Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние и перспективы автоматической оптимизации технологических систем получения сульфогипса 12
1.1. Современные способы производства строительного гипса на установках сероочистки дымовых газов 12
1.2. Системы управления природохранными технологическими комплексами: назначение, общая характеристика, состав .... 23
1.3. Задачи автоматизированного управления технологическими системами получения строительного гипса из дымовых газов. ... 37
1.4. Выводы по главе 1 45
2. Разработка математической модели процесса поглощения диоксида серы известняковой суспензией 47
2.1. Выбор способа математического моделирования и структуры модели процесса 47
2.2. Физико-химические, аппаратурные и технологические особенности процесса 50
2.3. Математическое описание процесса с учетом скорости растворения сорбента 56
2.4. Математическое описание процесса с учетом скорости суммарной химической реакции 64
2.5. Выводы по главе 2 67
3. Экспериментальные исследования и идентификация математической модели процесса 70
3.1. Экспериментальное определение и анализ кинетических (динамических) характеристик процесса 70
3.2. Определение вида гидродинамической структуры математической модели объекта управления 74
3.3. Оценка адекватности математической модели реальному технологическому процессу 76
3.4. Выводы по главе 3 81
4. Исследование и математическое моделирование свойств процесса с целью его оптимизации 82
4.1. Расчет и исследование статических характеристик с помощью математической модели процесса 82
4.2. Выбор и формулирование критерия оптимизации режимных параметров процесса 90
4.3. Оптимизация статических режимов по минимуму удельного расхода известняка 92
4.4. Упрощенный алгоритм поиска оптимальных управляющих воздействий 97
4.5. Выводы по главе 4 100
5. Исследование и разработка способа и средств авто матического управления процессом 104
5.1 Разработка способа автоматического управления процессом, протекающем в полом скруббере 104
5.2. Разработка устройства для автоматизированного контроля выбросов на установках получения сульфогипса 109
5.3. Разработка системы управления блоком параллельно работающих скрубберов 118
5.4. Основные направления дальнейших исследовании по автоматизации природоохранных технологических систем получения сульфогипса 124
5.5. Выводы по главе 5 126
Заключение 129
Литература 132
- Системы управления природохранными технологическими комплексами: назначение, общая характеристика, состав
- Математическое описание процесса с учетом скорости суммарной химической реакции
- Оценка адекватности математической модели реальному технологическому процессу
- Упрощенный алгоритм поиска оптимальных управляющих воздействий
Введение к работе
Технологические комплексы получения строительного гипса на установках очистки дымовых газов - одни из наиболее динамично развивающихся инженерно-экологических систем во многих промыш-ленно развитых странах. Это связано с тем, что природоохранная сторона проблемы охраны воздушного бассейна в данном случае удачно совмещается с чисто экономической, поскольку огромное количество серы, безвозвратно теряемой ранее с газопылевыми выбросами и отходами очистки, позволяет значительно пополнить сырьевые ресурсы промышленности строительных материалов, в частности, производства гипсовых вяжущих материалов и изделий.
Наиболее эффективным и широко используемом во всем мире методом очистки дымовых газов и получения побочных продуктов в виде гипса является известняковая (известковая) очистка в скрубберах. Значительные колебания количественных и качественных характеристик газопылевых потоков топливосжигающих установок отрицательно влияют на технологические режимы работы скрубберов, что снижает не только степень очистки газов в них, но и количество и качество получаемого гипса. Поэтому проблема повышения эффективности работы таких природоохранных технологических систем (ПТС) является важной задачей, решение которой возможно созданием автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) известняковой очистки и утилизации дымовых выбросов.
В связи с этим разработка математических моделей и алгоритмов управления, учитывающих особенности технологии рассматриваемых процессов и ориентированных на современные средства вычислительной техники, с целью создания АСУ ТП, обеспечивающей
эффективность управления, определяет актуальность избранной темы.
