Введение к работе
Актуальность проблемы. Современные химико-технологические
прої зводстез являются многостадийнкми технологиями, со сложной системой управления.іСоздание таких объектов сопряжено с большими затратами времени и средстЕ на разработку. Повышение качества, а следовательно и себестоимости оборудования, приборов и систем управления, обуславливает увеличение срока жизни создаваемых производств. В гоже вр«мя срок казни материелоз, сырья и энергии постоянно сокращается. В этой ситуации создаваемые процессы, ориентированные на выгуск одного вида продукции, быстро становятся нерентабельными.
' Перевод таких процессов на выпуск новой продукции часто не возможен, так как при проектировснии стремятся свести к минимуму капитальные и эксплуатационные затрату, что не оставляет резервов, необходимых -для перестройки процессов. Все это приводит к тому, что те /пы повышения мощности и ассортиментности производств отстают от темпов разработки новых технологий и способов интенсификации.
Для преодоления этого противоречия необходимо создавать технологические процессы, расчитанные на выпуск целого ряда продуктов и обладающие определенными запасами пУаппаратуре и диапазонам изменения параметров - гибкие автоматизированные, производствеїінне системы ГАЛС.
Обобщая данные из различных лителатурных источников, можно" еделат' следующий еывод: необходимым условием создания ГАЛС ХП - является - реализация нефиксированного множества прощгктов а мощностей на фиксированном множестве технологических модулей» достато"нкм - высоко эффекта! тя технология,- блочно-модул:ный подход к организации технологических линий и применение средств вычислительной .'ерники для обработки информации и управления процессом.
Основными аттпаратурными резервами ГАТТ г^зляются структурная и эксплуатационная гибкости . Под структурной гибкостью
покидается спосооность сие -ема перестраиваться на выпуск новой продукций пли использованию других видов сырья и энергии за счет изменений в ее топологической структуре, с введением дополнительных, технологических модулей или без них.
Зкс.їлуаї-лшонная гибкость - способность отдельных модулей и всего „роцесса устойчиво обеспечивать випуск заданного продукта при воздействии различного рода возмущений.
Из определения эксплуатационной гибкости видно, она достигается путем соответствующего решения задач управления .
Качество управления химике-технологической системой (ХТО), состоящей иг. объекта и системы управления, в первую очередь определяется внутренними ограничениями объекта . Пос-т.му для досліж. лия максимальной гибкости необходимо -одновременно рас-сматривать задачи проектирования и управления ХТО, а не последовательно как это происходит согласно существующей практике.
Оптимизация химико-технологического объе та по экономическим критериям вносит противоречие в этот проиесс. Так, например, рост сілім ста сыр»-я и энергии, даблюдающийся в юследаее Бремя, Еынуждаэт проектировщиков использовать рециклы, рекуперацию тепла и другие способы Солее Елективного использования трирощші': ресурсез. Однако подобная тенденция приводит к усилению динамического взаимодействия межлу отдельными технологически* і единицами. В результате чего объект становится менее управляемым ь в некоторых случаях вообще неуправляемым.
Для того чтоб разрешить это противоречие необходимо рассмотреть несколько альтернативных проектов, поставив каждому в соответствие численное значение экономического критерия и численную характеристику его гибкости. Если объем исходных-данных, имеющийся на этапе проектирования, позволит - целесообразно провести оптимизацию по этим двум критериям.
Ме_тоды ..ссл-цсвэиия. Методологическую основу диссертацион-
чой' работы составляют: системний анализ процессов химической технологии - для анализа задач управления ГАЛС ХП; теория . нелинейного и.линейного програмирования - для разработки алгоритма-оценки внутренней гибкости процесеоі с распределенными
параметрами; теория автоматического управления - для создания алгоритма расчета динамиче кой гибкости ; теория сетей Г.ггри для создания алгоритма ситуационного управления.
Научная новизна. Предложен ноьый потход к совместному
решению задач проектирования и управления ХТС на основании определения гибкости альтернативных проектных вариантов и выборе наилучшего.
