автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Оптимальное управление процессом обжига шихты во вращающихся трубчатых печах в производстве глинозема и попутной продукции



На правах рукописи

ТИТОВ Олег Васильевич

Г

ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ ОБЖИГА ШИХТЫ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ТРУБЧАТЫХ ПЕЧАХ В ПРОИЗВОДСТВЕ ГЛИНОЗЕМА И ПОПУТНОЙ ПРОДУКЦИИ

Специальность 05.13.06 -Автоматизация и управление

технологическими процессами и производствами (металлургия)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 ИЮН 2011

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2011

4849920

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном университете.

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - ЗАО «Метахим».

Защита диссертации состоится 27 июня 2011 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при Санкт-Петербургском государственном горном университете по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 3316.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного университета.

Автореферат разослан 27 мая 2011 г.

Шариков Юрий Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Педро Анатолий Александрович,

кандидат технических наук

Голубев Владимир Олегович

диссертационного совета д-р техн. наук

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

В.Н.БРИЧКИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В мировой алюминиевой промышленности основным сырьем для производства глинозема служат высококачественные бокситы, перерабатываемые по способу Байера. Развитие глиноземного производства в России ориентировано в основном на использование собственной сырьевой базы. Вследствие ограниченных запасов бай-еровских бокситов на глиноземных комбинатах России широко используется небокситовое высококремнистое сырье - нефелины. Усилиями отечественных ученых были достигнуты огромные результаты по созданию эффективных схем их комплексной переработки, получившие мировое признание. В соответствии с разработанной технологией все компоненты сырья без остатка используются для получения глинозема, портландцемента и содопоташной продукции. Благодаря этому, нефелиновое сырье остаётся конкурентоспособным по отношению к бокситовому сырью.

Дальнейшее повышение эффективности комплексной переработки нефелинового сырья, энергоэффективность процесса в целом, тесно связаны с совершенствованием систем управления процессом переработки, так как все остальные технологические ресурсы почти исчерпаны. Вклад в развитие и совершенствование алгоритмов управления объектами алюминиевой промышленности внесли специализированные научно-исследовательские и проектные организации, среди них «ВАМИ», «СибВАМИ», «Цветметавтоматика», «Союзцветметавтоматика» и др. Хорошо известны работы и достижения в области создания и освоения автоматизированных систем управления технологическими процессами в производстве глинозема и попутных продуктов таких крупных специалистов как В.М. Сизяков, Х.А. Бадальянц, Е.А. Беликов, Б.Г. Злоказов, И.М. Костин, М.В. Левин, Р.Г. Локшин, С.Г. Стародубровский, О.Н. Тихонов, O.A. Чащин и ряд других ученых.

Однако до настоящего времени остаются до конца нерешенными и требуют дальнейшего развития вопросы повышения качества управления в условиях отсутствия достаточной информации о параметрах процесса спекания нефелиновой шихты в трубчатых вращающихся печах. В связи с этим возникает необходимость в раз-

работке высокоэффективной автоматизированной системы управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи, позволяющей вести этот процесс наиболее эффективно.

Работа выполнена в соответствии с госбюджетной тематикой НИР СПГУ по теме 6.30.020. «Разработка систем управления сложными техническими объектами с использованием математических моделей в контуре управления» (I кв. 2008 - IV кв. 2010 гг.).

Цель диссертационной работы - повышение качества управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи при получении глинозема и переработке отходов с получением цементного клинкера.

Задачи исследований:

1. Анализ современного состояния и перспектив развития спекания нефелиновой шихты в трубчатых вращающихся печах, обжига сырьевой смеси при получении цементного клинкера попутного производства портландцементного клинкера.

2. Анализ существующих принципов построения автоматических систем управления трубчатыми вращающимися печами.

3. Экспериментальное исследование кинетики спекания нефелиновой шихты и обжига сырьевой смеси при получении цементного клинкера.

4. Разработка динамической математической модели трубчатой вращающейся печи, учитывающей цепную завесу печи, процессы пылеуноса и пылеулавливания.

5. Разработка системы управления процессом термической обработки нефелиновой шихты и обжигом сырьевой смеси при получении цементного клинкера в трубчатой вращающейся печи.

Идея работы - с целью повышения качества управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи следует использовать усовершенствованную математическую модель, учитывающую цепную завесу печи, процессы пылеуноса и пылеулавливания для синтеза системы автоматического управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи.

Научная новизна работы.

