. Стерлитамак. Полученные функциональные зависимости влияния возмущающих факторов на тепловой режим процесса карбонизации позволяют поддерживать близкий к оптимальному температурный режим в карбонизационной колонне.