Введение к работе
. Актуальность темы. Сушка является одним из наиболее распространенных процессов в перерабатывающей промышленности. Немного имеется твердых продуктов, которые в процессе переработки не требуют удаления из них воды или других жидких компонентов. Особое место процесс сушки занимает в химической и текстильной промышленности, где практически каждое изделие в процессе производства подвергается сушке. Если учесть, что на операцию сушки расходуется большое количество энергии (около 14% энергии, получаемой из добываемого топлива), то становится очевидным вопрос о необходимости проведения сушки в оптимальных условиях, т.е. таких, для которых минимизация расходования энергии является первостепенной задачей. Оптимальный ход процесса можно получить путем соответствующего управления им. Важным условием оптимального управления является знание математической модели процесса.
Технологический процесс сушки химических волокнистых материалов проводится в одноярусных лен'^чных или многобарабанных конвективных сушилках. Этот процесс характеризуется распределенностью свойств обрабатываемого материала и других параметров процесса, недостаточной изученностью тепло-массооСменных процессов в слое материала, являющегося капиллярно-пористым коллоидным телом, сложностью конструкции используемого сушильного агрегата. Развитие вычислительной техники созд о большие возможности для теоретического анализа перемещения влаги и тепла в материалах, подвергаемых сушке.
Известные в настоящее время математические мо. ли недостаточно полно описывают особенности процесса конвективной сушки волокнистых материалов. 1„ эксплуатируемых сушилках используются лишь локальные системы контроля и регулирования отдельных технологических- параметров, отсутствуют координация работы локальных систем управления отдельными секциями сушилки и оптимизация всего процесса.
В связи с этим актуальным является проведение рабе по разработке оптимальной энергосберегающей системы управления процессом* сушки волокнистых материалов.
Целью настоящей работы является разработка математической модели процесса сушки волокнистых материалов (СВМ) в ленточной сушилке со сквозной циркуляцией теплоносителя, учитывавдей особенности реального технологического процесса, выбор структуры распределенной системы управления и разработка алгоритма определения оптимальной скорости движения материала.
Методы исследований. В процессе решения поставленных задач были использована современные методы теории автоматического управления. * рия сетей Петри, методы математического моделирования и оптимизации., В работе использованы результаты экспериментов проведенных на лабораторной установке и в промышленных условиях. Широко применялись современные метоли исследований с использованием ПЭВМ. Ваучная новизна работы заключается в следуищем. * I. Получены непрерывная и дискретная формы математической модели процесса СВМ, основанной на материальном и тепловом . балансе участка материала и учитывающей распределеіїие температуры, и влажности материала по длине сушильной камеры.
-
Разработана методика моделирования и оптимального выбора структуры распределенной системы управления с использованием сетей Петри.
-
Разработаны алгоритмы оптимального управления для распределенной АСУТП СВМ, основанные на методе явной декомпозиции.
4. П авленз задача определения оптимальной скорости двиа&ішя
материала в процессе СВМ как задача децентрализованного управления
и разработан алгоритм ее решения, оснсьаюшй на декомпозиционном
подходе.
Практическая ценность заключается в том, что основные результаты работы предназначены для использования при автоматизации сложного технологического процесса СВМ и аналогичных процессов в различных отраслях промышленности (легкая промышленность, химическая и т.п.) Разработанные алгоритмы и программы статической оптимизации используется также при разработке программного обеспечения системы управления технологическим комплексом процессов обжига и сушки * керамических изделий. Ожидаемый экономический эффект от внедрения составляет 540 тыс. рубл&й в год. Эффект рассчитан по ценам на август 1992г. Результаты работы внедряются на ПО "КАРАТАУ".
Апробация работа. Теоретические положения и основные результата работа докладывались и обсуждались на научных конференциях и .семинарах в течении 1989-199" годов. Из республиканской межвузовской научной конф. по математике и механике, г.Алма-Ата, Каз.ГУ, 1989г. На научно-практической конф. г.Джамбул, 1989г. На Всесоюзной научно-технической конф. г.Вологда, 1969г. На Всесоюзной научно- технической конф. М., МТИ, 1990г. На Всесоюзной неучно-тех-кической конф. г.Воронеж, ВПИ, 1990г., На XLIV научно-технической ко.іф. М., МИХМ, 1991г. На Всесоюзной научно-технической конф. Г.Грозный, 1992г.
Публикации По результатам исследований опубликованно 9 печатных работ
Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения,
четырех глав, основных результатов работы, списка использованной
литературы и приложений. Работа изложена на страницах
основного текста и содержит страниц иллюсстраций и страниц приложений. Объем диссертации составляет страниц.