Введение к работе
Актуальность работы. Ориентация промышленности на предотвра-эние аварийных сбросов органических загрязнений (03) и создание замк-тых производственных циклов с оборотным водоснабжением стимулиру-' работы по автоматизации процессов очистки промышленных сточных д (СВ). Решению этой сложной проблемы способствует разработка сис-иы ситуационного управления (ССУ) процессом электрокаталитической їстки (ПЭОСВ) и исследование динамических режимов водообработки.
Основными 03 текстильной промышленности являются ароматиче-іе и гетероциклические соединения, сульфопроизводные, высокомопе-іярньїе соединения, целлюлоза, сероуглерод и детергенты. Эффектив-лъ электрокаталитической очистки СВ текстильных производств в боль-л степени зависит от качества управления процессом обработки воды.
Как объект управления ПЭОСВ характеризуется сложной взаимосвя-і входных и выходных параметров, наличием рециркуляционных связей, лсимостью скорости процесса от состояния катализатора, взрывоопас-гью, значительными колебаниями и непостоянством состава поступаю-! на очистные сооружения СВ.
ПЭОСВ нашёл применение в отечественной промышленности срав-
ільно недавно и как объект управления изучен недостаточно. Отсутст-
оперативный контроль состояния катализатора, что вынуждает рас-
ривать его как неконтролируемое возмущающее воздействие. Нет
аточной информации о статике и полностью отсутствует информация о
мике ПЭОСВ.
Эффективное управление ПЭОСВ возможно лишь на основе исполь-
-1ия системы, учитывающей текущее состояние процесса и способной
ативно реагировать на возможные отклонения характеризующих его
иетров. Решения по управлению должны формироваться на основе
5тических знаний о процессе, формализованных в его математической
модели, находящейся в базе знаний системы. Целесообразно также и пользование экспертной информации, что особенно ценно в аварийнь ситуациях.
Учитывая, что традиционные способы управления ПЭОСВ оказыв^ ются недостаточно эффективными, допуская проскоки концентрированнь 03, актуальное значение имеет исследование динамики обработки вод методом электрокаталитической деструкции и разработка соответствуй щих алгоритмов диагностики и управления.
Целью диссертации является повышение эффективности ПЭОС текстильных производств путём разработки для него основанной на знані ях ССУ и исследования динамики электрокаталитической деструкции 03.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить еле дующие задачи:
Выполнить анализ процессов очистки СВ как объектов управления автоматизации.
Провести статистическую обработку экспериментальных данных с це лью проверки их воспроизводимости.
На основе результатов исследования динамики злектрокаталитическої деструкции и экспертной информации оптимизировать технологическун схему процесса водообработки;
Разработать систему управления ПЭОСВ текстильных производств о-03.
Методы исследования. Методы математического моделирования і системного анализа, теория управления и её раздел - ситуационное управление, математическая статистика.
На защиту выносятся: 1. ССУ электрокаталитической очисткой СВ текстильных производств от 03 и её программная реализация в интегрированной среде разработки Visual Basic 5.0.
-
Нестационарные математические модели электрохимического и гетеро-енно-каталитического реакторов очистки СВ от ОЗ.
-
Результаты и методика исследования динамики процесса электроката-питической деструкции 03 как объекта управления.
X. Результаты сравнения эффективности методов оптимизации программ Excel 7.0 и Ropud, которые позволили идентифицировать параметры моде-пи ПЭОСВ.
Научная новизна диссертации заключается в следующем: 1. Предложена и программно реализована ССУ ПЭОСВ, обеспечивающая эффективное управление при наличии больших возмущений. I. На основе экспертной информации и результатов моделирования про-4есса очистки сделан выбор значений параметров управления в штатных и нештатных ситуациях.
5. Предложен метод разработки ССУ ПЭОСВ в интегрированной среде /isual Basic 5.0.
\. Предложена методика идентификации параметров модели процесса їчистки СВ в электролизёре методом последовательного квадратичного ірограммирования (ПКП).
>. Сформирована база знаний ССУ процессом очистки СВ на основе экс-іертной информации и результатов исследования динамики электроката-штической деструкции 03.
Достоверность сформулированных научных положений и выводов юдтверждена: проверкой воспроизводимости экспериментальных данных; ірименением надёжного математического аппарата; проверкой адекватно-ти разработанных математических моделей экспериментальным данным, пробацией на различных международных конференциях.
Практическая значимость. Синтезированная ССУ обеспечивает ра-,иональные значения параметров управления при нормальной работе обо-удования, а в случае возникновения аварийных ситуаций позволяет приймать заранее предусмотренные на основе результатов моделирования роцесса очистки и экспертной информации решения. Практическая цен-
ность работы признана на заседании НТС ОАО «Узор», а разработань программное обеспечение ССУ передано представителям данного акці нерного общества.
Разработанная методика моделирования реакторов элeктpoкaтaJ тической очистки СВ от 03 позволяет рассчитывать управляющие па| метры процесса водообработки и прогнозировать качество очистки. G методика может быть применена на различных предприятиях текстильн промышленности (фабрика «Маяк», швейном объединении имени Boj дарского и др.).
Разработанное математическое и программное обеспечение, пре назначенное для расчёта и управления ПЭОСВ от 03 внедрено в учебн процесс на кафедре математического моделирования и оптимизации хил ко-технологических процессов при выполнении курсовых работ студент 4-го курса, обучающихся по специальности 21.02.00 (Автоматизация тех* логических процессов и производств) и в учебном процессе техническс университета Гамбург-Харбург (Германия).
В Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительні университете лекции и практические занятия с использованием результ тов настоящего исследования проводились для студентов, обучающихся специальности "Водоснабжение, канализация, рациональное использое ние и охрана водных ресурсов".
Апробация. Результаты диссертации докладывались на научн техническом совете ОАО «Узор», на международных и всероссийских кс ференциях, связанных с проблематикой работы, в том числе: на 51-ой IV ждународнои конференции молодых учёных (апрель 1997 г., Сані Петербург); на 2-ом Международном молодёжном форуме «Ecobaltica'9 (22-26 июня 1998, Санкт-Петербург, 1998); на 11-ой Международной на> ной конференции «Математические методы в химии и технологиях» (2 июня 1998 г., Владимир); на III Международной электронной научной кс ференции «Современные проблемы информатизации» (секция: моде/
технологии и системы управления в промышленности, 1998 г., Воронеж) ; ia Международной конференции «Современные технологии обучения» (20 иая 1997 г., Санкт-Петербург) ; на Всероссийской конференции «Философия и цивилизация» (30-31 октября 1997 г., Санкт-Петербург).
Публикации. Основные положения диссертационной работы отраже--1Ы в 13 научных работах.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изло-кена на 153 страницах основного текста, содержит 36 рисунков и 10 таб-"1иц. Список литературы включает 152 наименования.