МАШИНОСТРОЕНИЕ
Цель исследования заключается в развитии системного подхода к оценке динамических форм взаимодействий элементов механических колебательных систем, используемых в качестве расчетных схем технических объектов транспортного или технологического назначения. Методологической основой исследования является структурное математическое моделирование, в рамках которого механическая колебательная система (с конечным числом степеней свободы) сопоставляется со структурной схемой эквивалентной в динамическом отношении системы автоматического управления. Объектом исследования служит семейство механических колебательных систем с конечным числом степеней свободы, находящихся под воздействием связных силовых гармонических возмущений. В качестве предмета исследования выступает совокупность динамических состояний технического объекта, вызванных приложением на различных частотах синфазных внешних силовых возмущений, которые характеризуются коэффициентом связности. Для семейства цепных механических колебательных систем с двумя степенями свободы разработан метод интерпретации совокупности динамических состояний в виде ориентированных графов. Разработан формальный метод построения графа совокупности динамических состояний на основе амплитудно-частотных характеристик передаточных функций системы. Показано, что в рамках разработанной интерпретации графы динамических состояний могут рассматриваться как своеобразные инварианты, сохраняющиеся на множествах параметров механических колебательных систем. На методологической базе структурного математического моделирования разработана концепция динамических инвариантов, в рамках которой совокупность динамических инвариантов может быть использована для обобщенной оценки многообразия динамических состояний и форм динамических взаимодействий элементов механических колебательных систем. Предложенная концепция динамических инвариантов расширяет методологию структурного математического моделирования применительно к задачам системного анализа обеспечения безопасности работы технических объектов транспортного и технологического назначения, находящихся в условиях связных вибрационных нагружений.
Цель – определить в первом приближении размер и форму образца для экспериментального исследования механических характеристик нитевидной структуры FDM-печати (FDM-структура) с невысоким процентом заполнения при центральном растяжении. На данном этапе разработки геометрии образца в качестве базовых были приняты размеры и форма образца, регламентированного ГОСТ 17370-2017 «Пластмассы ячеистые жесткие. Метод испытания на растяжение». В работе был задействован конечно-элементный анализ параметров напряженного состояния в автоматизированной среде, элементы теории подкрепленных оболочек и натурные испытания. Основанием для упрощения геометрии конечно-элементной модели исследуемых образцов стала теория подкрепленных оболочек. Конечно-элементный анализ выполнялся в линейной постановке, на результатах которого, в сочетании с анализом технологической модели проектируемого образца, принималось решение о трансформации геометрии образца. Для изготовления образцов применялся шаблон «линии» с ориентацией вдоль продольной оси образца. Результаты натурных испытаний являлись основанием для окончательного вывода об успешности внесенных изменений. Критерием успешности является разрушение FDM-образца в пределах рабочей части. В результате проделанной работы изменения претерпела как внешняя, так и внутренняя геометрия образца-прототипа. Это позволило сместить главный акцент в работе растягиваемого FDM-образца на его рабочую часть, скорректировать траекторию силовых потоков с поправкой на специфику FDM-печати. Натурные испытания FDM-образца с невысоким процентом заполнения шаблоном «линии» показали стабильно удовлетворительный результат: разрушения происходили в рабочей части испытываемых образцов. В ходе исследований была определена общая тенденция зависимости распределения силового потока по объему образца от сочетания траектории укладки нити печати с внешней и внутренней геометриями образца. В продолжении данных исследований планируется детальный анализ и формализация полученных результатов с распространением на разные шаблоны печати.