1. Показано, что одномерная математическая модель, учитывающая цепную завесу печи, процессы пылеуноса и пылеулавливания, позволяет с высокой степенью достоверности описать тепло-массообменные процессы в объеме, распределение концентраций реагирующих веществ, получить оптимальный температурный профиль печи.

2. Установлено, что включение регулятора, реализующего алгоритмы управления по прогнозирующей модели, в систему автоматического управления обеспечивает преимущество перед классическим ПИД регулированием за счет меньшей длительности переходного процесса и величины перерегулирования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Для прогнозирования условий работы трубчатой вращающейся печи применяемой для спекания нефелинового сырья следует использовать усовершенствованную математическую модель процесса, учитывающую цепную навеску печи, процессы пылеуноса и пылеулавливания, позволяющую рассчитать пространственное распределение концентраций реагирующих веществ и температур в печи.

2.Для определения оптимального распределения температуры по длине печи следует решать задачу оптимизации с применением технологического критерия оптимизации (степени завершенности процесса) и уравнений связи варьируемых параметров с критерием оптимизации в виде разработанной детальной математической модели процесса спекания.

3. Повышение качества управления (по величине перерегулирования, времени переходного процесса) по сравнению с обычным ПИД - регулированием обеспечивается введением в структуру автоматизированной системы управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи регулятора, реализующего алгоритмы управления по прогнозирующей модели.

Методика исследований. В процессе работы проводились экспериментальные исследования кинетики химических превращений при термической обработке шихты при получении глинозема и цементного клинкера. Эксперименты проводились с использовани-

ем установки синхронного термического анализа (TG DSC) STA-429 фирмы NETZSCH. Проводился также рентгенофазовый анализ образцов шихты с использованием рентгеновского дифрактрометра XRD -6000 (Shimadzu). Для математического моделирования протекающих в трубчатой вращающейся печи процессов, построения системы управления, обработки данных использовались современные компьютерные пакеты моделирования ReactOp, MATLAB.

Практическое значение работы.

1. Разработана структура многоуровневой системы автоматизированного управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи, использующая математическую модель в качестве программного блока, который предсказывает поведение системы, что позволяет осуществлять адаптивное управление.

2. Предложены алгоритмы управления по прогнозирующей модели, для системы автоматического управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи.

3. Научные результаты работы используются в учебном процессе химико-металлургического факультета СПГУ для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств».

Достоверность научных результатов Приводимые результаты, выводы и рекомендации обоснованы путем сопоставления результатов численных расчетов с экспериментальными и производственными данными, а также применением современных инструментальных методов анализа, компьютерных пакетов моделирования. Эффективность предложенных мероприятий подтверждена в ходе опытно-промышленных испытаний и по итогам внедрения.

Апробация работы. Содержание и основные положения диссертации докладывались и обсуждались: на международной научной специализированной конференции в Германии в г. Фрайберг в 2009 г.; на научной конференции студентов и молодых ученых в СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова в 2008г.; научных семинарах кафедры АТПП СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова 2008-2010 г.г.; на научно-технических советах по работе с аспирантами СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова 2008-2010 г.г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений. Содержит 124 страницы машинописного текста, 46 рисунков, 10 таблиц, список литературы из 92 наименования и приложения на б страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрено современное состояние вопроса и перспектив развития теории и практики обжига шихт во вращающихся трубчатых печах, описаны конструкции и режимы работы современных вращающихся печей, приводится математическое описание процессов протекающих при работе вращающихся печей, особое внимание уделено цепным завесам печей и их влиянию на процессы тепломассобмена в рассматриваемых аппаратах.

Во второй главе изложено описание результатов кинетического исследования процессов спекания (обжига) для шихт различного состава.

Третья глава посвящена математическому моделированию процессов спекания нефелиновой шихты и обжига сырьевой смеси при получении цементного клинкера с использованием различных моделей и программных комплексов.

Четвертая глава посвящена нахождению оптимального температурного профиля печи при использовании шихты различного состава

В пятой главе синтезируется система автоматического управления процессом обжига нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи. В систему управления включены алгоритмы управления по прогнозирующей модели. Приведено сравнение регулятора, управляющего по прогнозирующей модели, и ПИД - регулятора.

Заключение отражает обобщенные выводы по результатам исследований в соответствии с поставленной целью и решёнными задачами.

ОБОСНОВАНИЕ ПЕРВОГО ЗАЩИЩАЕМОГО ПОЛОЖЕНИЯ

Кинетические параметры химических реакций рассчитывались по результатам экспериментальных исследований убыли массы и скоростей тепловыделения путем решения обратной задачи с использованием специализированного программного комплекса ЯеасЮр. Для обработки полученных экспериментальных данных в системе ЯеасЮр была получена модель, с использованием модели реактора периодического действия, с заданным режимом изменения температуры. В качестве независимой переменной в данной модели было использовано время. Связь между временем и длиной печи была установлена в соответствии с формулой

где т- текущее время реакции, мин; /- текущая длина печи, м; и5 -

скорость движения твердой фазы м/мин.

На основании этих данных путем решения обратной задачи в программном комплексе ЯеасЮр с использованием метода нелинейного программирования были определены кинетические параметры и тепловые эффекты отдельных стадий. На рисунках ниже показано сопоставление экспериментальных данных и результатов моделирования с найденными значениями констант.

120 т

40 -1-1-■-1-1-'

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

Время, мин

Рис. ]. Сопоставление экспериментальных (точки) и расчетных (сплошная кривая) данных изменения массы образца при нагреве сухой нефелиновой шихты.

2 О -2 -4 -б -8

Время, мин

30

40

к

г

х «

-Ю

2 г

° г -12

5 I -14

ё I -16

ар .18

3§ о

Рис. 2. Сопоставление экспериментальных (точки) и расчетных (сплошная кривая) данных по скорости теплопоглощения (тепловыделения) при нагреве сухой нефелиновой шихты.

120 т

100 -

« 80 -о

£ 60 •

40

)00-0""О»—ф.— $ ^ .....^

О ""О.......0......О......(г""ф

-1 1 ■ V--""...............I.................| I 1 1 1 |-1 I

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00

Время, мнн

Рис. 3. Сопоставление экспериментальных (точки) и расчетных (сплошная кривая) данных изменения массы образца при нагреве сухой сырьевой смеси при получении цементного клинкера.

Рис. 4. Сопоставление экспериментальных (точки) и расчетных (сплошная кривая) данных по скорости теплопоглощения (тепловыделения) при нагреве сухой сырьевой смеси при получении цементного клинкера.

Анализ полученных результатов, показывает, что математическая модель с найденными значениями кинетических констант, достаточно хорошо описывает экспериментальные данные. Расхождение между экспериментальными данными и результатами моделирования составляет 5-7 %, что соответствует погрешности экспериментальных измерений. Поэтому кинетические уравнения с найденными значениями кинетических констант могут быть использованы для разработки математической модели этого процесса в промышленном аппарате.

Математическая модель вращающейся трубчатой печи приведена к одномерному виду и реализована в программной среде Re-actop Cascade. Ниже представлены результаты моделирования (рис.5-8) процессов спекания нефелиновой шихты и обжига сырьевой смеси при получении цементного клинкера с учетом всех соотношений по теплообмену и пылеуносу. Показано изменение содержание пыли по длине печи и температурные профили газовой и твердой фаз.

О 30 60 90 120

Длииа, м

Рис. 5 Изменение содержания пыли по длине печи при спекании нефелиновой шихты.

60

Дчпна, м

Рис. 6 Изменение содержания пыли по длине печи при обжиге сырьевой получении цементного клинкера.

Рис. 7 Температурные профили газовой(1) и твердой(2) фазы при спекании нефелиновой шихты с учетом цепной завесы печи.

Рис. 8 Температурные профили газовой (1) и твердой (2) фазы при обжиге сырьевой смеси при получении цементного клинкера с учетом цепной завесы печи.

Из литературных источников известно, что различие в температуре между газом и материалом является одним из основных способов интенсификации теплообмена в трубчатой печи. Следует учитывать, что в подготовительных зонах эта разность должна быть максимальна, что необходимо для ускоренного протекания процессов сушки и прогрева слоя на всю глубину. В зоне спекания нужно выдержать материал при определенной температуре. Чрезмерный перегрев, испытываемый поверхностным слоем, может вызвать дополнительное оплавление мелких частиц шихты, твердеющих на поверхности футеровки. Поэтому разница температур между газом и материалом в зоне обжига должна быть минимальной, а интенсификация этой стадии процесса путем повышения температуры ограничена. Анализа полученных графиков, показывает, что характер поведения температур между газом и материалом по результатам моделирования процессов спекания нефелиновой шихты и обжига сырьевой смеси при получении цементного клинкера соответствует поведению, описанному в литературе.

