Разработка модели и системы управления производительностью процесса выпаривания щелоков сульфат-целлюлозного производства

• Автор: Абдалла Исхаг Абдалла
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Основные обозначения
Глава 1. Литературный обзор и постановка задачи исследования
1.1. Выпарные установки целлюлозного производства и их роль в
технологическом цикле
1.1.1. Классификация выпарных аппаратов
1.1.2. Технологические схемы выпарных установок
1.1.3. Баковое хозяйство выпарных установок
1.2. Математическое описание процессов выпаривания и математические
• модели выпарных установок
1.2.1. Выпарные установки как объекты моделирования
1.2.2. Статические модели выпарных установок
1.2.3. Динамические модели выпарных установок
1.3. Производственный контроль и системы автоматизации выпарных
установок
1.4. Оптимизация работы выпарных установок по технико-
экономическим критериям
Выводы
• Постановка задачи исследования
Глава 2. Математические модели выпарных установок сульфат-
целлюлозного производства
2.1.Статические характеристики многоступенчатых выпарных установок
2.2. Статическая модель смесителя
2.3. Статистическая модель суперконцентратора
2.4. Статическая модель поверхностного конденсатора
2.5. Статическая модель выпарного аппарата
2.6. Расчетные статические характеристики выпарной установки

9 2.7.Математическое описание и динамическая модель выпарной
установки сульфат-целлюлозного производства
2.8. Экспериментальные динамические характеристики объекта
2.9. Динамические свойства щелоковых ёмкостей
Выводы
Глава 3. Разработка функциональной структуры системы управления
3.1. Назначение системы управления
3.2. Принципы построения системы управления
3.3. Описание системы управления
3.4. Работа системы
* Выводы
Глава 4. Математическая модель и имитационное моделирование
системы управления
4.1 Описание системы имитационного моделирования
4.1.1 Математическая модель технологического объекта управления.
4.1.2. Математическое описание регуляторов
4.1.3. Функции программы
4.1.4. Проверка адекватности модели объекта
4.2. Имитационное моделирование объекта и системы управления

4.2.1. Анализ влияния предуплотнения щелока на характеристики объекта
4.2.2. Алгоритмы работы подсистем управления
4.2.3. Анализ качества работы системы управления производительностью
Выводы
Основные результаты работы
Список использованной литературы
Приложение
Приложение

Введение
Автоматизированные системы управления энерготехнологическими процессами являются универсальным техническим инструментом, позволяющим практически реализовать такие сложные задачи как оптимальное управление объектом на базе сформулированного техникоэкономического критерия, и управление переходными режимами, пуском и остановкой. Осуществление возможно на базе тотального технологического контроля процессов и комплексного взаимосвязанного управления локальными системами автоматики.
Широкое внедрение вычислительной техники создает возможности постановки задач управления, основанных на системном подходе, то есть в представлении отдельных технологических переделов элементами единого производственного комплекса При этом, если технологический комплекс производит один вид основной товарной продукции, то функциональные назначения отдельных элементов и критерии их работы могут быть пересмотрены и сформулированы иначе, исходя из наиболее приоритетной задачи - получения максимальной прибыли.
Таким образом, наметившаяся перспектива в области автоматизированного управления технологическими и энергетическими объектами диктует необходимость постановки и разработки качественно новых задач и алгоритмов, которые должны быть сформулированы, исходя из технологических реалий. Данная диссертационная работа выполнена в русле обозначенных тенденций.
Объектом исследования настоящей работы является технологический передел выпаривания производства сульфатной целлюлозы. Передел является важным звеном в цикле регенерации отработанных химикатов сульфатного производства. Выпарные установки предназначены для повышения концентрации промышленных щелоковых растворов до величины, при которой они могут быть использованы как топливо в содорегенерационных
- щелоковые зоны, аппроксимированы моделью идеального перемешивания первого и второго порядка
- экономайзерный участок в трубках аппроксимирован моделью идеального вытеснения.
- зона теплопередающих поверхностей и греющей камеры описывается моделью идеального перемешивания;
- зона вторичного пара - безинерционное усилительное звено. Полученная математическая модель всей выпарной установки
представляет систему из 26 дифференциальных уравнений. Поскольку пользоваться такой системой при синтезе автоматического управления неудобно, авторы [24] предложили использовать для указанных целей расчетные переходные характеристики, уточненные экспериментальным путем. Отмеченное обстоятельство указывает, что более детальная декомпозиция объекта при его математическом описании ещё не означает получения более качественных результатов, поскольку процесс моделирования требует разработки специальной вычислительной процедуры (метода решения) и более детальных формальных данных о физике такого сложного процесса, каким является течение и теплообмен двухфазной смеси. Так в работе [25] при составлении модели выпарного аппарата, кроме описания вышеназванных зон, предпринята попытка разбиения кипятильной трубки на участки с характерными режимами кипения. Для каждого участка составлено уравнение сохранения энергии, массы и количества движения как для элемента с сосредоточенными параметрами. Однако, при этом в каждое уравнение входит скорость изменения границы зоны и характер изменения, по длине коэффициента теплоотдачи. Насколько известно, динамика изменения указанных параметров не определена. Поэтому решение предложенной модели требует либо её упрощения, либо проведение дополнительных исследований.
Моделированию переходных (пусковых) режимов выпарной установки посвящена работа [26]. Использованная для этих целей модель является