авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ »«¬–“» ¬—–  ...»

-- [ Страница 6 ] --

O. A. Zalipaeva, V. L. Aristov, Y. V. Aristova DETERMINATION OF VELOCITY FIELD IN STRAINED POPUP BUBBLE Volgograd State Technical University A program and method of calculation to determine the velocity and pressure fields in a bind surfacing bubbles.

The solutions recommended for use in the calculation of mass transfer apparatus.

Key words: a field of velocities, fluid mediums, constrained emersion.

При проведении технологических расчетов метров течений является наиболее обосно массообменных аппаратов в настоящее время ванным.

используется ряд прикладных программ. В то- Для ламинарных течений вязкой жидкости же время, сложность формализации характери- без учета вторичных эффектов, связанных с стик газо-жидкостных сред ограничивает по- влиянием поверхностного натяжения, адгези строение обобщенных моделей. Предлагается онных свойств, образования вихрей, в настоя программа, описывающая движение газовых щее время применяются достаточно надежно включений в жидкости при ламинарном режи- апробированные уравнения Навье–Стокса, Кирх ме течения. Для описания турбулентных тече- гофа-Фурье и Фика. В этом смысле математи ний, к которым можно отнести режим неразви- ческая постановка задачи процессов, протека ющих при ламинарном течении жидкости мо той турбулентности, называемый переходным, имеется достаточно большое количество тео- жет быть корректно сформулирована и удается рий, например теория Прандтля–Кармана, ста- учесть целый ряд факторов, которые не могут тическая теория и прочие. Решение одних и тех быть достаточно надежно определены при пе же задач с использованием различных теорий реходном и турбулентном течении вследствие турбулентности может привести к неоднознач- отсутствия экспериментальных и теоретиче ным результатам. В этом смысле использова- ских данных. Среди таких факторов при пу ние эмпирико-теоретических теорий турбулен- зырьковом режиме барботирования следует на тности для определения интегральных пара- звать влияние стесненного движения пузырей 138 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ газа и появляющуюся циркуляцию жидкости в граничные условия вытекают из условия рав объеме. Как правило, задача о ламинарном те- ноценности и симметрии течения относительно чении решается численным методом и такой границ объема. Для ламинарного режима тече подход положен в основу математической мо- ние внутри объема будет осесимметричным, дели процесса течения жидкости и массопере- поэтому рассматривается только часть объема носа при движении пузырей. вокруг пузыря газа и граничные условия выте Рассматривается физическая картина тече- кают из естественных условий прилипания к ния отдельных пузырей газа при диспергирова- поверхности пузыря и симметрии течения от нии жидкости. Пузыри круглые, что достаточно носительно оси и поверхности раздела объемов.

обосновано влиянием поверхностного натяже- Рассматриваемые уравнения удобнее предста ния при незначительных размерах пузырей га- вить в безразмерной форме, для этой цели вво дятся безразмерные переменные.

за. При пузырьковом режиме образования га Таким образом, окончательная формули зожидкостного слоя визуально обнаружено, что ровка математической модели процесса обте в неподвижной жидкости с достаточно высокой кания пузыря жидкостью включает в себя опре вязкостью пузыри совершают прямолинейное деление поля безразмерных компонент скоро движение снизу вверх, образуя вертикальные чередующиеся ряды пузырей. Для формули- сти и безразмерного давления при заданных ровки задачи вокруг каждой частицы удается граничных условиях. Данная постановка содер выделить равноценный объем, в центре которо- жит необходимое и достаточное количество го находится пузырь газа. Стесненный характер уравнений, граничных условий к ним и явля движения пузырей определяется величиной ется корректной.