Разработан алгоритм определения внутренней, гибкости дл>. объектов с распределенными параметрами, основанный на замене дифференциальных уравнений в частных производных системой алгебраических уравнений и анализе множества активных огрогаі-: чений.
Разработан алгоритм автоматизированного расчета индекса динамической гибкости методом анализа катриии передаточных функций объекта. В отличии от существующих методов, данный алгоритм испстьзует Евклидову норму, вместо спектральной, что позволяет сорабативять матрицы оозего e;:hs и автоматизировать прсьода.из расчеты. Еозкохносъ подобной замены доказала соответствующей теоремой.
Впереае исследованы внутренняя я динамическая гибкости гетерогенного гаїэфазного каталитического рэакторя ^ли-теза хладонсв. Результати исследования легли в основу- стру лурногч' синтеза автсмотиз:*ровашюй систем?* управления. '-,, -
ОЕоркулгоован критерий для оптимизации ре лттх параметров процесса біпіарьой ректификация, позволяющей минимизировать эксплуатационные затраты с учетом динамическое гибкости.
Синтезирована автоматизированная система управлешія для согласования работы емкостных асіаратов периодического действия с использованием пришииов сетевого моделирования.
Практическая ценность работы. Созданнце алгоритми и
пргграмше средства позволяют обеспечить максимальную гибкость при прсглгтироваїши техт тагическнх э.':,'ментов ГАЛС ХП. В сеог счесепь это прпедет к .уменьшению разбро-а "9ХН0Л0ГИЧЄСКИХ параметров и, следовательно, к побгдгонзпэ качества получаемых продуктов. Кроме того появляется возможность уізлічіш СрСК
жизни основного технологи"зского оборудования и использовать способы ілономки природных ресурсов (рециклы, рекуперацию тепла;, которые обычно приводят к жестким динамическим режимам. Таким образом, появляется возможность понижения капитальны и эксплуатационных затрат.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной
работы нашли конкретное применение при организации процесса производства альтернативных хладонов газофазным способом.
В частности использован блочно-модулышй подход к организации технологических линий» иозволиЕший значительно сократить сро;:и расчета, проектирования и монтажа основного технологического оборудования. \У J LOt-t ji
Применена система регулирования гетеррогенкнм газофазным каталитическим реактора" синтеза альтернативных хладонов о-"ла-дащая наибольшей дішамической гибкостью и, следовательно,_.. компенсирующая наибольший диапазон воемущенъЛ.
При расчете режимных параметров ректификацинной колонны стадии отделение вксоко:"лшящих соединений процесса производства альтернативных хладонов газофазным способом реализована оптимизационная процедура минимизирующая эксплуатационные ^етраты „ повьодащая динамическую гибкость установки, что позволил более эффективно использовато энергетические ресурсы и одь.временно работать :: жестких динамических режимах.
Предложенный подход к организации .""огичесчого управления емкостным оборудованием периодического действия способствовал автоматизации трудоемких технологических операций .
Апробация работы. Основные положения работы и ее отдельные результаты докладывались и обсуждались на следующих совещаниях и семинара*:-
Конференции молодых ученых и специалистов НПО ГИПХ Г.Ленинград .апрель 1937
2 Рсесоюзной научной конференции " Автоматизация и роботизация в химической промышленности ", г. Тамбов, сентябрь ТЭ.38Г...'
Конференции "молодые ученые - Ленинградской экономике"
г.Ленинград .апрель 1988г.
Международной конференции студентов, молодих учених и специалистов " Молодое ученые в рвкбнки комплексной программы научно-технического прогресса стран - чл ноз СЭВ " г. Клан, апрель 1989 г.
Конференции молодых ученкх и специалистов НПО ГИПХ г.Ленинград .апрель 1990
Конференции молодых учег.іх и специалистов *Л0 ГИПХ г.Ле нинград .апрель 1991
Публикации
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 4 печатные работы, .список kotodljc приведен в заключительной части автореферата.
Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит