Инвариантная система автоматического управления дробного порядка нагревательной установкой для проведения экспресс-анализа при обжиге цементного клинкера

• Автор: Мишунин, Вадим Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 208 с. : ил

Введение.
1. Исследование возможности применения термического анализа для определения свойств сырьевой шихты и потребных затрат тепла при обжиге клинкера.
1.1. Анализ способов определения параметра теплового эффекта клинкерообразования для управления процессом обжига цементного клинкера во вращающихся печах

1.2. Анализ существующих подходов в проектировании состава

сырьевой смеси, обеспечивающего снижение затрат тепла при обжиге клинкера заданного качества. 1В

1.3. Способы и средства автоматизированного управления термиче

ским экспрессанализом для определения теплотехнологических параметров обжигаемой сырьевой шихты и выявление особенностей функционирования автоматизиро

ванной системы .

1.4. Формулировка цели и постановка задачи исследования

2. Построение математической модели теплового объекта управления

2.1. Аспекты построения математической модели теплового объекта.

2.2. Аналитическое получение передаточной функции нагреватель
ной установки.
2.3. Аппроксимация аналитической модели теплового объекта дроб
ноиррациональной передаточной функцией.
2.4. Разработка цифровой модели, учитывающей теплофизические
особенности реального теплового объекта управления
2.5. Оценка адекватности разработанных моделей реальному
объекту.
3. Разработка инвариантной САУ дробного порядка нагревательной установки . 7В
3.1. Анализ подходов при разработке законов и структур управления
САУ дробного порядка и возможности применения методов е анализа и синтеза.
3.2. Синтез разомкнутого канала управления, обеспечивающего ин
вариантность САУ по отношению к задающему воздействию.
3.3. Модификация известных критериев для оценки устойчивости
характеристического квазиполинома
3.4. Модификация корневых методов анализа качества системы ав
томатического управления дробного порядка
3.5. Синтез регулятора системы автоматического управления дроб
ного порядка. П
4. Разработка инженерных методик построения автоматизированной системы управления экспрессанализом для определения теплотехнологических характеристик цементного сырья
4.1. Программноаппаратный комплекс, реализующий иерархиче
скую автоматизированную систему управления экспрессанализом.
4.2. Наладка и испытание инвариантной САУ дробного порядка
нагревательной установки.
4.3. Реализация автоматизированной системы управления экспресс
анализом в технологии цемента
Заключение.
Список литературы


Сравнительный анализ расчтов, произведенных по этим двум моделям и представленных в вышеуказанных работах, с расчтом по методу Дешко показывает весьма близкие их оценки теплового эффекта клинкерообразования. Дальнейшее развитие методов оценки теплозатрат на обжиг клинкера, базирующихся на химическом и минералогическом анализе сырьевых материалов получило в работах , . Исходными данными для такого расчта являются количественный минеральный состав компонентов сырьевой смеси известняка, алюмосиликатных материалов и корректирующих добавок и заданный минеральный состав клинкера. Составляются уравнения реакций, включающие расчет мольных количеств исходных сырьевых материалов относительно одной условной молекулы клинкера заданного химического состава. Тепловой эффект реакции клинкерообразования вычисляется традиционным способом, как разность теплосодержания продуктов и исходных компонентов. К4Н 8. К 7. Общие теплозатраты на реакцию клинкерообразования составляют Ррсак0кл0н2О0со2Нгаз, где кл количество тепла, которое необходимо затратить для на1рева реагентов от начальной температуры до температуры ликвидуса алюмоферритов и на тепловой эффект реакции клинкерообразования при этой температуре Ошо количество тепла на дегидратацию глинистых минералов Осог количество тепла на декарбонизацию карбонатных составляющих Нгаз величина, численно равная энтальпии газовой фазы и зависящая от парционального давления. Вышерассмотренные методы расчта ТЭК предполагают некоторые допущения и упрощения расчтных схем, использование эмпирических рекомендованных параметров, в основу которых положены эффекты взаимодействия химически чистых веществ при стандартных температурах, на практике имеют место фазы переменного химического состава, что не может не сказаться на точности этих методов . Кроме того, расчты базируются на химическом и минералогическом составе только основных окислов и минералов клинкера, и ни как не учитывают примесный состав химических веществ и их соединений в исходной сырьевой смеси и клинкере. По данным из , в сырьевом шихте присутствуют не менее различных элементов, процентное содержание которых в сырьевой смеси значительное, а в основных минералах клинкера они распределяются как изоморфные примеси с массовой долей в Ся8, в С2, свыше 9 в С4АР, в С3А. Влияние некоторых примесей и добавок в сырьевом материале на удельный расход тепла клинкерообразования изучен в работах 3, 4, 6, 7, 8, , , , . В целом, комплексное влияние особенностей вещественноминералогического и химического состава сырьевой смеси, который для реальных добываемых материалов, составляющих сырьевую шихту, может меняться в широких пределах даже для одного карьера 5, , в настоящее время недостаточно изучено. Введение большого числа разнообразных примесных элементов и их соединений в расчтные схемы приведт к громоздкости и непомерному усложнению процедуры расчта потребных затрат на обжиг клинкера. ТЭК. Таким образом можно сделать вывод, методики для расчта ТЭК, применяемые в настоящее время на цементных производствах, являются весьма приближнными. Необходимо разработать методику проведения экспрессанализа для определения полной энтальпии обжигаемого материала и величины теплового эффекта клинкерообразоваиия, свободного от указанных выше недостатков. Для этих целей возможно применить количественный термический анализ ТА реальной сырьевой шихты . При этом результаты анализа учитывают особенности состава и литологической природы исходных сырьевых компонентов, так как в основе определения указанных параметров лежит не химический и минералогический состав сырья, а оценка величины термических эффектов, проявляющихся при обжиге конкретной сырьевой смеси. Сущность метода количественного ТА заключается в линейном разогреве образца сырья до температуры спекания клинкера со скоростью соответствующей средней скорости разогрева материала во вращающейся печи. При этом фиксируются энтальпии эндо и экзотермических эффектов в процессе физикохимического превращения обжигаемого материала. Возможность применения ТА для этих целей подтверждена в работах .