объема жидкости и диаметром пузыря газа. Разработана программа и методика расчета При увеличении диаметра пузыря газа и поля скоростей и давлений для стоксовского уменьшении расстояния между ними естест- приближения без учета сил инерции. Следует венный характер движения конгломерата пузы- отметить, что имеющиеся методики определе рей оказывается все более выраженным. ния сил инерции с использованием метода ите Течение жидкости описывается уравнениями раций при численном расчете и определения Навье-Стокса. Разработана программа и методи- сил инерции по значениям скоростей на преды ка расчета поля скоростей и давлений для сто- дущих итерациях могут быть легко учтены в ксовского приближения без учета сил инерции. описываемой программе. Однако это приводит Пузырь рассматривается как твердое тело, к существенному увеличению времени сходи что несколько снижает значения величин ком- мости итераций понент поля скоростей при обтекании его жид- В результате решения приведенной системы костью, однако для малых размерам пузыря, уравнений получены графические зависимости, его шарообразной формы и высоком влиянии описывающие процесс стесненного обтекания сил поверхностного натяжения, что наблюдает- пузырей газа. Полученные решения исполь ся при ламинарном обтекании пузырей и ка- зуются для расчета коэффициента массопере пель, это допущение не приводит к существен- дачи при расчете ректификационных, абсорб ным искажениям результатов расчета. Другие ционных и других массообменных аппаратов.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК 681.515.8:004. П. В. Мишта, П. Г. Бызов, Е. В. Васильева НЕЧЕТКАЯ ЛОГИКА – СОВРЕМЕННЫЙ ПУТЬ РАЗВИТИЯ ТЕОРИИ УПРАВЛЕНИЯ Волгоградский государственный технический университет В статье рассматриваются особенности применения нечеткой логики в структуре регуляторов, исполь зуемых в комплексе АСУТП химических производств. Представлены основные методы проектирования и настройки параметров. Анализируются преимущества и недостатки использования устройств управления, разработанных на основе методов теории нечетких множеств, в промышленности.

Ключевые слова: нечеткая логика, регулятор, АСУТП в химической промышленности, методы проекти рования, настройка параметров, структурная схема регулирующих устройств, преимущества и недостатки применения устройств на основе нечеткой логики.

P. V. Mishta, P. G. Byzov, H. V. Vasileva THE FUZZY LOGIC - A MODERN WAY OF DEVELOPMENT OF THE THEORY OF MANAGEMENT Volgograd state technical university This article considers features of application fuzzy logic in structure of the regulators, which used in industrial complexes of processing control systems in chemical manufactures. Also in this paper, have been presented basic methods of designing and settings, and have been analyzed advantages and lacks of use control devices, which based on the basis of indistinct set theory methods, in industry.

Keywords: Indistinct logic, regulator, processing control systems in the chemical industry, designing methods, adjustment of parameters, block scheme of regulating devices, advantages and lacks of use control devices, which based on the basis of indistinct logic.

При решении многих задач управления про- жеств используется при недостаточном знание изводством в комплексе автоматизированных об объекте управления или наличии опыта систем, применяемых в химической промыш- управления им [1]. Поэтому в нелинейных сис ленности, возникает необходимость прибли- темах, описание которых слишком трудоемко, женного задания параметров и условий, опре- использование опыта экспертов-технологов яв деляющих протекание технологических про- ляется желательным, а в некоторых случаях и цессов. Проблемы и вопросы принятия реше- необходимым. Примером может быть доменная ний в «нестрогих» условиях, в настоящее вре- печь или ректификационная колонна, матема мя, занимают особое место в науке и, в частно- тическая модель которых содержит много эм сти, теории автоматического управления. пирических коэффициентов, изменяющихся в Традиционные методы оптимизации пред- широком диапазоне.

ставляют собой совокупность способов, помо- Поскольку информация, полученная от опе гающих, при использовании регуляторов и циф- ратора, выражена, как правило, словесно или в ровых вычислительных устройств, эффективно форме данных журналов контроля, требующих принимать решения при известных и фиксиро- дополнительной обработки и анализа, то для ее ванных параметрах. Но в тех случаях, когда ос- использования в описании модели процесса новные параметры процесса оказываются неоп- применяют лингвистические переменные и ап ределенными, применение стандартной методи- парат теории нечетких множеств, который был ки не позволяет достичь требуемого результата. разработан Л. Заде в 1965 году [1].

Подход к решению задач управления на ос- Основная идея этой теории состоит в сле нове теории нечетких множеств является аль- дующем: если в классической теории мно тернативой общепринятым количественным жеств, некоторый элемент принадлежит мно методам анализа систем. Качественное отличие жеству или нет, то в теории нечетких множеств нового подхода, состоит в том, что в теории ав- вводится понятие функции принадлежности, томатического управления появляется эффек- которая характеризует степень принадлежности тивный способ описания сложных технологи- этого элемента конкретному множеству. Функ ческих процессов, не поддающихся точному ция принадлежности определяется, как вероят математическому анализу. ность того, что данный элемент принадлежит Нечеткая логика («fuzzy logic») или управ- множеству [1], однако такая интерпретация, хо ление на основе методов теории нечетких мно- тя и является для инженеров более понятной, 140 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Рис. 1. Структура нечеткого ПИ регулятора:

~ r – задающее воздействие;

е – ошибка регулирования;

u – сигнал управления в форме нечеткой логики;

u – управляющее воздействие в системе;

y – выходная величина (поступает в блок через обратную связь);

Р – объект управления воздействия на объект управления [2]. Полу но не является математически строгой, по скольку существующая теория нечетких мно- ~ ченный сигнал регулирования ( u ), после вы жеств не оперирует понятием вероятности.

полнения операции дефаззификации (обратного В 1974 году Мамдани показал возможность преобразования нечётких переменных в чет применения идей нечеткой логики для по кие), поступает на выход регулятора в виде строения системы управления динамическим требуемого управляющего воздействия (u).

объектом, а годом позже вышла публикация, Таким образом, для применения методов в которой описывался нечеткий ПИ-регулятор нечеткой логики, прежде всего, необходимо и его применение для управления парогенера преобразовать обычные четкие переменные в тором [1]. С тех пор область применения по нечеткие. Общая схема процесса фаззификации добных устройств увеличивается, также как и представлена на рис. 2.

разнообразие их структур и выполняемых функций.

В настоящее время, регуляторы с нечеткой логикой используются во многих системах управления, применяемых для наведения теле камер при трансляции спортивных событий;

в системах кондиционирования воздуха, при управлении подачей технологического сырья и продуктов;

для автоматического управления электродвигателями, а так же во многих других системах.

Нечеткая логика в регуляторах использу- Рис. 2. Получение нечетких переменных:

NL, NM, NS, Z, PS, PM, PL – множества;

е – изменяемая величи ется преимущественно двумя путями: для по на;

µ (e) – степень принадлежности множеству строения самого регулятора или для организа ции подстройки коэффициентов. Рассмотрим Диапазон изменения переменной e разбива структуру нечеткого пропорционально-интег- ется на множества: NL, NM, NS, Z, PS, PM, PL, рального регулятора, представленного на рис. 1. в пределах каждого из которых, строится На вход системы регулирования поступает функция принадлежности переменной каждому ошибка (е), которая используется для вычисле- из множеств: µ (e). На представленном рисунке, ния производной по времени (de/dt). Обе вели- функции принадлежности имеют треугольную чины сначала подвергаются преобразованию в (наиболее распространенную) форму, хотя в нечеткие переменные (блок фаззификации или общем случае они могут быть любыми, и зави фаззификатор), а затем уже в виде нечетких пе- сят от решаемой задачи. Количество множеств ременных используются в блоке нечеткого ло- также может быть произвольным, но подчиня гического вывода для получения управляющего ется общепринятой системе обозначений: N – ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ отрицательный (Negative), Z – нулевой (Zero), вывода над множествами, входящими в сис P – положительный (Positive);

к этим обозначе- тему [2].

ниям добавляют признаки множества: S (Small – Главным недостатком регуляторов, осно малый), М (Medium – средний), L (Large – ванным на правилах нечеткой логики, является большой). Например, NL – отрицательный сложность определения данной функции при большой, NM – отрицательный средний, PL – надлежности. В этом смысле сама теория не положительный большой. чётких множеств тоже является нечеткой.

Количество переменных так же может быть К примеру, в литературе приводится более любым, но с увеличением их числа существен- 10 способов различных определений функции но возрастают требования к опыту эксперта, принадлежности для пересечения множеств, но который должен сформулировать правила для не сказано, какое из них нужно выбрать для всех комбинаций входных переменных. решения конкретной задачи. Поэтому при ре Если величина ошибки e на входе нечеткого шении используют более понятную операцию регулятора равна e1, то соответствующее зна- нахождения функций принадлежности мно чение нечеткой переменной будет равно PS со жеств, аналогично правилами теории вероят степенью принадлежности подмножеству, рав- ности [3].

ной µ(e1) = 0,82 или будет равно PM со степе- В определенной степени упростить нахож нью принадлежности µ (e1) = 0,18. Степень дение функции принадлежности, позволяет за принадлежности ошибки e1 другим множествам пись, результирующей функции управляющего (Z, PL, NS и т.д.) соответственно равна нулю. ~ воздействия u, которая предстает в виде объе Таким образом, величина ошибки e1 оказа динения функций принадлежности различных лась преобразованной в нечеткие переменные.

подмножеств:

Для выполнения функции регулирования над ~ нечеткими переменными должны быть выпол- ~ ~ ~ (u ) = max П 1 (u ), П 2 (u ),... Пn (u ) (1) нены операции, построенные на основании вы сказываний оператора (эксперта), сформулиро Теперь, когда получена результирующая ванных в виде нечетких правил. Совокупность функция принадлежности управляющего воз правил и нечетких переменных используется действия, возникает вопрос, какое конкретно для осуществления нечеткого логического вы значение управляющего воздействия нужно вода, результатом которого является определе выбрать.

ние управляющего воздействия на объект Если использовать вероятностную интер управления [2].

Нечеткий вывод выполняется следующим претацию теории нечетких множеств, то стано образом. Предположим, что область изменения вится понятно, что такое значение можно полу ошибки e разделена на множества N, Z, P, об- чить по аналогии с математическим ожиданием ласть изменения управляющего воздействия – управляющего воздействия в виде:

на множества NL, NM, Z, PM, PL и что с помо- u max ~ ~ ~ u (u ) d u щью эксперта удалось сформулировать сле дующие правила работы регулятора (табл. 1). umin u= (2) Используя данные правила, можно получить u max ~ ~ (u ) d u ~ значение управляющей переменной u на выхо- umin де нечеткого регулятора. Для этого определяют Представленный способ дефаззификации яв функцию принадлежности переменной множе- лется наиболее распространенным, но не един ству, образованному при выполнении операций ственным. Еще одним методом получения уп равляющего воздействия, с помощью элемен Таблица тов нечеткой логики, является автоматическая Представление нечетких правил в табличной форме коррекция параметров регулятор с помощью фаззи-блоков.

de/dt Настройка регулятора по формулам обычно P Z N не является оптимальной и может быть улуч N Z NM NL шена с помощью дальнейшей подстройки. Под е Z PM Z NM стройка (установка заданного закона коррек P PL PM Z ции) должна быть выполнена оператором на ос 142 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ трехмерную таблицу правил в соответствии с тремя слагаемыми в уравнении ПИД-регуля тора, которую чрезвычайно сложно безоши бочно заполнить.

Однако, несмотря на сложность разработки, нечеткие регуляторы позволяют стабильно ра ботать не только с сигналом ошибки регулиро вания, но с целым комплексом «нетрадицион ных входных сигналов», таких как приращение Рис. 3. Структура системы регулирования с блоком автома ошибки, квадрат ошибки и интеграл от ошиб тической настройки на основе нечеткой логики:

K, Ti, Td – параметры регулятора;

R – регулятор;

P – объект ки [4].

управления Исследование и разработка интеллектуаль ных регуляторов, на основе принципов нечет новании эвристических правил или автомати кой логики, на сегодняшний день как никогда чески. Система с нечеткое корректирующим актуальны в химической и нефтеперерабаты устройством, представлена на рис. 3.

вающей промышленности. Это связано с тем, Блок нечеткой логики (фаззи-блок) исполь что данный тип средств и систем регулирова зует базу правил и методы нечеткого вывода, ния, позволит создать абсолютно новый класс что позволяет уменьшить перерегулирование, устройств, позволяющих не только вычислять снизить время установления и повысить каче настройки, соответствующие определенным ство работы регулятора [4].

ограничениям и требованиям технологического Процесс автонастройки регулятора с помо процесса, но и прогнозировать текущие изме щью блока нечеткой логики начинается с поис нения величин, подбирая оптимальные значе ка начальных приближений коэффициентов ре ния параметров.

гулятора: K, Ti, Td, исходя из периода собст венных колебаний в замкнутой системе. Далее БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК формулируется критериальная функция, необ- 1. Егупов, Н. Д. Методы робастного, нейро-нечеткого ходимая для поиска значений параметров на- и адаптивного управления: Учебник / Н. Д. Егупов. – 2-е стройки классическими методами оптимизации. изд. – М. : МГТУ им. Баумана, 2002. – 744 с.

Подводя итог, следует отметить, что, не- 2. Усков, А. А.Интеллектуальные технологии управ ления. Искусственные нейронные сети и нечеткая логика / смотря на, высокую скорость обработки дан А. А. Усков, А. В. Кузьмин. – М. : Горячая линия – Теле ных и достаточную степень надежности регу- ком, 2004. – 143 с.

ляторы, построенные по принципам теории не- 3. Круглов, В. В. Нечеткая логика и искусственные четких множеств малое применение в промыш- нейронные сети / В. В. Круглов, М. И. Дли, Р. Ю. Году нов. – М. : Физматлит, 2001.– 224 с.

ленности. И главная причина этому состоит в 4. Ротштейн, А. П. Интеллектуальные технологии крайней сложности реализации подобных уст- идентификации: нечеткая логика, генетические алгорит ройств. На пример, для проектирования нечет- мы, нейронные сети / А. П. Ротштейн. – Винница :

кого ПИД-регулятора необходимо составить УНИВЕРСУМ-Винница, 1999. 320 с.

ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ УДК(532.135.533.17): 532. О. А. Залипаева, В. Л. Аристов, Ю. В. Аристова АЛГОРИТМ ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА КОЭФФИЦИЕНТА МАССООТДАЧИ В ВЫСОКОВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ Волгоградский государственный технический университет Рассматривается алгоритм нахождения коэффициента массоотдачи в газожидкостных системах. Полу чены расчетные зависимости числа Шервуда от определяющих чисел подобия.

Ключевые слова: числа подобия, газожидкостные системы, число Шервуда.

O. A. Zalipaeva, V. L. Aristov, Y. V. Aristova ALGORITHM FOR THE NUMERICAL SOLUTION FOR CALCULATING MASS TRANSFER COEFFICIENT IN THE HIGH-VISCOSITY FLUIDS Volgograd State Technical University An algorithm for finding the coefficient of mass transfer in gas-liquid systems. Calculated dependence of Sher wood number on the determining the numbers of similarity.

Key words: numbers of a similarity, liquid systems, number of Shervud.

Гидродинамика многофазных течений явля- Уравнение конвективного массопереноса ется разделом механики жидкостей и газов и удобнее записать в безразмерной форме:

опирается на ее методы и принципы. Данные c c 2 c 1 c 2 c +Uz = 2+ + Ur течения часто встречаются в природе и исполь r z r r r z зуются в химической, нефтеперерабатывающей С целью нахождения плотности потока промышленностях и современных технологиях.

диффузии рассчитывается безразмерный гра Из-за недостаточного теоретического развития диент концентрации к поверхности пузыря че математическое описание движения многофаз рез частные производные безразмерных кон ных систем является сложным, и поэтому при меняется экспериментальный путь изучения центраций. По первому закону Фика находится опытных результатов. Развитие методов расче- плотность потока диффузии. Найденная по ме та процессов массо- и теплопереноса в дис- тоду Симпсона, безразмерная средняя по объ персных системах имеет принципиальное зна- ему концентрация cср вычитается из безраз чение для повышения точности и достоверно- мерной концентрации на пузыре c 0.

сти математического моделирования химико- Объемный коэффициент массоотдачи при технологических процессов. Прогрессивные ламинарном режиме течения, который нахо технологии в области химического машино- дится как отношение потока диффузии Qм к по строения направлены на интенсификацию мас- лученной разности концентраций ccp, опреде сообменных процессов, повышение коэффици- ляет величину движущей силы процесса массо ента массоотдачи газо-жидкостных систем. По- переноса в пузырьковом слое и для рассматри лучение алгоритмов расчета основных гидро- ваемой области записывается в виде:

динамических параметров, влияющих на про- QM yv =.

цесс разделения многофазных сред, является 2L H (c0 ccp ) приоритетным в этой области.

Исходным уравнением для расчета концен- Коэффициент массоотдачи характеризуется траций внутри движущейся жидкости, обте- числом Шервуда, которое выражается через кающей пузырь газа, является уравнение кон- диаметр пузыря и после подстановки коэффи вективного массопереноса, которое для рас- циента массоотдачи имеет вид:

сматриваемой задачи имеет вид: 2Q Shyv = 2 M.

2 c 1 c c c c +Uz = Dy 2 + + L H c cp Ur.

r z r r r z Таким образом, алгоритм нахождения ко Граничные условия вытекают из условий эффициента массоотдачи в высоковязкой жид непрерывности концентраций жидкости на по- кости построен на последовательном решении верхности пузыря, вытекающих из бипленоч- системы уравнений и имеет целью определение ной теории массопереноса вблизи поверхности числа Шервуда, а также позволяет построить раздела фаз, и материального баланса с учетом зависимости числа Шервуда от определяющих потока количества вещества и симметрии кон чисел подобия центраций относительно оси и границ рассмат Sh yv = f (Re 0, Ar0, We0, Pe ).

риваемой области:

144 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ Результаты расчета представлены в виде рическим формулам, что обуславливается воз графических зависимостей. Значения, получен- никновением циркуляции жидкости между пу ные с учетом стесненного движения пузырей зырями и интенсификацией процесса массопе несколько выше значений найденных по эмпи- реноса.


УДК 658.52.011. П. В. Мишта, Е. В. Васильева МОДЕЛИРОВАНИЕ. НОВЫЙ МЕТОД ПРОЕКТИРОВАНИЯ АСУТП Волгоградский государственный технический университет В статье представлены преимущества внедрения автоматизации и АСУТП в химической промышленно сти. Рассмотрен алгоритм создания автоматизированных систем контроля технологических параметров.

Анализируются возможности и перспективы применения компьютерных систем моделирования на стадии проектирования систем управления.

Ключевые слова: компьютерное моделирование технологическим процессом, AspenTech HYSYS, мо дель, АСУТП, проектирование, прикладные программы.

P. V. Mishta, H. V. Vasilieva MODELLING. NEW METHOD DESIGNING AUTOMATED CONTROL SYSTEM PROCESS Volgograd State Technical University This article presents advantages of automation and processing control systems in chemical industry. Also in this paper, have been considered algorithm of creation automated systems for monitoring of technological parameters, and have been analyzed possibilities and prospects of application computer systems of modelling, on stage of engi neering control systems.

Keywords: Computer modelling of technological process, AspenTech HYSYS, the model, the Automated con trol systems of technological process, designing, applied programs.

Автоматизированные системы управления Внедрение АСУ ТП позволит:

предприятием используются на химическом – повысить эффективность производства за производстве. Большинство компаний в той счет снижения потерь исходных компонентов;

или иной степени прибегают к помощи инфор- – уменьшить время простоев и работы вхо мационных технологий для управления произ- лостую технологического оборудования;

водственными и бизнес-процессами[1]. Приме- – автоматически либо дистанционно управ няются такие АСУТП на «Каустике». Приме- лять основными технологическими процессами и няются не только зарубежные контроллеры оперативно вносить корректирующие действия;

siemens, но и российские разработки: конрол- – получать информацию о состоянии техно леры МФК и scada –системы и комплексы про- логического оборудования в реальном времени;

граммного обесечения, такие как МикСис. – хранить информацию о проведенных изме МФК и МикСис применяются на «Каустике» на рениях, управляющих воздействиях, аварийных хранении жидкого хлора в танках. и других событиях технологического процесса;

Преимущества внедрения АСУТП. – получать различные формы отчетов по ре Технические преимущества автоматизации зультатам работы технологического оборудо состоят в : вания за произвольный период времени;

– возможности автоматического оператив- – отображать технологическую схему с вы ного сбора технологической информации, опе- водом полной информации о текущем состоя ративного диспетчерского контроля и управле- нии оборудования на удаленные рабочие стан ния исполнительными устройствами;

ции (компьютеры) операторов, технологов и – автоматическое документирование и ар- руководителей;

хивирование процесса с возможностью после- – оптимизировать по результатам измере дующего анализа любой его стадии, в том чис- ний время проведения ремонтных и регламент ле и оценки действий персонала и представле- ных работ на технологическом оборудовании;

ние информации в удобном для оператора виде;

– дистанционно и оперативно отключать – возможность создания контуров управления неисправное оборудование переключаться на объектами с меняющимися во времени характе- резерв[2].

ристиками, а также систем адаптивного управле- Существует несколько причин, по которым ния и реализации алгоритмов нечеткой логики. предприятия не могут или не хотят использо ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ вать упомянутые системы. Во-первых – кадро- жиниринговой компании. Но люди, сидящие в вая проблема. Для внедрения и сопровождения инжиниринговых центрах, не всегда понимают АСУТП нужны квалифицированные специали- актуальные проблемы тех, кто непосредственно сты, которыми зачастую завод не располагает. занят на производстве. Перспективно, решение И здесь возникает вторая проблема – проблема конкретных задач на самом производстве. Кро менталитета руководства. В индустрии инфор- ме того, если специалисты среднего и нижнего звена, те, кто непосредственно сталкивается с мационных технологий часто принято исполь производственными проблемами, ощущают не зовать аутсорсинг, и зачастую те, от кого зави обходимость системы, то для руководства ее сит решение об использовании современных компьютерных систем для технологического потребность не столь очевидна [1].


проектирования, предпочитают передать дан- Процесс создания системы строится на сле ную задачу специалистам извне, например, ин- дующем алгоритме:

Техническое задание Проектирование(разработка) Эксплуатация (обслуживание) Приемосдаточые испытания Изготовление оборудования Монтаж (пусконаладка) [3].

Почему на стадии проектирования (разра- (имитационные) эксперименты с моделями ботка) не использовать компьютерного моде- объектов позволяют подробно и глубоко изу лирования технологических процессов. чать объекты в достаточной полноте, недоступ Компьютерное моделирование – один из са- ной чисто теоретическим подходам (преимуще мых мощных инструментов познания, анализа ства эксперимента) [4].

и проектирования, которым располагают спе- При автоматизации производства такую мо циалисты, ответственные за разработку и функ- дель помогает создать такие программы как ционирование сложных химических, био- и пи- PRO II, HYSYS и некоторые другие.

щевых технологий и производств. Идея компь- HYSYS – интегрированная система для рас ютерного моделирования проста и в то же вре- чета стационарных и динамических режимов мя интуитивно привлекательна. Она дает воз- работы технологических схем. HYSYS предс можность инженеру (исследователю) экспери- тавляет собой пакет программ, предназначен ментировать с объектами в тех случаях, когда ный для расчета стационарных и динамических делать это на реальном объекте практически режимов работы химико-технологических схем, невозможно или нецелесообразно. Сущность содержащих массообменную и теплообменную методологии компьютерного моделирования аппаратуру, трубопроводы, реакторы и т. д., состоит в замене исходного технологического проведения оптимизационных расчетов, разра объекта его "образом" – математической моде- ботки схем регулирования, контроля за работой лью – и в дальнейшем изучении модели с по- систем управления, обучения операторов тех мощью реализуемых на компьютерах вычисли- нологических установок. HYSYS написан на тельно-логических алгоритмов. Этот метод по- объектно-ориентированном языке С++ для 32 знания, конструирования, проектирования со- разрядных операционных систем, таких как четает в себе достоинства как теории, так и Windows 95/98/Me или Windows NT/2000/ XP.

эксперимента. Работа не с самим объектом (яв- Поддерживает стандарты OLE и XML, позво лением, процессом), а с его моделью дает воз- ляет осуществлять связь с другими програм можность относительно быстро и без сущест- мами, поддерживающими эти стандарты [5].

венных затрат исследовать его свойства и пове- Всякий реальный технологический процесс дение в любых мыслимых ситуациях (преиму- состоит не только из взаимосвязанных рабочих щества теории). В то же время вычислительные устройств (колонн, теплообменников, реакто 146 ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ ров и т. п.), но обязательно содержит и элемен- ровки соответствующих параметров, перед вне ты управления. Поэтому HYSYS, являясь про- дрением в производством.

граммой моделирования реальных процессов, БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК имеет достаточно широкие возможности моде 1. АСУТП: российским специалистам нет нужды изо лирования систем автоматического управления. бретать велосипед [Электронный ресурс]. - 2009. – Режим Поэтому целесообразнее применить в про- доступа : http://rcc.ru/Rus/IT/?ID= 2. Преимущества внедрения АСУТП [Электронный изводстве сначала его модель, используя при ресурс]. - 2009. - Режим доступа : http://www.csys.ru/ кладные программы, а расчеты полученные в ru/products/asu_tp/page293/index.html программе воплотить в жизнь, а так же регули- 3. Федоров, Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП:

Проектирование и разработка / Ю. Н. Федоров. – М. : Ин ровать производство с помощью АСУ ТП.

фра-Инженерия, 2008. – 958 с.

Применение комплекса прикладных про- 4. Самарский, А.А., Михайлов, А.П. Математическое грамм, при разработке АСУТП, позволяет не моделирование: Идеи. Методы. Примеры. / А.А. Самар ский, А.П. Михайлов.- М. : Физматлит, 2001. - 320 с.

только рассмотреть модель технологического 5. AspenHysys [Электронный ресурс]. - 2009. - Режим процесса, но и сделать необходимые корректи- доступа : http://www.aspentech.ru УДК(532.135.533.17): 532. О. А. Залипаева, М. Ю. Ефремов, А. С. Трусов ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕФОРМАЦИИ ДИСПЕРСНЫХ ЧАСТИЦ ПРИ ДВИЖЕНИИ Волгоградский государственный технический университет Рассмотрено движение газового пузыря жидкости на границе раздела фаз. Приведен способ для опреде ления деформации дисперсных частиц.

Ключевые слова: раздел фаз, поверхностное натяжение, поверхностная энергия, газовый пузырь.

O. A. Zalipaeva, M. Y. Efremov, A. S. Trusov DETERMINATION OF THE DEFORMATION OF DISPERSED PARTICLES IN MOTION Volgograd State Technical University In this paper, a dependence of pressure inside the gas bubble through the Weber number and is described by a dimensionless parameter ellipsoid. To test the adequacy of the mathematical model is proposed to use optical meth ods for monitoring and diagnostics.

