+7 (343) 247-81-32

Инжиниринг Производство Строительство и монтаж

Публикации

8.03.2012

Исследование многокорпусной выпарной установки для упаривания алюминатного раствора как объекта регулирования

Ю.Г. Власов, В.М. Ронкин, В.М. Ковзель, ЗАО «НПП «Машпром»

При эксплуатации выпарных батарей глинозёмного производства важнейшим показателем их работы является стабильность поддержания концентрации упаренного раствора при всех возможных колебаниях режима. В то же время, выпарные батареи подвержены действию многих факторов, вызывающих отклонение отмеченной концентрации от заданных значений. Среди этих факторов присутствуют как технологические (изменение состава маточного раствора), так и теплотехнические (изменение давления пара ТЭЦ и вакуума, температур раствора и т.д.).

Для исследования свойств многокорпусной выпарной батареи для упаривания алюминатного раствора как объекта управления разработана имитационная математическая модель, позволяющая выполнять расчет установившихся и переходных процессов в данной установке при действии различных управляющих или возмущающих воздействий. Основу математической модели составляет система дифференциальных уравнений для элементов технологической схемы установки (выпарных аппаратов, подогревателей, самоиспарителя раствора и т. п.), рассматриваемых как объекты с сосредоточенными параметрами, дополненная уравнениями связи между данными элементами схемы батареи. Программа расчета и визуализации модели реализована в среде Delphi 5. Полученные при имитационном моделировании переходные характеристики по каналам воздействий основных возмущений (концентрации и температуры исходного раствора и давления греющего пара) и регулирующего воздействия (расхода исходного раствора) на регулируемый параметр (концентрацию упаренного раствора) характеризуются значениями эквивалентных постоянных времени в пределах 20 – 40 минут и запаздывания в пределах 2 – 4 минуты.

Проверка достоверности полученных результатов (адекватности модели) путем снятия соответствующих переходных характеристик на действующей установке оказалась серьёзно затруднена из-за непрерывных и непредсказуемых изменений параметров процесса (концентрации и температуры исходного раствора и давления греющего пара), т.е. тех параметров, которые являются основными возмущениями при регулировании концентрации. По этой причине для оценки реальных свойств объекта (и проверки адекватности модели) был использован статистический подход к определению его динамических свойств, на основе данных, полученных в ходе нормальной эксплуатации установки. С этой целью разработана в среде Visual Basic 6 программа расчета и визуализации нормированных авто- и взамно-корреляционных функций для рассматриваемых каналов объекта. По полученным статистическим характеристикам с использованием известных методов преобразования получены оценки параметров переходных характеристик для этих каналов. При этом оказалось, что для всех указанных каналов, за исключением канала «расход раствора» – «концентрация» имеется хорошее совпадение характеристик, полученных при имитационном моделировании и статистическим способом. Для канала «расход раствора» – «концентрация» также обеспечивается неплохое совпадение, но только для режимов работы с повышенными нагрузками. При работе выпарной батареи с малыми или средними нагрузками выявился эффект изменения температурной депрессии (по которой и определялась концентрации упаренного раствора) в сторону противоположную от ожидаемой в начальный после подачи воздействия по расходу раствора период времени (в течение нескольких минут). Дальнейший анализ показал, что причиной этого явился неудачный выбор места установки датчика температуры раствора в продукционном аппарате батареи (самоиспарителе раствора), в котором имеются значительные отличия в значениях температуры в различных точках контура циркуляции раствора.

Полученная практика статистической обработки данных нормальной эксплуатации выпарной батареи показала большие потенциальные возможности по использованию статистического подхода для решения разнообразных задач, возникающих при проведении подобных исследований, в частности для контроля средств измерения и получения надёжных оценок показателей работы технологического оборудования.

Вернуться к списку публикаций