Разработка системы оптимального управления процесса стекловарения

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Экономические науки


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Международный Научный Институт & quot-Educatio"- III (10), 2015
110
Технические науки
оседают на дно отстойника, образуя «сырой» осадок который раз в сутки с помощью скребкового механизма собирается в центральной части отстойника и насосом откачивается в приемную камеру насосной станции сырого и сброженного осадка. Жир и другие плавающие вещества улавливаются и удерживаются на поверхности первичных отстойников и затем раз в сутки, через жировую камеру насосом так же откачиваются в приемную камеру насосной станции сырого и сброженного осадка, далее сырой осадок перекачивается на иловые поля или в цех обезвоживания [3, с. 3].
Осветленная сточная вода из первичных отстойников поступает в распределительные камеры, предназначенные для сбора сточных вод после первичных отстойников и направления их в верхние каналы секций аэротенков. Всего имеется 11 секций аэротенков, каждая секция состоит из 3-х отделений. Среднее отделение выполняет функции регенератора активного ила, два крайних отделения выполняют функции параллельно работающих коридоров аэротенков.
Смесь сточной воды и активного ила в аэротенке аэрируется воздухом, концентрация кислорода в сточной воде при этом не должна быть менее 2 мг/л. Время аэрации и прохождения сточной воды через аэротенки составляет около 4 часов. В течение этого времени происходит сорбция загрязнений, растворенных в сточной воде, поверхностью активного ила и начальная стадия окисления загрязнений микроорганизмами активного ила. Из аэротенков смесь очищенной сточной воды и активного ила поступает на вторичные отстойники.
Работа 9 и 8 секций аэротенков, в целях повышения качества очистки сточных вод и достижения норм НДС и показателей рыбохозяйственного водоема, выполнена с организацией зон нитри-денитрификации. В среднем коридоре (регенераторе) аэрация ведется в режиме «про-булькивания» с минимальной подачей воздуха для поддержания активного ила во взвешенном состоянии. Процессы биохимического окисления органических веществ, содержащихся в сточной воде, ведутся за счет использования микроорганизмами активного ила кислорода нитратов, при этом азот восстанавливается до молекулярного состояния и отдувается в атмосферу. Такие условия, созданные в среднем коридоре секции аэротенка, обеспечивают работу этого коридора в режиме денитрификации.
Планируется постепенный переход остальных секций аэротенков на режим работы, организованный в 8 и 9 секциях, или полная реконструкция всех секций аэротенков с внедрением процессов нитри-денитрификации с биологическим удалением азота и фосфора.
Вторичные отстойники предназначены для отделения очищенной сточной воды от активного ила. Производится это отстаиванием в течение 2,5 часов во вторичных отстойниках, в результате чего активный ил оседает на
дно отстойника, откуда постоянно отсасывается илосо-сами и с помощью эрлифтов подается в канал возвратного активного ила. Из этого канала с помощью щитовых затворов активный ил распределяется по регенераторам секций аэротенков. В регенераторах производится аэрация активного ила в течение 6 часов после чего регенерированный активный ил перетекает в коридоры аэротенков, где смешивается с поступающей сточной водой (кроме 8 и 9 секций).
Очищенная сточная вода из вторичных отстойников сбрасывается в лоток Паршаля откуда после измерения ее количества и хлорирования направляется через глубоководный выпуск в реку [3, с. 14].
По результатам лабораторных исследований выявлено, что идет превышение показателей по взвешенным веществам и нефтепродуктам.
Для более эффективной очистки от нефтепродуктов следует использовать нефтеловушку. В отдельную секцию сточная вода подводится независимо от других секций. В процессе отстаивания нефть соответственно всплывает, а тяжелые смолообразные вещества выпадают в осадок. С помощью скребкового механизма нефть подают к нефтесборным трубам, через которые она удаляется, а осадок со дна ловушки удаляется скребковым механизмом в приямок, затем забирается гидроэлеватором. Данный механизм производится автоматически. На выходе из нефтеловушки концентрация сточной воды по нефтепродуктам и взвешенным веществам не превышает установленный НДС [4, с. 35].
Внедрение данного аппарата является экологически эффективным, поскольку концентрация на выходе соответствует нормативам, а так как срок службы нефтеловушки составляет около 50 лет, что не требует постоянных затрат на замену оборудования, экономически выгодно для установки в систему очистки сточных вод.
Список литературы
1. Муниципальное унитарное предприятие «ВОДОКАНАЛ» Казань/ официальный сайт предприя-тия/http: //www. kznvodokanal. ru/about/.
2. Деловая электронная газета Татарстана «Бизнес онлайн"/ http: //www. business-gazeta. ru/company/208/.
3. Технологический регламент процесса очистки сточных вод на очистных сооружениях канализации г. Казань / МУП «Водоканал» г. Казань. — 3 с., 414 с.
4. Наука и образование в XXI веке сборник научных трудов по материалам Международной научнопрактической конференции 30 сентября 2013 г. Повышение эффективности системы очистки сточных вод от нефтепродуктов. Востриков И. О., Серазеева Е. В., Бариева Э. Р. Тамбов, 2013. — 35−36 с.
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССА СТЕКЛОВАРЕНИЯ
Меликов Елоглы Алимамед
Канд. техн. наук, доцент кафедры информационных технологий и систем Азербайджанского Университета
Архитектуры и Строительства, г. Баку Амирбекова Насиба Сирадж
аспирант кафедры информационных технологий и систем Азербайджанского Университета Архитектуры
и Строительства, г. Баку
DEVELOPMENT OF SYSTEM FOR OPTIMAL CONTROLLING OF GLASSMAKING PROCESS
Melikov Eloqli Alimammad, Candidate of technical sciences, assistant professor, Department of Information Technologies and
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- III (10), 2015
111
Технические науки
Systems Azerbaijan Architecture and Construction University, Baku
Amirbayova Nasiba Sirac, Graduate, PhD student, Department of Information Technologies and Systems Azerbaijan Architecture and Construction University, Baku АННОТАЦИЯ
Исходя из постановки задачи оптимального управления получена адекватная исследуемому процессу математическая модель процесса стекловарения, решена задача оптимального управления и получены практические результаты.
ABSTRACT
Based on the statement of the optimal control problem, the mathematical model of glassmaking process adequate to the researched process is obtained, the optimal control problem is solved, and practical results are achieved.
Ключевые слова: стекловарение- постановка задачи- моделирование- оптимизация- решение.
Keywords: glassmaking- statement of the problem- modeling- optimization- solution.
Оптимальное управление технологическим процессом стекловарения является весьма сложной проблемой, так как предусматривает создание автоматической системы управления способной автоматически находить и поддерживать оптимальные технологические режимы в условиях непрерывного изменения внешних факторов.
Основной технологический агрегат стекольного производства — ванная стекловаренная регенеративная
печь с поперечным направлением пламени представляет собой многозвенный объект с распределенными параметрами, значительной инерционностью и свойством самовыравнивания, подверженный случайным и детермиро-ванным воздействующим как на входные, так и выходные параметры. [1. с, 57]
Рисунок 1. Классификация параметров процесса варки стекла
Схематически стекловаренная печь представляет собой ванну с расплавом стекла, поверхность которого частично покрыта шихтой и варочной пеной. Сверху к поверхности стекломассы примыкает газовое пространство в котором расположены газовые горелки, направляющие поток тепла в стекломассу. Классификацию параметров производства стекла можно рассматривать следующим образом (рис 1).
I. Возмущающие параметры:
1. Химический состав шихты — Z1 (аш)
2. Способ загрузки в печь шихты — Z2
3. Количество и способ подаваемого стеклобоя — Z3
4. Теплотворная способность газа — Z4
5. Теплота нагрева воздуха в регенераторах — Z5
6. Количество смещения топлива и воздуха — Z6
7. Температура окружающей среды — Z7
8. Атмосферное давление — Z8
9. Форма и граница варочной пены — Z9
10. Состояние печи и регенеративных насадок — Z10
II. Управляющие параметры
1. Расход шихты (производительность печи) — Х1 Юш)
2. Температурный режим печи — Х2 (Т)
3. Расход газа по горелкам и его общий расход — Х3 (Q2)
4. Расход воздуха на горение — Х4
5. Давление в печи — Х5
6. Способ перевода направления пламени — Х6
7. Уровень стекломассы в бассейне стекловаренной печи — Х7
III. Выходные параметры
1. Усредненный объем отбираемой из печи стекломассы — У1 (Go)
2. Вязкость стекломассы — У2 (ув)
3. Конвенция стекломассы в бассейнах печи — У3
4. Поверхностное натяжение стекломассы — У4
5. Кристаллизационное свойство стекломассы — У5
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- III (10), 2015
112
Технические науки
6. Свойства твердого стекла (плотность, механические, термические и оптические свойства стекла) -У6
На основании проведенных исследований технологического процесса варки стекла как объекта автоматизации и исходя из позиций постановки задачи оптимального
управления и математического моделирования, в общем случае упрощенную структурную схему объекта управления можно представить в виде (рис. 2).
Рис. 2. Упрощенная структурная схема объекта управления.
Независимо от физической сущности и сложности объекта, его текущее состояние определяется совокупностью переменных X, Y, Z, U.
Согласно выбранной цели управления задача оптимального управления технологическим процессом варки стекла формулируется следующим образом. На каждом шаге управления (ежесуточно, ежесменно) следует минимизировать целевую функцию
F=min f (G, Q, 0) (1)
при ограничениях на показатель качества вырабатываемого стекла
Kx =& lt-p (G, Q, 0)& lt-Kxmax
(2)
и управляющие воздействия
Q. & lt- Q & lt- Q
-s-'-mrn -s-'-ma
0 & lt-0<-0
(3)
где F — минимизируемая целевая функция, представляющая собой переменную составляющую удельного расхода газа на варку 1 т стекломассы, м3-
G — усредненный за сутки съем стекломассы, т-
Q — усредненный за сутки расход газа на первые четыре горелки, м3/ч-
0 — усредненная за сутки температура газовой среды в первом выработочном канале, 0С-
Kx — микрохрупкость выработанного стекла.
На основании экспериментально-статистических наблюдений, согласно поставленной задаче оптимального управления получены следующие математические зависимости:
F=17 654,980−125,3931Q+0,08396G2 —
O, OO514Q0+O, O1451QG+O, O56410G K=-4889,046+43,4240G-0,00352Q2−0,435 202+0,02744Q0-O, O61560G
Значения коэффициентов множественной корреляции R1=0. 939 и R1=0. 756, критерия Фишера F1=38.7 и F2=7. 00. Для уровня значимости при f1=5 и f2=40, F T= =2,5. Таким образом, F1P и F2P больше FT и можно считать, что полученные зависимости достаточно адекватными процессу стекловарения.
Последовательность пошагового выбора переменных математической модели можно проиллюстрировать по изменению коэффициента множественной корреляции R1 в виде рисунка 3. [2. с, 102]
Рисунок 3. Выбор переменных по шаговому методу регрессии.
Как видно из рисунка, первоначально в модель включается квадрат более информативного управляющего параметра — усредненной за сутки температуры газовой среды X32(02), далее взаимодействие остальных двух параметров Х1Х2 — усредненного за сутки съема стекломассы X1(G) и усредненного за сутки расхода газа на первые четыре горелки X2(Q). Исходя их простых технологических соображений, эти два параметра пропорциональны, т. е. чем больше съем стекломассы, тем больше расход газа требуется. [3. с, 89]
Таким образом, анализ показывает, что полученная модель подтверждает физические основы процесса стекловарения. Так как после второго шага все три переменные включены в модель, то далее, как видно из рисунка, темп роста коэффициента множественной корреляции замедляется, а после пятого шага почти останавливается, то мы довольствуемся этим количеством переменных.
Таким образом, согласно поставленной цели управления задача оптимального управления процесса стекловарения в явном виде запишется следующим образом:
Международный Научный Институт & quot-Educatio"- III (10), 2015
113
Технические науки
F=17 654,980 -125,3931Q + 0,08396G2 — 0,00514Q0 + 0,01451Q6 + 0,01451Q0+0,5 6410G ^ min Kx= - 4889,046 + 43,4240G — 0,00352Q2 — 0,435 202 + 0,02744Q0 — 0,6 1560G & lt- 50 2780 м3/час & lt- Q & lt- 2840 м3/час 715 0С & lt- 0 & lt- 726 0С 255 м3/час & lt- G & lt- 263 м3/час
Исходя из несложности рассматриваемых зависимостей и простоты получения частных производных, т. е. вычисления градиента целевой функции F (G, Q, 0), то для решения рассматриваемой задачи оптимизации выбираем метод покоординатной оптимизации. [4. с, 69]
Естественным признаком окончания процедуры поиска оптимума является равенство нулю первых производных от F^) по всем переменным в точке, полученной в результате проведения последнего релаксационного шага.