ЭНЕРГЕТИКА
Целью работы является анализ корректности применения метода двух измерений при определении параметров схем замещения элементов электрической сети для высших гармонических составляющих. Исследования проведены на имитационной модели точки общего присоединения в MATLAB Simulink, включающей в себя искажающую нагрузку в виде трехфазного выпрямителя, неискажающую линейную нагрузку и обобщенную энергосистему без источников искажений. Параметры схемы замещения в виде активных двухполюсников, состоящих из источника тока искажения и проводимости, определялись с помощью метода двух измерений параметров режима. Рассмотрены режимы с изменением активных и реактивных мощностей исследуемой искажающей нагрузки и нагрузок во внешней электрической сети. Установлено, что результаты определения параметров схемы замещения при изменении мощности нагрузки на 20% и более являются нестабильными (разброс до 400% от фактических значений). Следовательно, данные значения параметров не являются достоверными, так как зависят от величины мощности внешней нагрузки. Вместе с тем имитация случайного изменения параметров нагрузок в пределах 10% от начального значения позволила корректно определить параметры схемы замещения. Показано, что схема замещения неискажающей линейной нагрузки всегда состоит только из проводимости, в то же время в схеме замещения искажающей нагрузки может присутствовать ненулевая проводимость на рассматриваемой гармонической составляющей. Таким образом, установлено, что метод двух измерений будет давать приемлемые по точности результаты (отклонение от фактических значений менее 1%) не при разовом изменении параметров режима на существенную величину, а при непрерывном контроле малых естественных изменений параметров режима электроэнергетической системы. Результаты исследования представляют интерес при решении задачи оценки влияния потребителей на качество электроэнергии в реальном времени, поскольку исходными данными для последней задачи являются параметры схемы замещения.
Цель – оценка влияния протечек масла в турбине на основные параметры энергосистемы. Объектом исследования послужили реактивные гидравлические турбины с поворотно-лопастными рабочими колесами (турбины Каплана), установленные на гидроэлектростанциях Майнская, Нижне-Бурейская, Вилюйская. Основные теоретические соотношения и выводы получены методами математического моделирования и интегрального исчисления с использованием программного комплекса MATLAB. В данной работе предложен способ контроля над протечками в корпусе поворотно-лопастного рабочего колеса, внедрение которого сглаживает колебания изменений различных параметров (амплитуда, скорость вращения, фазовый угол, активная мощность, ток генератора) энергосистемы в случае протечек масла. Данный контроль предлагается сделать с помощью датчика, установленного в рабочем колесе, оптоволоконного кабеля и оптико-электрического преобразователя, расположенных от лопастей рабочего колеса вверх по валу и выведенных в маслоприемник соответствующего гидроагрегата. Проведенный анализ составленной математической модели (построены амплитудно-частотные и амплитудно-фазовые характеристики) относительно основных параметров вырабатываемой гидроагрегатом электрической энергии показал, что предложенный способ контроля протечек масла способствует повышению устойчивости работы гидроагрегата. При разработке модели были учтены следующие параметры гидроагрегата: угол поворота лопастей рабочего колеса и угол открытия направляющего аппарата гидротурбины. Разработанная блок-схема позволяет провести сравнение изменения параметров без контроля над протечками масла и с учетом автоматизированной системы контроля, предложенной авторами. Показано, что с помощью логарифмической амплитудно-фазовой характеристики, полученной в результате применения математической модели, можно проследить изменение и сглаживание амплитуды в нормальных условиях и с учетом наличия расхода масла в корпусе гидротурбины.
Цель – исследование изменения технологической схемы основного конденсата на энергетическую и экономическую эффективность эксплуатации энергоблока №5 ТЭЦ-10 ООО «Байкальская энергетическая компания» с применением его настроенной математической модели. Математическое моделирование исследуемого энергоблока выполнялось в программно-вычислительном комплексе «Система машинного построения программ». Построенная математическая модель была верифицирована по результатам замеров контрольных параметров в нескольких режимах работы в соответствии с трехэтапной методикой идентификации математических моделей сложных теплоэнергетических установок. Авторами предложен оригинальный подход модернизации тепловой схемы основного конденсата энергоблока с целью снижения удельного расхода топлива на собственные нужды. Идея заключается во включении в схему основного конденсата дополнительного насоса уплотнений питательных электронасосов блока 1Кс-20-110, который позволит решить проблему неправильного выбора конденсатных насосов данного энергоблока. Показано, что перераспределение потока основного конденсата между конденсатными насосами энергоблока и предлагаемым насосом уплотнений 1Кс-20-110 приводит к снижению удельного расхода топлива на выработку электроэнергии на 0,32 г.у.т/кВт∙ч в диапазоне электрических нагрузок от 137 до 150 МВт. В результате КПД нетто энергоблока увеличится на 0,03%. Также следует отметить, что данная модернизация позволит снизить расход электроэнергии на собственные нужды при нахождении питательного электронасоса в режиме аварийного резерва на остановленном энергоблоке. На основании выполненных энергетических и экономических расчетов было показано, что экономия электроэнергии по данным 2019 г. могла составить 82653 кВт∙ч, а общая экономия средств за год оценивается в 78030 руб. Таким образом, проведенные исследования демонстрируют высокую эффективность применения аппарата математического моделирования при изучении и оптимизации действующих теплоэнергетических установок.
Цель – разработать методику расчета инсоляции солнечной фотоэлектрической электростанции с учетом максимального количества значимых входных параметров и ее территориальной адаптации. При решении поставленной задачи применялось имитационное моделирование, реализованное средствами MATLAB. Использованы функциональные возможности по синтезу моделей из имеющихся элементов с интеграцией алгоритмов и результатов моделирования между блоками подсистемы Simulink. В качестве значимых входных параметров рассматривались географические координаты, местное время, угол наклона приемной солнечной панели, моделируемый день, коэффициент прозрачности атмосферы, альбедо и азимутальный угол. Разработана компьютерная модель солнечной фотоэлектрической электростанции, позволяющая исследовать работу фотоэлектрических элементов в зависимости от координат их установки, геометрических параметров солнечных панелей, температуры и отражающей способности окружающей среды. При моделировании работы солнечной электростанции визуализируются графические зависимости солнечной инсоляции от угла наклона солнечной панели, от прозрачности атмосферы, от географических координат объекта, от текущего месяца или дня года. Анализ результатов показал, что варьирование угла наклона солнечной панели на 150 модифицирует солнечную инсоляцию на 10–15%, изменение коэффициента прозрачности атмосферы на 20% приводит к изменению уровня инсоляции на 30–50%, суточные суммы инсоляций в течение года для г. Ангарск подвергаются модификации от 1000 до 6500 Вт/м2. Представленные результаты исследования регионально адаптированной фотоэлектрической электростанции показали необходимость учета геолокационных и погодных параметров при расчете инсоляции для определения целесообразности ее применения. Предложенная математическая модель расчета солнечной инсоляции для фотоэлектрической электростанции может быть использована при проектировании и оптимизации систем энергоснабжения в комбинации с данными солнечными фотоэлектрическими электростанциями.
Цель – представить модификацию метода анализа иерархий для повышения его эффективности при использовании в задачах многокритериального сравнения структур генерирующих мощностей локальных энергорайонов при их развитии. В работе рассматривается многокритериальная задача выбора наиболее перспективного соотношения установленных мощностей электростанций, входящих в состав единой структуры генерирующих мощностей при развитии локального энергорайона Хабаровского края. В роли энергоисточников выступают тепловая, солнечная, ветровая и дизельная электростанции. В качестве критериев оценки альтернативных вариантов были приняты следующие: нормированная стоимость электроэнергии, оценка экологической эффективности; оценка общественного мнения о последствиях, связанных со строительством электростанций. Для решения многокритериальной задачи предложено использовать метод анализа иерархий. При рассмотрении применения оригинального метода анализа иерархий для решения поставленной задачи установлено, что реализация этапа парных сравнений альтернатив при их большом количестве представляет ощутимую нагрузку на лицо, принимающее решение. Так, уже при оценке 10 альтернатив по 5 критериям лицу, принимающему решение, необходимо провести 225 парных сравнений, что в итоге может дать неприемлемый индекс согласованности результатов. Кроме этого, необходима процедура, направленная на учет неопределенности предпочтений лица, принимающего решения. В качестве решения предложена методика заполнения матриц парных сравнений альтернатив по критериям, которая заключается в построении интервальной или нечеткой модели предпочтений лица, принимающего решения, в отношении пар оценок по критерию. В качестве апробации предложенной методики приводится численный пример решения поставленной задачи. Получен наилучший вариант энергоструктуры, состоящей из электростанций: тепловой – 30 МВт, солнечной – 35 МВт, дизельной – 39 МВт. Предложенная методика обеспечивает высокую согласованность результатов парных сравнений альтернатив. Кроме этого, использование модифицированного метода анализа иерархий позволяет учитывать нелинейный характер предпочтений лица, принимающего решения, относительно оценок альтернатив по критериям.
Цель – повышение эффективности функционирования фотоэлектрической установки в электрических сетях разной плотности, в частности корректная настройка алгоритма синтетической инерции и контура фазовой автоподстройки частоты. Объектом исследования является система автоматического управления фотоэлектрической станции. В исследованиях использовались методы гибридного моделирования с помощью всережимного моделирующего комплекса реального времени электроэнергетических систем. Установлено, что возможность использования алгоритма синтетической инерции и его корректная настройка являются одним из важнейших свойств фотоэлектрических установок, подключаемых к сети с помощью силового преобразователя. Показано, что для эффективной работы данного алгоритма важным является правильное определение полосы пропускания фазовой автоподстройки частоты. Функционирование контура данной фазовой автоподстройки частоты может приводить к колебаниям с различной частотой при установке фотоэлектрических установок в слабых электрических сетях (электрические сети с коэффициентом короткого замыкания менее 10 о.е.) и, соответственно, негативно сказаться на работоспособности алгоритма синтетической инерции. Также установлено, что в сильной сети с увеличением полосы пропускания блока фазовой автоподстройки частоты уменьшается величина снижения частоты сети (оптимальная полоса пропускания 50 Гц), в слабой же сети, наоборот: блок фазовой автоподстройки частоты с увеличением полосы пропускания уменьшает скорость реакции алгоритма синтетической инерции, что приводит к увеличению величины снижения частоты (оптимальная полоса пропускания 0,3 Гц). Таким образом, проведенные исследования показали, что контур фазовой автоподстройки частоты в системе управления фотоэлектрической установки позволяет влиять на функционирование алгоритма синтетической инерции, но характер этого влияния зависит от плотности электрической сети и может быть положительным или отрицательным. Полученное на тестовой энергосистеме влияние также подтверждено для энергосистемы реальной размерности.
Цель – повышение точности прогнозирования электропотребления предприятия за счет анализа и предварительной обработки входных данных, а также оценка влияния выбора признаков на результаты различных моделей прогнозирования. В качестве объекта, для которого составляется прогноз, было выбрано деревообрабатывающее предприятие Нижнего Новгорода. В работе сравниваются два типа методов машинного обучения: нейросетевые и ансамблевые модели. Рассмотрен один из способов выделения наиболее значимых параметров (признаков) временного ряда для улучшения результата следующих ансамблевых моделей на базе деревьев решений: адаптивный бустинг (AdaBoost), градиентный бустинг (Gradient Boosting) и случайный лес (Random Forest). Определение наиболее важных признаков исходного временного ряда осуществлено с помощью расчета коэффициентов корреляции между электропотреблением в прогнозируемый час и в предшествующие часы. Установлено, что в рассматриваемом объекте для построения прогноза наиболее важными признаками являются значения потребляемой энергии в те часы, которые отстают от прогнозируемого часа на кратное число суток. В качестве дополнительного признака используется график планово-профилактических работ деревообрабатывающих станков. Результаты показали, что при выборе правильной методики отбора признаков ансамбли деревьев решений способны превосходить искусственные нейронные сети по результатам: наименьшая средняя ошибка нейросетевой модели на тестовой выборке составляет 7,0%, в то время как для одной ансамблевой модели (градиентного бустинга) получено значение ошибки в 5,5%. Показано, что использование графика ремонтных работ также повышает точность прогноза: для рассмотренных ансамблевых моделей снижение ошибки составило от 20 до 30%.