Задача разработки алгоритмического обеспечения АСУ ТП нами разделена на две автономно решаемые подзадачи: синтеза подсистемы управления собственно процессом очистки газов и синтеза подсистемы управления окислительным обжигом шлама. Настоящая работа посвящена в основном решению первой из упомянутых подзадач.
Работа выполнялась в соответствии с индивидуальным планом обучения автора в очной аспирантуре МҐСУ в рамках межвузовской научно-технической программы «Строительство» (научное направление 7 - Совершенствование систем водо-, тепло-, газо- и энергоснабжения ; тема - Системный анализ и автоматическая оптимизация природоохранных технологических комплексов очистки сточных вод, технологических и вентиляционных выбросов).
Основной целью работы являлось обобщение и развитие с единых теоретических позиций системотехники методов математического моделирования технологических систем получения строительного гипса при сероочистке дымовых газов (сульфогипса) как объектов автоматической оптимизации и, на основе этого, синтез алгоритмов и систем оперативного управления. Для достижения этой цели:
изучено современное состояние технологии производства строительного сульфогипса и перспективы ее автоматической оптимизации; выявлены недостатки существующих способов и устройств управления; сформулирована задача исследований;
выполнен анализ современных приемов, методов и средств построения математических моделей и решения задач оптимизации инженерно-экологических и строительно-технологических систем;
разработаны универсальная экспериментально-аналитическая математическая модель процесса и ее упрощенный идеализи- рован-ный вариант, представляющий собой систему четырех дифференциальных уравнений материального баланса, учитыва- ющих физико-химические закономерности поглощения газа и образования шлама для получения гипса;
сформулирован критерий оптимальности, исследованы свойства стационарных режимов, построена допустимая рабочая область, определена ее конфигурация и решена задача оптимизации процесса;
разработаны и исследованы функциональные схемы систем автоматического управления процессом как для единичного скруббера, так и для группы параллельно работающих аппаратов;
предложено устройство для непрерывного автоматического контроля качества выбросов, позволяющее практически реализовать разработанные системы управления.
При проведении теоретических и экспериментальных исследований использовались методы инженерной кибернетики, системотехники, математического моделирования, проектной и оперативной оптимизации технологических систем, функционирующих в нестационарных условиях под воздействием случайных возмущений.
Научной новизной обладают следующие результаты теоретических и экспериментальных исследований:
динамическая, экспериментально-аналитическая модель процесса известняковой сероочистки дымовых газов;
упрощенная математическая модель, учитывающая механизм и физико-химические особенности процесса;
выявленные свойства стационарных режимов, критерий оптимальности и конфигурация допустимой рабочей области;
алгоритмы и системы управления процессом и группой параллельно работающих аппаратов.
Анализ результатов предварительного расчета технико-экономических показателей процесса показал, что при практическом использовании предложенных систем управления за счет снижения расхода известняка при заданной глубине очистки и качестве получаемого шлама, в зависимости от мощности очистных сооружений, возможно уменьшение себестоимости целевого продукта на 4 - 7 %.
На основе полученных практических результатов для АОЗТ Научно-производственный Центр «Энерготех» (бывшее ПКБ «Внедрение» Минтопэнерго РФ) подготовлены рекомендации по использованию разработанных систем управления на теплоэнергетических предприятиях отрасли. Теоретические и практические результаты работы уже широко используются в учебном процессе при подготовке в МГСУ инженеров по специальностям 21.02 - Автоматизация технологических процессов и производств (в строительстве) и 29.13 - Механизация и автоматизация строительства.
Результаты исследований отражены в 7 публикациях автора, докладывались и обсуждались на 5-й и 6-й научно-практических конференциях молодых ученых, аспирантов и докторантов МГСУ «Строительство - Формирование среды жизнедеятельности» (г. Москва, 2002 и 2003 г.г.), заседаниях Ученого Совета факультета «Механизация и автоматизация строительства» и научных семинарах кафедры Авто-маизации инженерно-строительных технологий МГСУ.