В рассматриваемом случае, исходя из диапазона изменения переменных и требуемых точностей вычислений шаги по управляющим параметрам
ДX2(Д0)=O, 5OС и AX3(AG)=03 /час
полученные практические результаты решения задачи оптимального управления для различных значений возмущения Q подтвердили целесообразность выбранного метода решения. [5. с, 162]
Литература
1. В. В. Поляк и др. «Технология строительного и технологического стекла и шлаконосителя» М.: Строй-издат, 1983.
2. О. Ф. Кучеров, В. Е. Маневич, В. В. Клименко «Автоматизированные системы управления производством стекла» Л.: Стройиздат, 1980.
3. Компьютерные системы для совершенствования стекольного производства (США). ВНИИНТИ и Э промышленности строительных материалов. Экспрессобзор. Стекольная промышленность. 1991. Вып. 1.
4. Под ред. Гранберга «Статистическое моделирование и прогнозирование» М., «Финансы и статистика», 1990.
5. Д. Химмельблау «Прикладное нелинейное программирование» М., «Мир», 1975.
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПРЕПОДАВАНИИ КУРСА ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ
Меркулова Виктория Анатольевна Третьякова Злата Олеговна
кандидат технических наук, доценты Национального минерально-сырьевого университета «Горный»
PROSPECTS OF DEVELOPMENT OF COMPUTER SIMULATION IN THE COURSE OF ENGINEERING GRAPHICS Merkulova Victoria, Candidate of Sciences, associate professor of National mineral resources University of mines Tretyakova Zlata, Candidate of Sciences, associate professor of National mineral resources University of mines
АННОТАЦИЯ
Развитие компьютерных технологий оказывает существенное влияние на подготовку бакалавров, специалистов и магистров в технических ВУЗах. В статье рассматривается вопрос использования компьютерного моделирования. Ключевым моментом является обучение студентов с использованием различных графических редакторов в двухмерном и трехмерном форматах и проектирование документации. Результаты оценены и сформулированы.
ABSTRACT
The development of computer technology has a significant impact on training of bachelors, specialists and masters in technical Universities. The article discusses the use of computer simulation. The key point is to educate students using a variety of graphical editors in two-dimensional and three-dimensional formats and design documentation. The results are evaluated and formulated.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, начертательная геометрия и инженерная графика, 3D модель, автоматизированные графические системы, программный продукт, компетенции.
Keywords: computer modeling, descriptive geometry and engineering graphics, 3D model, automated graphic systems, program product, competence
Инженерная графика в техническом ВУЗе является неотъемлемой частью базового (общепрофессионального) цикла общеобразовательной программы подготовки бакалавров, специалистов, магистров различных направлений. Выделяют взаимосвязанные последовательно изучаемые дисциплины для графической подготовки студентов: «Начертательная геометрия», «Инженерная графика», «Компьютерная графика».
Широкое внедрение информационных технологий в науку, образование и промышленность обязывает вести подготовку специалистов, способных владеть и эффективно применять программные продукты для проектирования и решения задач различной сложности в сфере профессиональной деятельности.
В настоящее время действуют ГОСТ 2. 052−2006 «Электронная модель изделия» и др., регламентирующие
подготовку технологической документации на основе компьютерной 3D-модели. По этим стандартам в составе документации чертежи не предусмотрены [1]. При должной подготовке производства, 3D-модель может непосредственно передаваться в цех для изготовления. Развитие компьютерных технологий принципиально изменило современную конструкторскую деятельность.
Необходимая документация выполняется на компьютере с помощью специальных пакетов, предлагаемых ведущими компаниями, таких как Autodesk, Аскон и др. Эти пакеты позволяют не только проектировать и редактировать чертежи и конструкторскую документацию, но и создавать трехмерные модели деталей, сборочных единиц. Это позволяет моделировать сложные технические объекты: технику, строительные конструкции и т. д. В основе

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой