Введение к работе
Актуальность работы. Искусственный холод находит широкое применение в химической, пищевой, текстильной промышленности, металлургии, транспорте, торговле, медицине, науке, других отраслях народного хозяйства, а также в быту. Возникновение и развитие новейших технологий, производство новых продовольственных и промышленных товаров зачастую связано с созданием и использованием умеренно низких и криогенных температур.
Наибольшее распространение при производстве холода получили компрессорные паровые холодильные установки. Объектом исследований данной работы являются многокамерные компрессорные холодильные установки, работающие на несколько температур кипения.
Управление технологическими процессами производства холода в основном базируется на поддержании теплового баланса между элементами холодильной установки. Следует отметить, что технологические процессы выделенного класса характеризуются повышенной энергоемкостью, потенциально опасны и подвержены сильным возмущениям, связанным с суточными и сезонными изменениями температуры и давления окружающей среды, энергетическими потерями на магистралях и в оборудовании установок, а также с изменением состава и свойств холодильных агентов, загрязнением и коррозией теплопередающих поверхностей.
Сложность основного технологического оборудования,
многочисленность и взаимосвязанность параметров, необходимых для ведения процесса, а также постоянно меняющаяся под влиянием возмущений обстановка приводят к возникновению множества нештатных ситуаций. Это вызывает необходимость постоянного оперативного контроля. Следует также отметить, что различные нештатные ситуации часто имеют схожие наборы симптомов. В условиях информационной перегрузки оператор может несвоевременно обнаружить симптомы аварій или принять ошибочное решение по управлению процессом.
Поэтому актуальной становится задача создания системы, которая способна по результатам диагностики режимов работы оборудования на основе непрерьгеного мониторинга процесса по контролируемым и вычисляемым диагностическим показателям выявлять нарушения на раннігх стадиях развития и предотвращать их развитие в аварийные ситуации.
Цель работы заключается в повышении качества управления компрессорными холодильными установками и надежности функционирования оборудования за счет разработки и реализации автоматизированной системы управления на основе диагностики режимов работы оборудования.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решены следующие задачи:
разработка принципов построения и структуры системы управления компрессорной холодильной установкой на основе диагностики режимов работы оборудования, а также разработка алгоритма управления;
исследование конкретного технологического процесса производства холода, сбор знаний о методах управления и диагностики;
обработка и формализация знаний, формирование диагностической модели процесса, разработка алгоритма диагностики;
практическая реализация результатов исследований.
Методы исследования. При выполнении работы использовались методы технической диагностики, искусственного интеллекта, ситуационного управления, а также методы сбора и обработки знаний и теории принятия решений.
Научная новизна.
1.Разработан и реализован алгоритм ситуационного управления компрессорными холодильными установками на основе диагностики режимов работы оборудования.
2.Сформирована диагностическая модель режимов работы оборудования компрессорных холодильных установок. Разработана иерархическая трехуровневая структура диагностической модели режимов работы оборудования компрессорных холодильных установок в виде фреймовой сети.
3.Разработана методика формирования диагностических моделей для сложных процессов, явлений, агрегатов, основанная на структуризации нарушений по общим симптомам.
Практическая значимость результатов исследования заключается в разработке пршщипов управления компрессорными холодильными установками на основе диагностики режимов работы оборудования, структуры системы и алгоритмов управления, а также формировании диагностической модели компрессорной холодильной установки. Повышена эффективность работы компрессорной установки за счет обеспечения нормального функционирования оборудования, уменьшения числа нештатных ситуаций, более раннего их обнаружения и устранения.
Реализация результатов работы.
Объектом основных исследований и практической реализации результатов работы является технологический процесс компрессорного цеха мясоперерабатывающего завода ЗАО "Парнас-М". Работа выполнялась в рамках создания АСУТП компрессорного цеха и ее дальнейшего развития, осуществляемого ЗАО НТЦ "Ювента". Внедрение подсистем АСУТП компрессорного цеха осуществляется поэтапно. Внедрены подсистемы контроля технологических параметров, учета моторесурса оборудования (СУМР), учета энергопотребления (СУЭ). Подсистемы защиты, сигнализации и дистанционного управления (АСЗУ) и управления на основе диагностики режимов работы оборудования (АЭСУД) прошли опытные испытания и приняты к внедрению.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы обсуждались на:
Международной конференции «Математические методы в химии и химической технологии» (ММХ-10). Тула, 1996;
Научно-технической конференции аспирантов СПІТИ (ТУ) памяти М.М.Сычева. СПб., 1997;
II Санкт-Петербургской Ассамблее молодых ученых и специалистов. СПб., 1997.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано шесть печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 235 страницах, содержит 67 рисунков, 12 таблиц, библиографический список содержит 97 наименований.