На основании результатов исследований и практических разработок на защиту выносятся следующие основные положения.
1. Решение задач автоматической оптимизации процессов полу
чения сульфогипса методами математического моделирования сле
дует выполнять с помощью комбинированного (экспериментально-
аналитического) метода, поскольку применение более простого фор
мально-статистического подхода ограничено необходимостью в дей
ствующей системе, т.е. он непреминим для проектируемых объектов,
а использование теоретического подхода возможно только для про
стейших гипотетических объектов.
Процедура оптимизации природоохранных технологических систем комбинированным методом математического моделирования должна включать шесть основных этапов (анализ состояния объекта; постановку задачи оптимизации; выбор гидродинамической структуры модели; идентификацию модели; анализ результатов моделирования; уточнение задачи и анализ результатов проектной или автоматической оптимизации) каждый из которых включает от двух до четырех необходимых стадий (использованная в работе методика насчитывает более 15 последовательно-параллельных стадий).
С учетом сказанного в п.1 комбинированная динамическая модель очистки дымовых газов известняковой суспензией должна учитывать наличие и взаимодействие трех фаз процесса (газовой, жидкой и твердой) и состоять из уравнений мгновенных материальных балансов взаимодействующих компонентов в каждой фазе, а также уравнений химической и диффузионной кинетики, учитывающих условия перехода компонентов из одной фазы в другую.
Анализ полученных уравнений материальных балансов (ограничений типа равенств) и свойств основных возмущающих воздействий, влияющих на эффективность процесса, позволил установить вариационный характер задачи управления скрубберами. Результат решения этой задачи не числа, а оптимальные законы изменения во
времени материальных потоков, позволяющие обеспечить минимум удельных затрат - функционала, заданного на множестве возможных управлений. При этом сами управляемые потоки связаны друг с другом, с показателями технологического режима и с потоком образующегося шлама дифференциальными операторами, характеризующими балансы потоков во всех трех фазах процесса с учетом изменения масс, запасенных на разных стадиях процесса. Для описания этих операторов возможно применение искусственных приемов, позволяющих получить приближенные характеристики процесса. Однако их принципиальная неточность и изменчивость свойств процесса доказывают необходимость оперативного корректирования (идентификации) математической модели при ее использовании в системах управления.
5. С учетом особенностей математических моделей, отмеченных в п.п. 3 и 4, нельзя с требуемой точностью и достоверностью решить многомерную вариационную задачу управления всей технологической системы в целом. На практике ее следует нестрого расчленить на несколько подзадач меньшей сложности. Наиболее удобный способ такого расчленения - частотная декомпозиция, основанная на условном разделении возмущающих воздействий на высоко- и низкочастотные в зависимости от результатов их частотных спектров с частотными характеристиками управляемых аппаратов. При этом задача управления должна рассматриваться как совокупность подзадач борьбы с возмущениями разных частот.
В системах, в которых скорость массообмена между фазами составляет малую часть скорости ввода и вывода основных компонентов потоками обрабатываемого газа, орошающего раствора и шлама, можно использовать частотную декомпозицию задачи управления по методу возмущений. Система управления в этом случае должна со-
стоять из высокочастотных подсистем стабилизации параметров технологического режима процесса в отдельных скрубберах (для разных аппаратов эти парметры задаются независимо друг от друга) и низкочастотной подсистемы согласования нагрузки группы параллельно работающих скрубберов. Поскольку, высокочастотоные динамические задачи - одномерные, а низкочастоная статическая - многомерная, последняя может решаться методами линейного программирования.
Особенности кинетики трехфазного процесса и наличие в аппаратурной схеме рецикла известнчковой суспензии не дают возможности независимого задания параметров технологического режима. В связи с этим частотная декомпозиция должна проводиться с помощью системы управления с трехступенчатой иерархией, в которой высокочастотные подсистемы нижней ступени должны стабилизировать заданные значения материальных потоков, а среднечастотные - параметры технологического режима показатели состава газовых потоков, изменяя задания высокочастотным показателям (требуемые значения стабилизируемых потоков). Низкочастотная подсистема должна оптимизировать работу всей технологической системы получения сульфо-гипса, назначая задания среднечастотным подсистемам (оптимальные значения параметров режима и показателей состава обрабатываемого газа) и решая для этого задачу нелинейного программирования.
Качество средиечастотной стабилизации параметров технологического режима работы скрубберов следует оценивать критерием качества управления непосредственно связанным с технико-экономическими показателями работы всей природоохранной системы получения сульфогипса. Аналитическое описание этого критерия позволяет выбирать уже на стадии проектирования наиболее целесообразные структуры стабилизирующих и оптимизирующих подсистем.
Системы управления природохранными технологическими комплексами: назначение, общая характеристика, состав
От локальных систем автоматического управления АПТС отличаются еще и значительной степенью участия человека в процессах управления, хотя по мере технического совершенствования ТОУ и развития АСУ ТП эти различия постоянно уменьшаются [27].
В настоящее время переход к более полной автоматизации ПТС получения гипса из дымовых газов тормозится несовершенством технологических процессов (наличием немеханизированных технологических операций, низкой надежностью оборудования и т.д.), недостаточной надежностью средств автоматизации и вычислительной техники, трудностями построения математических моделей объектов и систем управления. Сейчас можно говорить лишь о том, что сформированы основные представления об АСУ ПТС, их функциях и принципах построения, поскольку до сих пор отсутствую документы, регламентирующие порядок их разработки, производства, внедрения и эксплуатации.
Каждая АСУ ПТС характеризуется целью управления, функциональной, технической и организационными структурами. При их раз работке всегда стараются обеспечить разумное сочетание цели функционирования (задаваемой критерием управления) и множества взаимосвязанных функций, достаточного для достижения поставленной цели [28].
Глобальная цель управления ПТС с помощью АСУ состоит в поддержании экстремального значения критерия управления при выполнении всех условий, определяющих множество допустимых управляющих воздействий [29]. Прямое решение такой задачи оптимального управления возможно лишь для относительно простых ТОУ или ПТС. В большинстве же случаев необходимо проводить декомпозицию глобальной цели управления на ряд частных целей, для достижения которых обычно ограничиваются решением более простых задач меньшей размерности [30-32].
Функция АСУ ПТС - это действия системы, направленные на достижение одной из частных целей управления, которые как и реализующие их функции находятся в определенном соподчинении и образуют функциональную структуру. Обычно различают информационные, управляющие и вспомогательные функции. К информационным относят функции, цель которых заключается в сборе, преобразовании и хранении информации о состоянии ТОУ, представлении этой информации оперативному персоналу или передаче ее для последующей обработки. Основными информационными функциями являются:
первичная обработка информации о текущем состоянии ТОУ (ПТС);
обнаружение отклонений технологических параметров и показателей состояния оборудования от установленных значений;
расчет состояний неизмеряемых величин и показателей (косвенные измерения, расчет ТЭП, прогнозированиеи т.д.);
оперативное отображение и регистрация информации, обмен информацией с оперативным персоналом;
обмен информацией со смежными и вышестоящими АСУ.
Задачей управляющих функций является поддержание экстремального значения критерия управления в условиях изменяющейся производственной ситуации. Они делятся на две группы: первые служат для определения оптимальных управляющих воздействий, при которых поддерживается оптимальный (или близкий у нему, т.е. рациональный) режим технологического процесса; ко второй группе относятся функции, обеспечивающие реализацию этого режима путем формирования управляющих воздействий на ТОУ. Управляющие функции второй группы соответствуют традиционным функциям локальных систем автоматизации - регулированию (стабилизации или программному регулированию) и программно-логическому управлению технологическими процессами [33,34]. Вспомогательные функции -это функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач.
