Введение к работе
Актуальность проблемы. В общей проблеме охраны окружающей среды, рационального использования и воспроизводства природных ресурсов, борьба с загрязнениями атмосферы городов и крупных населенных пунктов является достаточно актуальной. Одним из источников антропогенного загрязнения атмосферы является стропиндустрия. В настоящее время в связи с разработкой технологических решений по выпуску новых строительных материалов, таких как: мастик, полимерных пленок, теплоизоляционных материалов, в технологии которых широко используются летучие растворители, с особой остротой стоит задача повышения эффективности очистки вентиляционных выбросов указанных производств. Санитарно-гигиенический аспект проблемы, в данном случае, удачно сочетается с экономическим, поскольку огромные количества ценных продуктов промышленных производств, безвозвратно теряемые с выбросами, могут в случае их рекуперации, значительно пополнить сырьевые ресурсы страны.
Повышение эффективности работу технологического оборудования напрямую связано с уровнем автоматизации, поэтому вопросы комплексной автоматизации с использованием средств вычислительной техники, являются в этом случае необходимыми и важными. Разработанная на основе глубокого анализа объекта управления и управляющей системы методология автоматической оптимизации процессов адсорбционной очистки вентиляционных выбросов может быть использована как для действующих, так и вновь проектируемых технологических комплексов строительной индустрии.
Ограниченное количество научных работ, посвященных
комплексному решению задачи оптимизации отдельных стадий
адсорбционной очистки вентиляционных выбросов по единому
критерию оптимальности, повышает значимость данного
исследования. В то же время, сложность взаимосвязей отдельных
стадий адсорбционной очистки приводит к построению
оптимизационных САУ на основе использования последних достижений кибернетических методов системного анализа и средств вычислительной техники.
Цель и задачи работы. Основной целью работы являлась разработка научно-обоснованных алгоритмов оптимального управления технологическими процессами, очистки вентиляционных выбросов от летучих растворителей с использованием методов математического моделирования.
і* -4 -
Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:
выявить физико-химические, технологические и конструктивные особенности объекта автоматизации - типового циклического процесса очистки и рекуперации вентиляционных выбросов ;
разработать адекватные математические модели отдельных стадий процесса и осуществить-' их синтез в единую систему, отражающую свойства объекта управления в целом;
исследовать статические и динамические характеристики объекта моделирования в реальном диапазоне возмущающих и управляющих воздействий;
обосновать выбор обобщенного критерия оптимальности и сформулировать корректную постановку оптимизационной задачи, управления сложным технологическим процессом;
решить, с использованием средств вычислительной техники, задачу статической оптимизации промышленного процесса очистки вентиляционных выбросов;
предложить алгоритмы оптимального управления и способы их реализации.
Методика исследования. Общей методологической основой работы явилось использование:
- методов системного анализа и общей теории систем;
методов физического и математического моделирования технологических процессов, как объектов управления;
методов линейного и нелинейного программирования;
теории вероятностей и математической статистики.
Средства исследования: математические модели отдельных стадий технологического процесса;
- электронные вычислительные машины и устройства.
Научная новизна заключается в том, что при формировании алгоритма оптимального управления технологическими процессами очистки и рекуперации вентиляционных выбросов впервые осуществлен учет не только технологических и экономических оценок, но и экологических характеристик объекта управления. Также, впервые:
1. Установлена связь экономических и экологических
критериев оптимальности с основными параметрами объекта
управления.
2. Произведен анализ характера изменения критериев
оптимальности в широком диапазоне возмущающих и управляющих
параметров отдельных стадий процесса.
3. Разработана методика определения оптимальных алгоритмов управления на основе математической модели, комплексно учитывающей взаимосвязь отдельных стадий технологического процесса очистки вентиляционных выбросов.
А. Предложена иерархическая структура автоматизированной
системы оптимального управления процессом очистки
вентиляционных выбросов.
Практическая ценность. Разработанная методика определения оптимальных алгоритмов управления на основе математической модели, позволила определить оптимальные параметры всех стадий процесса адсорбционной очистки вентиляционных выбросов промышленной рекуперационной установки типографии издательства "Пресса", установить рациональную аппаратурпо-технологическую структуру и обосновать алгоритм оптимального управления.
Полученные в результате комплексных исследований,
проведенных в диссертации, статические и динамические
характеристики основных стадий газоочистки дают возможность осуществить их широкое внедрение в практику расчета и. проектирования адсорбционных методов очистки вентиляционных выбросов для различных предприятии строительной индустрии.
Реализация результатов исследований. На основе полученных практических результатов подготовлены рекомендации по применению гибкого способа управления реальной производственной системой очистки вентиляционных выбросов в г. Москва и Московской области. Результаты исследований рекомендованы к применению па аналогичных объектах в промышленности, а также в проектно-конструкторской деятельности.
Полученные результаты используются также в учебном процессе при подготовке инженеров по специальности 21.02.07 "Автоматизация технологических процессов и производств (в строительстве)" МГСУ, они вошли в ряд учебно-методических пособий.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации было написано три научно-технических отчета и опубликовано 9 работ.
Основные результаты работы докладывались и обсуждались на:
научно-технической конференции по итогам НИР, посвященной 70-летиго института МИСИ (г.Москва, 1991г.);
научной конференции "Очистка от загрязнений вентиляционных выбросов в атмосферу" (г.Москва, 1994г.);
IV Всероссийской научной конференции "Динамика процессов и аппаратов" (г.Ярославль, 1994г.);
54-й научно-технической конференции Новосибирской государственной академии строительства (г.Новосибирск, 1997 г.).
Структура и объем диссертации.