Розробка алгоритму модельно-орієнтованого керування колоною синтезу аміаку

Анотація

У статті представлено підхід до розроблення модельно-орієнтованої системи керування багатополичною колоною синтезу, що використовується у виробництві аміаку. Запропонований підхід ґрунтується на застосуванні комбінованої математичної моделі, яка поєднує детерміновані та експериментально-статистичні методи моделювання. Таке поєднання дозволяє досягти високого рівня адекватності моделі, забезпечити її адаптивність до змінних умов функціонування та розширити можливості застосування для аналізу й керування складними хіміко-технологічними процесами.

На основі запропонованого підходу розроблено математичну модель триполичної колони синтезу аміаку з вбудованим внутрішнім теплообмінником. На основі цієї моделі уточнено інформаційно-логічну схему об’єкта керування, що дало змогу визначити основні внутрішні взаємозв’язки між технологічними параметрами та оцінити їх вплив на вихідні координати колони синтезу. На цій основі розроблено алгоритм функціонування модельно-орієнтованої системи керування.

Отриманий математичний опис дозволив сформулювати критерій оптимальності роботи колони та розв’язати задачу оптимізації, спрямовану на визначення оптимальних витрат «холодних» байпасних потоків. Це забезпечує підтримання режиму роботи колони в області, близькій до оптимальної, а також швидкий перехід системи до цієї області під час функціонування. Оптимальне значення концентрації аміаку на виході з колони синтезу визначено із застосуванням методу оптимізації Гука–Дживса.

Розроблено функціональну схему автоматизації та проаналізовано комплекс технічних засобів, необхідних для впровадження запропонованої системи керування в промислові автоматизовані системи керування технологічними процесами. Реалізація розробленої модельно-орієнтованої системи керування дозволить зменшити відхилення технологічних параметрів від їх оптимальних значень і підвищити ефективність роботи колони синтезу аміаку.