Key words: partition of phases, interfacial tension, a surface energy, a gas bubble.

натяжении. В случае, когда величина поверх При движении газового пузыря в жидкости на границе раздела фаз, в связи с поверхност- ностного давления описывается выражением ным натяжением, возникает давление обратно p1 = пропорциональное радиусу кривизны R поверх R ности пузыря. Со стороны жидкости на пузырь и превосходит давление, пропорциональное ки действует поверхностное давление, изменяю нетической энергии движения щее форму круглого пузыря к эллипсоидной.

p2 = U Равновесная форма пузыря описывается кон цепцией поверхностного натяжения, в соответ- газовый пузырь сохраняет эллипсоидную фор ствии с концепцией свободной поверхностной му [1, 2].

энергии, характеризующейся переносом моле- Для определения минимальной свободной кул из газовой фазы к поверхности раздела энергии получена зависимость давления внутри контакта фаз. Концепция поверхностной энер- газового пузыря pв через число Вебера We гии предпочтительна для систем жидкость- We = жидкость, природа поверхности которых не за g d экв висит от размеров.

и безразмерный параметр эллипсоида враще Для систем газ-жидкость, твердое тело-жид ния w:

кость необходимы сведения о поверхностном ИЗВЕСТИЯ ВолгГТУ 1 w 2Wew w pв = + 2Wew (1 w ) + arctg 6 (1 + w ) w 1 w 1 + 1 w w 1 + = const ln 1 w2 w Минимум свободной энергии Есв дисперс- частицы с заданным в нем распределением ной для пузыря объемом V и площадью по- электромагнитного поля в окружающее про верхности f фазы определяется в виде странство. С увеличением дисперсной частицы изменяется и характер колебаний. Применение dEсв = 0, где Eсв = pвV + f. для обработки сигнала ЭВМ дает возможность dw получать информацию о геометрических пара Для проверки адекватности математической метрах каждой регистрируемой частицы.

модели предложено использовать оптические Оптические методы контроля дисперсных дистанционные методы контроля и диагности систем обладают высокой точностью измере ки [3, 4]. Метод лазерной интерферометрии по ния, быстродействием. Возможность работы с зволяет оценивать разность динамического и агрессивными и потенциально опасными сре статического поверхностного натяжения, опре дами позволяет успешно использовать рассмат делять время релаксации неравновесных со риваемые методы для автоматизации процессов стояний на поверхности пузыря в динамиче химической и нефтехимической промышленно ских условиях. В результате интерференции сти, для оценки качества и эффективности тех световых волн, проходящих через пузырь, и от нологического процесса.

раженных от его поверхности, лучи распро страняются по пленке, как по светодиоду и вне БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК пузыря. Данное явление основано на трехкрат ном преломлении световых лучей на контуре 1. Moore D.F. J.Fluid Mech., 1963, V.16, P.161–176.

пузыря. Для определения деформации дисперс- 2. Moore D.W. Ibid., 1965, V.23, P.749–766.

3. Мелик–Гайказян В.И., Абрамов Ю.И. и др. Методы ных частиц рекомендуется применять способ исследования флотационного процесса.– М.: Недра, 1990, автоматизированного дистанционного измере 301 с.

ния геометрических параметров и числа частиц 4. Максачук А.Н., Леонов Г.В. Способ определения в проточных средах. Задача формулируется, как параметров дисперсных частиц. Приборы и системы.

задача об излучении объема колеблющейся Управление. Контроль. Диагностика. 2005, №1, с. 44-46.

Научное издание ИЗВЕСТИЯ Волгоградского государственного технического университета № 1(61), 2010 г.

С е р и я "РЕОЛОГИЯ, ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ" (Выпуск 3) Межвузовский сборник научных статей Редактор Е. В. Кравцова Компьютерная верстка Е. В. Макаровой Темплан 2010 г. Поз. № Подписано в печать 16.02.2010. Формат 6084 1/8. Бумага офсетная.

Гарнитура Times. Печать офсетная. Усл. печ. л. 17,20. Уч.-изд. л. 18,70.

Тираж 150 экз. Заказ Волгоградский государственный технический университет.

400131, г. Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28, корп. 1.

Отпечатано в типографии ВолгГТУ.

40013, Волгоград, просп. им. В. И. Ленина, 28, корп. 7.



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 ||
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.