Типовая функциональная структура АСУ ПТС с преимущественно непрерывными технологическими процессами представлена на рис. 1.2. Система управления может считаться принадлежащей к классу АСУ ТП только в том случае, если с ее помощью реализуются как минимум функции 1, 2, 4-7. Для реализации перечисленных выше функций АСУ ПТС необходимы ее техническое, программное, информационное и организационное обеспечение, а также оперативный персонал.
Математическое описание процесса с учетом скорости суммарной химической реакции
Математическая модель, описанная в предыдущем разделе работы, составлена с возможно полным учетом всех факторов и параметров процесса, однако ее практическое использование целесообразно лишь на стадии проектирования системы, в частности, при решении оптимизационных задач и разработке алгоритма управления. Для ее идентификации требуется определить значения 14 неизвестных коэффициентов, при которых реакция модели на скачко- образные возмущения была близка экспериментально полученным переходным характеристикам процесса.
Для оперативных расчетов в АСУ ПТС получения сульфогипса можно использовать упрощенную, но более компактную, математическую модель. В этом случае нет необходимости добиваться очень точного соответствия характеристик модели и реального объекта управления, поскольку качество управления, которое может быть получено при использовании точной модели, в значительной степени будет снижено неизбежными погрешностями измерительных приборов, исполнительных механизмов и регулирующих органов.
При построении упрощенной модели будем считать, что в реальных условиях промышленной эксплуатации ПТС получения сульфогипса, в присутствии диоксида углерода в очищаемых газах растворимость известняка значительно увеличивается, вследствие образования хорошо растворимого в воде бикарбоната кальция [70]. Поэтому при достаточно большом избытке известняка в суспензии заметное влияние на скорость поглощения оказывает лишь реакция (2.1), тем более, что бисульфит кальция анализами практически не обнаружен. Отмеченная особенность условий эксплуатации объекта позволяет, в конечном итоге, пренебречь скоростью поступления бисульфита в систему. При отсутствии бисульфита кальция в растворе будет отсутст вовать и реакция (2.3), что позволяет рассматривать циркуляционный V сборник как промежуточную емкость для приема свежей суспензии и отработанного раствора, где отсутствуют не только реакции, но и мас-сообмен. Исход из этого, в упрощенной идеализированной модели химизм процесса может быть представлен на основе одного суммарного сте-хиометрического взаимодействия фаз: S02 + СаСОз - CaS03 + С02 , (2.31) а уравнение скорости реакции записано в виде: W = К С А1 (2.32) Использование известной зависимости рН раствора от общей концентрации диоксида серы [73,74], позволяет учесть влияние активности раствора на скорость растворения известняка следующим образом: К = К рН (2.33) рН = аі-а2САі(общ) (2.34) где (СА1(0бщ)) - общая концентрация диоксида серы в растворе, представляющая сумму его концентраций в жидкости и в сульфите кальция, т.е.: Сдкобщ) = С АІ + (М, / М2) С А2 (2.35) где Mi - молекулярный вес диоксида серы; М2 - молекулярный вес сульфита кальция. Материальный баланс по диоксиду серы с учетом принятых до пущений представляет разность между потоком, поступившим в # скруббер, диффузионным потоком и потоком, выносимым с очищен ным газом: QrCA1 - KAF (ГПС ДІ -С"ДІ) - cti С А2 = 0 (2.36) где xi - коэффициент пропорциональности, учитывающий концентра- цию диоксида серы в объеме скруббера и в очищенном газе. Скорость изменения концентрации диоксида серы в жидкой фазе равна разности диффузионного потока, поступившего из газовой фазы, и потока, израсходованного по реакции (2.31): Уж dCWdt = KAF (ГПС АІ -С"А1) - Уж К С А1 (2.37) Скорость изменения концентрации активной части известняка в орошающем растворе представляект разность между количеством известняка, поступившим в систему, израсходованным по реакции (2.31) и покидающим систему вместе с шламом: Уж dCWdt = QpCA2- Уж (К - а2) С А1 (2.38) И, наконец, скорость изменения концентрации сульфита кальция равна разности его количества, образовавшегося по реакции (2.31) и количества покидающего аппарат: dC A3/dt= КС АГЛС АЗ (2.39) где а2 - коеффициент пропорциональности, учитывающий концентра- цию вещества в объеме жидкой фазы и покидающего систему. Таким образом, система уравнений (2.32) - (2.39) представляет упрощенную динамическую математическую модель процесса, структура которой представлена на рис.2.5. 2.5. Выводы по главе 2. 1.Проведенный анализ основных способов математического моделирования технологических процессов и структур уравнений их описывающих показал, что для рассматриваемой нами ПТС получения сульфогипса и поставленной цели исследования наиболее целесообразным следует считать применение комбинированного (экспериментально-аналитического) способа и построение динамической математической модели системы. 2. Изучение физико-химических свойств процесса, его аппаратурного и технологического оформления позволило установить механизм процесса, сформулировать рабочую гипотезу о его лимитирующей стадии, на основе которых были установлены связи между всеми взимодействующими веществами. 3. С учетом особенностей отмеченных в п.п. 1 и 2 настоящих выводов разработана полная математическая модель процесса основу которой составили дифференциальные уравнения мгновенных материальных балансов по веществам в газовой, жидкой и твердой фазам в скруббере и циркуляционном сборнике. Громоздкость модели не является препятствием для ее эффективного использования на стадии проектирования объекта, выявления его свойств и поиска условий оптимального протекания отноительно выбранной целевой функции. 4. Для целей управления процессом в формате АСУ ТП разработана компактная динамическая модель, в основу создания ко торой положена суммарная реакция получения сульфита кальция из дымовых газов спомощью орошения последних известняковой сус 0 пензией. 5. Практическое использование разработанных моделей требует оценки их адекватности реальному процессу, для чего необходимо проведение небольшого по объему, но целенаправленного физического эксперимента с учетом рабочего диапазона изменения основных независимых параметров.
Оценка адекватности математической модели реальному технологическому процессу
Оценка точности разработанной математической модели и правомерности принятых допущений свелась к необходимости предварительного определения значений неизвестных коэффициентов полученных уравнений (2.32) - (2.39), нахождение которых проводилось с помощью специально поставленных опытов. Поскольку непосредственное измерение интересующих нас величин (констант скорости растворения и химической реакции, коэффициента скорости диффузии и др.) совершенно исключено и в настоящее времы нет достоверных методов их надежного определения, нами при проведении экспериментов наблюдались и фиксировались суммарные кинетические (динамические) характеристики - изменение во времени концентраций реагентов при заданных материальных потоках.
Неизвестные коэффициенты и параметры, входящие в уравне # ния математической модели, были определены путем снятия и расче та материальных балансов на одном из действующих ПТС (табл. 3.3.)
При компьютерном моделировании процесса было сделано прежположение, что если математическая модель и, соответственно, ее система дифференциальных уравнений достаточно точно отражают реальный процесс, то полученная экспериментально суммарная динамическая характеристика - изменение во времени концентрации диоксида серы в очищенных газах СВЬІХді (т), или активности орошающего раствора - величины рН (т), является приближенным решением этой системы уравнений.
Таким образом, решение задачи моделирования процесса на данном этапе было сведено к нахождению условий максимального совпадения расчетных динамических характеристик с экспериментальными, т.е. к минимизации функций:
При решении полученных уравнений математической модели путем изменения ее коэффициентов добивались наилучшей сходимости расчетных кривых с экспериментальными. Из сопоставления этих кривых (рис. 3.1 и 3.2) отчетливо видно, что между ними имеется определенное рассогласование, которое закономерно отражает влияние предварительно принятых допущений. Полученная сходимость кривых стала возможной за счет варьирования значений ряда физико-химических параметров процесса, входящих в уравнения модели. При этом, значения варьируемых параметров не выходили за рамки возможных пределов их изменения в условиях эксплуатации ПТС.
