Введение к работе
Актуальность работы. Нормальное функционирование металлургической и химической промышленности, энергетики, космонавтики невозможно без потребления продуктов разделения воздуха. .Основная часть этих продуктов производится на криогенных воздухоразделительных установках (ВРУ) большой и средней мощности.
Эффективность работы установки зависит, в том числе, и от того, как Сулет сконструирована система управления и какие алгоритмы управления используются в этой системе. Существующие системы управления не могут обеспечить качественное веление процесса в условиях переменной потребности в продуктах разделения, но если поддерживать в этой ситуации постоянную производительность, то это приведет в ряде случаев к тому, что часть продукции будет выброшена в атмосферу.
Поэтому разработка эффективных систем управления процессом разделения воздуха, позволяющих компенсировать внешние возмущения, а также автоматизированиеизменять режим производства, является актуальной задачей.
В современных условиях, когда невозможен выпуск больших партий изделий, машиностроительные предприятия вынуждены увеличивать, номенклатуру своих установок разделения воздуха, выпускать различные их модификации, а конструкторы разрабатывать более эффективные и принципиально новые аппараты. Здесь возникает проблема разработки систем управления для проектируемых объектов.
Разработчику необходим такой "инструмент", который позволяет обоснованно выбирать, а затем, при необходимости, и адаптировать систему управления воздухо-разделительной установкой.
Данная работа является составной частью комплекса работ, проводимых в соответствии с Координационным планом АН РФ по комплексной программе "Теоретические основы химической технологии" по направлениям 2.27.6.14., 2.27.7.4.
Целью работы является создание методов и алгорит-
мов адаптивного управления воздухоразделительными установками функционирующими в режиме переменной производительности, а также обоснование выбора совокупностей локальных автоматических систем регулирования (АСР) технологических параметров, реализующих различные режимы работы установки.
Научная новизна. Разработан алгоритм адаптивного управления установкой разделения воздуха КА-32, работающей при переменной производительности по продуктам разделения.
Разработаны статические модели и алгоритмы расчета режимов ректификационной колонны, конденсатора-испарителя и подсистемы ректификации ВРУ КА-32 в целом.
Получена адаптивная управляющая модель в виде функций оптимальных управляющих воздействий от расходов продуктов разделения и алгоритма ее параметрической идентификации по данным текущей эксплуатации.
Исследованы отклонения профилей концентрации по высоте ректификационных колонн и выявлены контрольные тарелки, информация о которых используется для обоснования выбора структуры системы управления.
Разработаны оригинальные математические модели динамики ректификационной колонны и конденсатора-испарителя, позволяющие изучать динамические свойства аппаратов в различных режимах.
' Предложен подход к построению линеаризованной математической модели динамики подсистемы ректификации ВРУ позволяющий ка основе знаний о динамике отдельных аппаратов исследовать динамику подсистемы ректификации в целом, а также динамику подсистемы совместно с локальными АСР технологических параметров.
Построена линеаризованная модель динамики подсистемы ректификации ВРУ .КА-32, исследовано влияние основных входных воздействий на выходные переменные, сделаны выводы о целесообразности использования некоторых входных воздействий для стабилизации значений технологических параметров подсистемы.
Предложен, основанный на лексиграфическом принципе сравнения морфологических вариантов, подход к со-
вместному формированию некоторого исходного множества и выбора из него с учетом нескольких критериев предпочтительных вариантов системы.
В терминах предложенного подхода формализована задача многокритериального выбора множества предпочтительных вариантов совокупности АСР технологических параметров подсистемы ректификации вру КА-32.
Модифицирован алгоритм формирования множества предпочтительных вариантов систем.
Исследованы предпочтительные варианты совокупностей локальных АСР технологических параметров и на основе лексиграфического принципа сравнения выбран наилучший вариант.
Практическая ценность. Разработанный алгоритм адаптивного управления и полученная адаптивная управляющая модель могут быть использованы в системах управления установок КА-32, работающих в режимах переменной производительности.
Формализованный подход к многокритериальному выбору лучшего варианта совокупности локальных АСР может быть использован при решении аналогичных задач для других химико-технологических объектов.
При решении задач поставленных в диссертации разработан программный комплекс, позволяющий:
рассчитывать статические и динамические режимы отдельных аппаратов, а также подсистемы ректификации ВРУ в целом;
автоматизирование решать . -задачу формирования исходного множества и многокритериального выбора предпочтительных вариантов систем;
на основе знания динамики отдельных аппаратов строить линеаризованную модель всей подсистемы, пригодную для исследования динамики подсистемы совместно с локальными АСР технологических параметров. Программное 'обеспечение построено по модульному принципу и может быть использовано для проектирования систем управления других установок.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: V Всесоюзной научно-технической конференции "Роль молодых конструкторов и исследователей
химического машиностроения в реализации целевых программ, направленных на ускорение научно-технического прогресса в отрасли" (г. Северодонецк, октябрь 1986); V Всесоюзной научно-технической конференции по криогенной технике (г. Москва, май 1987г.); Всесоюзной научно-технической конференции "Реахимтехника - 3" (г. Днепропетровск, сентябрь 1989г.); X Всесоюзной тепло-физической школе "Новейшие исследования в области теп-лофизических свойств" (г. Тамбов, май 1988г.); Областной научно-технической конференции "Ученые вуза - производству" (г. Тамбов, 1989г.); XX - XXIX научно -технических конференциях ТИХМА, (Тамбов, 1984 - 1992 г.г.); ї научной конференции ТГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов, изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков и 11 таблиц, список литературы включает 118 наименований.