Цель – произвести анализ влияния подогрева воздуха перед компрессором газотурбинной установки при использовании штатной системы замкнутого контура подогрева воздуха с подводом тепла от тепловой сети Уренгойской городской районной электрической станции на экономичность работы блока ПГУ-450 и данной электростанции в целом. В работе использовался сравнительный анализ данных, полученных в результате сравнения имеющихся заводских характеристик газовых турбин ГТЭ-160 (SGT5-2000E), принятых режимов работы систем подогрева воздуха (замкнутый контур подогрева воздуха и антиобледенительная система) и результатов влияния работы указанных систем на удельный расход топлива блока ПГУ-450 и Уренгойской электростанции по данным ежедневных расчетов технико-экономических параметров работы энергоустановок. В результате проведенных натурных испытаний системы подогрева воздуха при номинальной нагрузке энергоблока ПГУ-450 установлено, что оптимальная температура составила +6,4С; при подогреве воздуха с -5,0С до +6,4С удельный расход условного топлива на 1 кВт.ч электроэнергии снизился на 1,4 г; приведенное значение снижения удельного расхода условного топлива на отпуск электрической энергии на оборудовании пускорезервной теплоэлектроцентрали при увеличении коэффициента теплофикации составило 2,43 г, а для электростанции в целом – 2,35 г. Таким образом, использование замкнутого контура подогрева воздуха с нагревом сетевой воды без использования приводит к положительному эффекту тепловой экономичности. Подогрев воздуха перед компрессором газовой турбины приводит к увеличению ее КПД на 0,3%, дальнейшее повышение сверх оптимальной температуры приводит к снижению располагаемой мощности парогазовой установки на 3,1 МВт на каждый 1 градус.
Цель – разработка организационно-технических мероприятий по сокращению потерь электроэнергии при ее транспортировке в магистральных и распределительных электрических сетях, в силовых трансформ аторах и линиях электропередачи. Объектом исследований явились режимы работы электрической сети Наманганской области Республики Узбекистан напряжением 220/110/35/10/6 кВ. Использовались технологические методы исследования расчетным путем по схеме замещения действующей линейной схемы электроэнергетической системы области. Также использовалось моделирование электрических сетей с помощью программного комплекса «Программа расчета режимов электрических сетей» и обработка результатов расчетов с помощью пакета Microsoft Excel. В результате исследований рассчитаны электрические режимы схемы замещения электроэнергетической системы области, предложены технические мероприятия (установка устройств компенсации реактивной мощности и регулирование коэффициентов трансформации силовых трансформаторов) по регулированию напряжения для повышения качества электроэнергии в части отклонения напряжений и снижению потерь мощности. Установлено, что отклонения напряжений в большинстве узлов сети не соответствуют ГОСТ 32144-2013. Так, в узлах с напряжением 35 кВ наибольшее отрицательное отклонение напряжений составило 12,45 кВ, на 10 кВ – 3,26 кВ, на 6 кВ – 2,09 кВ. Определены узлы сети на стороне 35 кВ для размещения устройств компенсации реактивной мощности, суммарное значение мощностей составило 67,82 МВ∙Ар; также определены величины коэффициентов трансформации на трансформаторных подстанциях, находящихся в диапазоне 35–110 кВ. Расчетами показано, что проведенные мероприятия позволяют увеличить напряжение в узлах 35, 10, 6 кВ до нормы, а также снизить потери мощности в сети на 9,35 МВт. Установлено, что расчетная окупаемость предложенных мероприятий составит ~ 3 года. Предлагаемые мероприятия позволят сократить потери электроэнергии при ее транспортировке в изученных объектах и поддержать напряжения на заданном уровне за счет компенсации реактивной мощности и регулирования коэффициентов трансформации.
Цель – разработать математическую модель температурного режима провода воздушной линии с учетом осевой передачи тепла. Объектом исследования явились воздушные линии электропередачи. В работе использованы аналитические и численные методы решения дифференциальных уравнений, включая метод конечных разностей. Решено уравнение теплопроводности для проводов марок АС-240/32 и СИП-2 3х95+1х95 при изменении тока по длине линии. Предложено аналитическое решение уравнения теплопроводности для установившегося режима провода при одинаковом токе на всех участках линии с учетом температурной зависимости активного сопротивления. Показана достоверность полученных результатов при сравнении аналитического метода с методом конечных разностей. Установлено, что граничные условия в начале и в конце линии оказывают влияние на ее температуру лишь в пределах нескольких метров. При этом степень этого влияния несколько возрастает с увеличением тока вследствие температурной зависимости тепловыделения, но остается малой вплоть до токов аварийного уровня. Поэтому расчеты теплового режима линии не требуют задания граничных условий с высокой точностью. Показано, что в линии с равномерно распределенной нагрузкой при большом изменении тока по длине результаты отличаются. Так, абсолютная погрешность аналитического решения (по сравнению с методом конечных разностей) по максимальной температуре составляет 77,9°C, а относительная погрешность по потерям равна 10%, аналогичные погрешности расчета температуры неограниченно длинного провода как функции длины составляют 2,5°C и 0,1%. Следовательно, несмотря на высокую теплопроводность металла, модель с нулевой теплопроводностью по оси провода дает наиболее точные результаты, чем модель с бесконечно большой теплопроводностью. Полученные результаты позволяют уточнить суммарные потери активной мощности, а также оценить пропускную способность линии по максимально допустимой температуре, которая зависит от типа проводов и составляет 70°C для неизолированных сталеалюминиевых и 90°C для самонесущих изолированных проводов.
МЕТАЛЛУРГИЯ
Цель – повышение эффективности контроля и автоматизированного управления технологическим состоянием электролитических ячеек при рафинировании меди путем распознавания и идентификации короткого замыкания между электродами. Для проведения экспериментальных работ использовался лабораторный стенд, состоящий из двух последовательно включенных в электрическую цепь ячеек. Метод обнаружения короткого замыкания основан на получении инфракрасного излучения с помощью сканирующего тепловизора (Оptris PI 400i / PI 450i) при определении участков с высокими значениями температур поверхности электрода и электролита. Алгоритм обнаружения короткого замыкания был разработан и протестирован с помощью программного обеспечения MATLAB при использовании функций Image Processing Toolbox MATLAB. Предложен способ распознавания и идентификации (при помощи сканирующего цифрового тепловизора) короткого замыкания между электродами электролизной ячейки. Способ позволяет комплексно оценить площадь контакта, определить время начала замыкания и степень нагрева электродов в зоне короткого замыкания, установить значения температур на всех участках, включая и температуру электролита во всем объеме ячейки. Предложен алгоритм поиска мест коротких замыканий в электролизере, заключающийся в сборе и сопоставлении полученных данных для регулирования межэлектродного расстояния (обеспечивающего устойчивый энергетический режим всей электролизной серии) и определении точного положения каждого катода в ячейке с помощью пороговой обработки инфракрасных изображений, полученных тепловизором. Показано, что быстрая идентификация мест коротких замыканий в электролизере (с начала контакта между электродами) и регистрация скорости роста площади дендритного срастания и температуры электролита позволяют своевременно устранять технологические нарушения во время работы электролизной ванны. Таким образом, разработанный способ идентификации короткого замыкания для комплексного определения и распознавания общего технологического состояния электролизной ячейки при электролитическом рафинировании меди позволяет достигать устойчивого энергетического режима с минимальными отклонениями по температуре процесса.