Количественная оценка адекватности математической модели реальному процессу была проведена путем сравнения выборочных дисперсий адекватности и воспроизводимости по статистическому критерию Фишера [85].
Адекватность была определена по двум каналам - изменению концентрации диоксида серы в очищенном газе и изменению величины рН орошающей суспензии в широком диапазоне изменения режимных параметров, что значительно повышает надежность оценки.
Критическое значение критерия Фишера для уровня значимости 1% при числе степеней свободы fі = 7 и f2 = 7 для кривой рН оказалось равным 3,66, а расчетное значение FP = 2,21 (для кривой изменения концентрации диоксида серы - FP = 2,41).
В узком (рабочем) диапазоне изменения величины рН орошающего раствора (5,9 - 6,2) при тех же значениях параметров FKp = 0,05 (расчетное значение - Fp = 2,53). Поскольку Fp FKP, математическая модель признана удовлетворительно воспроизводящей экспериментальные данные, а ее точность определяется погрешностью эксперимента и принятыми предпосылками.
Упрощенный алгоритм поиска оптимальных управляющих воздействий0.0.0
Для удобства использования одного разработанного алгоритма при решении нескольких задач оптимизации задача минимизации критерия J была заменена нами на задачу максимизации отрицательной величины критерии.При ее решении наличие ограничений учитывалосьИзвестно, что это обеспечивает локализацию оптимального значения управления на отрезке малой длины за минимальное число ша гов. Кроме нескольких последних шагов, для которых безразличен метод, для всех остальных отношение Фп / Фпи » 1,62. Блок-схема алгоритма поиска приведена на рис. 4.9. В качестве начального интервала, содержащего оптимальное значение С А2 , может быть взят отрезок СА2,ППІП " C max Нахождение оптимальных режимов процесса с помощью упрощенного алгоритма показало, что время поиска сокращается в 3-4 раза по сравнению с поиском по двум переменным, а точность решения сохраняется. Это позволило с небольшими затратами времени найти для нескольких скрубберов ряд оптимальных режимов, по которым можно сделать вывод о характере изменения значения критерия оптимальности. На рис. 4.10 и 4 .11 приведены графики изменения критерия J в оптимальных режимах в зависимости от расхода и состава очищаемого газа, построенные для одного из вариантов рассматриваемого процесса. Из приведенных рисунков видно, что при увеличении расхода газа и уменьшении концентрации диоксида серы эффективность очистки снижается. Следовательно, будет снижаться и количество образующегося шлама и количество получаемого гипса, поэтому информацию об изменениях этих параметров целесообразно использовать в системе управления процессом..
1. Проведенная классификация входных и выходных переменных процесса и выявленные возмущающие и управляющие воздействия позволили с помощью математической модели исследовать в широком диапазоне свойства стационарных режимов. Результаты расчета статических характеристик, с учетом сформулированных ограничений, были представлены в виде допустимой рабочей области управляющих воздействий, анализ конфигурации которой показал возможность и целесообразность оптимизации процесса.
2. На основе установленных свойств процесса и их связи с технико-экономическими показателями сформулирован критерий опти мальности, представляющий собой отношение количества израсходо ванного сорбента к количеству уловленного диоксида серы. Минимизация этого удельного расхода известняка позволяет повысить как качество инженерно-экологических параметров процесса, так и его экономическую эффективность.
3. Решение задачи статической оптимизации процесса, выполненное графо-аналитическим методом, обеспечило возможность оперативного расчета значений управляющих воздействий и координатоптимальной точки процесса, поддержание технологического режима в которой позволяет повысить степень очистки газа с 67-70% до 85% и увеличивает степнь использования известняка с 35-40% до 51%.
4. По результатам исследования свойств оптимальных режимов установлена возможность сведения задачи поиска по двум перемен ным к задаче поиска по одной переменной, для практической реали зации которой разработан специальный упрощенный алгоритм поиска.
