Введение к работе
Актуальность работы. Возрастающие потребности народного хозяйства страны в цементе ставят задачу по увеличению его производства. Ш причинам значительных капитальных затрат,ограниченного числа крупных источников сырья,неблагоприятных экологических факторов развитие отрасли идет не только по пути увеличения единичной мощности установок и строительства новых заводов ,но и по пути развития перспективной технологии производства цемента на млни-заводах.на которых основные стадии процесса-декарбонизация и обжиг клинкера проводятся в кипящем слое.В последнее время развитию зтого направления уделяется повышенное внимание в нашей стране :; за рубежом.
Перспективный процесс обжига цементного «линкера в кипящем слое имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным способом обжига во вращающейся печи. Это сокращение времени проведения процесса, уменьшение теплових потерь, отсутствие движущихся частей, подверженных износу, улучшенные экологические характеристики. Однако, такой процесс является более сложным, высоконестабильным, имеет ненаблюдаемые гидродинамические параметры, влияющие на качество клинкера и яффектив-ность теплообмена. Для получения полней информации о процессе необходимо разработать модель гидродинамики,отражающую его характерные особенности и использовать ее для целей управления. Для решения задач управления нестационарным нелинейным объектом, каким является реактор кипящего слоя, необходимо применять более сложные, чем реализуемые промышленными регуляторами, алгоритмы управления. Развитие микропроцессорной техники позволяет в настоящее время применять методы адаптации для управления данным процессом и тем самым обеспечить требуемое качество регулирования основных технологических параметров. В сбою очередь, реализация адаптивной системы с помощью микропроцессорной техники предполагает применение цифровых алгоритмов управления о использованием динамических моделей и алгоритмов идентификации параметров объекта. Поэтому разработка цифрових адаптивных алгоритмов управления процессом обжига цементного клинкера язляегся актуальной задачей.
Работа выполнялась в соответствии с целевой комплексной
научно-технической программой 0.80.02 "Создать и ввести в эксплуатацию системы автоматизированного производства и управления в народном хозяйстве на основе интеграции автоматизированных систем управления различного уровня, применения вычислительной техники и микропроцессорных средотв(интегрированные АСУ)"(подпрограмма 03,задание 35. 01.05. .приложение N 79 к постановлению ГКНГ СССР от 30.10.85 Н555).
Цель и задачи исследования. В связи с вышеизложенным в данной работе поставлены'И решались следующие задачи:
- исследование и математическое моделирование гидродинамики
процесса обжига цементного клинкера в кипящем слое;
- разработка макросоотношений для определения ненаблюдаемых
гидродинамических параметров слоя и проверка их адекватности
экспериментальным данным;
разработка алгоритмов оптимизации гидродинамического режима работы реактора;
разработка элементов и структуры цифровой адаптивной системы управления,реализуемой на базе микропроцессорного комплекса;
разработка рекуррентных алгоритмов идентификации динамических моделей объекта управления;
разработка алгоритма настройки параметров цифрового ГОД-регулятора, реализуемого на микропроцессорах;
проведение имитационного моделирования работы адаптивной системы управления во временной области с целью проверки эффективности и работоспособности разработанных алгоритмов.
Научная новизна. В работе проведено изучение перспективного процесса обжига цементного клинкера в кипящем слое как объекта управления. На основе модели гидродинамики, описывающей характерное свойство кипящего слоя - пульсации концентрации твердой фазы , получены макросоотношенкя для определения верхней границы слоя.
Предложена двухуровневая структура системы управления процессом имеющая в своем составе алгоритмы расчета гидродинамического режима реактора кипящего слоя и управляющих воздействий .обеспечивающих режим эффективного теплообмена и равномерного распределения клинкера по реакционному объе-
му. Для обеспечения требуемого гидродинамического режима работы реактора кипящего слоя разработан цифровой адаптивный алгоритм комбинированного типа с применением принципов построения систем с эталонной моделью' и самонастраивающихся регуляторов. Разработаны элементы структуры комбинированного алгоритма, включающего рекуррентные алгоритмы идентификации динамических моделей и алгоритм настройки параметров цифрового ІЩ-регулятора по эталонной модели с параметрически заданной формой кривой переходного процесса в замкнутой системе управления. Проведено исследование и имитационное моделирование адаптивной цифровой системы управления реактором кипящего слоя.
Практическая ценность. Разработан комплекс алгоритмов и программ для целей управления процессом обжига цементного іишнкера в кипящем слое и проектирования цифровых адаптивных систем управления,реализуемых на базе микропроцессорной техники. Алгоритмы управления гидродинамическим режимом реактора кипящего слоя переданы в БИИцемент для использования при проектировании опытно-промышленных установок и применения в составе АСУТП обжига сыпучих материалов в кипящем слое. Разработанные цифровые адаптивные алгоритмы,построенные по модульному принципу, переданы в Грозненское НПО"Промавтоматика"и включены в состав программного обеспечения распределенных микропроцессорных систем сетевой архитектуры для управления технологическими процессами цементных производств. Экономический эффект от внедрения результатов работы составит 105 тыс. руб.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на: 11-й Всесоюзной научно-технической конференции "Микропроцессорные комплексы для управления технологическими процессами", г. Грозный, в сентябре 1989 года;Всесоюзной научно-практической конференции "Системный анализ и совершенство-воние хозяйственного механизма предприятия в условиях перестройки", г. Свердловск,1990г.; научно-технических конференциях молодых ученых и студентов МХТИ им. Д И. Менделеева, г. Москва, 1988,1989г. г.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ.
- 4 -Объем работы. Диссертация изложена наУ^З страницах и состоит из введения.пяти глав,выводов и приложений. Работа содержите*? рисунков и 2 таблиц. Список использованной литературы включает//2 наименований советских и зарубежных авторов.