Цель – проведение исследований по экстракции/реэкстракции меди с применением высокоэффективного экстрагента Acorga M5774 из растворов кучного выщелачивания. Объектом исследований явился экстрагент компании «Solvay» – Acorga M5774 (производитель «Sytec», Бельгия/США), представляющий собой модифицированный альдоксим (5-нонилсалицилальдоксим). Данный экстрагент имеет большую селективность в отношении меди к железу и способствует более быстрому разделению фаз. Для испытаний использовали продуктивный раствор, полученный после перколяционного выщелачивания руды месторождения Саяк (Республика Казахстан), г/дм3: H2SO4 – 11,67; Сu – 2,44; Fe – 2,613; Al – 0,345; Si – 0,127; Zn – 0,05, с рН = 1,85. Изучение показателей и работоспособности экстрагента проводилось путем построения кривых изотерм экстракции и реэкстракции, а также моделирования схемы цепи переделов в закрытом цикле и определением извлечения меди на переделе жидкостной экстракции. Проведены исследования по экстракции/реэкстракции меди из продуктивного раствора. В качестве разбавителя экстрагента использовали Elixore 205 – алифатический продукт компании «Total» (Франция), количество которого в органической фазе составляло 90%. На основании проведенных исследований построены изотермы экстракции и реэкстракции. Смоделирован процесс жидкостной экстракции с использованием данных изотерм, при этом извлечение меди составило 96,18% (при соотношении органическая фаза/водная фаза – 1,1), а насыщение на реагент – 79%. Получена зависимость переноса железа из органической фазы от насыщения органической фазы медью. Таким образом, проведенные исследования подтвердили эффективность использования экстрагента Acorga M5774 для извлечения меди из продуктивных растворов кучного выщелачивания руды месторождения Саяк.
Цель – разработка цифрового двойника трубчатого выщелачивателя с программой автоматического расчета качества алюминатного раствора на основе материального баланса для улучшения качества управления процессами гидрохимии на глиноземном комбинате АО «РУСАЛ Ачинск». Визуализация мнемосхемы процесса выщелачивания нефелинового спека выполнена с помощью программного комплекса Wonderware InTouch. Созданы Quick-сценарии для отображения анимации процесса. В качестве входных параметров были приняты температура раствора, расходы спека и оборотного раствора, химический состав сырья. В качестве основных возмущающих воздействий использовали температуру воздуха, вибрации и неисправность оборудования. Выходными параметрами приняты: выходы шлама и алюминатного раствора, потребляемая приводом мощность и кремниевый модуль получаемого раствора. С помощью производственных лабораторных данных сведен материальный баланс спека и оборотного раствора, на его основе разработаны алгоритм моделирования изменений в процессе выщелачивания и программа расчета качества алюминатного раствора с помощью встроенных в InTouch возможностей создания скриптов на собственном языке программирования. Разработан виртуальный двойник трубчатого выщелачивателя на основе действующего аппарата, используемого в АО «РУСАЛ Ачинск». Показано, что программа на основе простой балансовой модели предсказывает качество выходного продукта (алюминатного раствора) при изменении состава сырья (спека и оборотного раствора) и изменении скорости подачи в аппарат сырьевых материалов и отображает результаты расчетов с помощью мнемосхемы процесса. Таким образом, разработанный интерфейс позволяет имитировать различные технологические операции, производимые в трубчатом выщелачивателе: слив раствора, сброс шлама, изменение входных потоков; при этом возможно наблюдать как текущие изменения параметров процесса, так и архивные графики, а также подбирать оптимальный состав сырья для получения алюминатного раствора лучшего качества.
ПЕРСОНАЛИЯ
Виктор Владимирович Ёлшин, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой автоматизации и управления Иркутского национального исследовательского технического университета, 3 октября 2022 года отметит два Юбилея – 75-летие со дня рождения и 50-летие научно-педагогической деятельности.
ISSN 2782-6341 (Online)