ОБОСНОВАНИЕ ВТОРОГО ЗАЩИЩАЕМОГО ПОЛОЖЕНИЯ

В качестве критерия оптимизации при обжиге нефелиновой шихты принимаем концентрацию алюмината натрия на выходе из аппарата, которая должна быть максимальна. В качестве варьируемого управления мы рассматриваем профиль изменения температуры по длине печи:

и = Г(/), (2)

При этом критерием оптимизации является функционал, выраженный значением концентрации алюмината натрия на выходе из печи:

/

с = ¡с (1,Ц1)У1=> шах, (3)

^^алюм.натрия Ч_^ал.натрич у 4 '' V /

О

При такой постановке задачи это является задачей вариационного исчисления, ибо варьируемой управляющей переменной является управляющая функция Т(1). Если мы представим искомый

оптимальный профиль температуры как кусочно-линейную аппроксимацию управляющей функции по длине, то мы перейдем от вариационной задачи к обычной задачи поиска экстремума функции многих переменных:

где I - полная длина печи

При этом управления (значения температур в отдельных точках) будут отыскиваться в заданной области управления. Для каждого участка температурного профиля ограничения будут заданы отдельно. Это уже типичная задача поиска экстремума с ограничениями типа неравенств. Для решения такой задачи может быть использован метод нелинейного программирования, реализованный в программном комплексе ЯеасЮр.

В качестве математической модели используем упрощенную модель, используя только уравнения, описывающие химические превращения в твердой фазе и концентрацию кислорода, приведенную к единице объема твердой фазы. Уравнения теплообмена между фазами используются с учетом заданного значения температуры твердой фазы, позволяющей рассчитать температуру газовой фазы. Заданное значение температуры твердой фазы является управлением, которое мы находим в процессе решения оптимальной задачи. В качестве начального приближения берем заданный профиль температуры, соответствующий режиму работы Пикалевского завода. Задаем в качестве ограничений верхний и нижний предел температуры на 20% отличающейся от номинальной температуры в каждой зоне. Ограничения различные для всех зон. Решаем задачу нахождения оптимального температурного профиля. На рисунке 9-10 представлены найденные оптимальные профили изменения температуры для обоих образцов шихты.

Для сырьевой смеси при получении цементного клинкера в качестве критерия оптимизации выбираем содержание трехкальцие-вого силиката на выходе из печи. Его концентрация должна быть максимальной.

С.

ал юм. натрия

(/) = ЯГ,-'Г*'/,>•••>/*) ^ тах, Т <Т

ж / тш х / X / тах

(4)

/тах

/

с,

трехкальцсияиката

<атД) = HTi'-'TN'I'-'IN)^™™-' т . <т <т

J. »min J. i 2. /max

где

полная длина печи

1350

О

о 10 о.

£ П5

а.

а>

с

450

(5)

О 50 100 150

Длина, м

Рис.- 9 Температурные профили газовой(2) и твердой(1) фазы при спекании нефелиновой шихты

Рис. 10 Температурные профили газовой (2) и твердой (1) фазы при обжиге сырьевой смеси при получении цементного клинкера

ОБОСНОВАНИЕ ТРЕТЬЕГО ЗАЩИЩАЕМОГО

ПОЛОЖЕНИЯ

При синтезе системы управления всегда стоит задача создания такого управляющего устройства, при котором система удовлетворяла бы заданным требованиям к ее качеству. Использование управляющего устройства, реализующего алгоритм управления по прогнозирующей модели, позволяет предсказывать поведение объекта управления в будущем с учетом всех особенностей: запаздывания, измеряемых и не измеряемых возмущающих воздействий, зашумленности измеряемых параметров, входных и выходных ограничений и т. д.

На структурной схеме (рис. 11) представлен принцип построения системы управления на основе регулятора с прогнозирующей моделью. Регулятор включает в себя прогнозирующую модель и блок оптимизации и работает следующим образом (рис. 12):

1. Оценка. Для того чтобы просчитать следующий шаг регулятору необходима информация, которая включает в себя истинное значение контролируемой переменной ук и все внутренние переменные уш,—,ук+Р, которые влияют на поведение объекта управления в будущем. Чтобы получить эту информацию регулятор использует все прошлые и текущие измерения, и прогнозирующую модель.

Измеряемые возмущающие воздействия

Уставка

Обратная связь

1 Прогнозирую-' | щая модель '

Блок ; оптимизации ;

! Управляющее > Объект

• воздействие управления

Выходы объекта

Шум

Регулятор с прогнозирующей Неизмеряеиые

моделью возмущающие воздействия

Рис. 11. Структурная схема системы управления

2. Оптимизация. Значение задания, измеряемые возмущающие воздействия и ограничения определены для конечной области про-

16

гнозирования. Регулятор вычисляет значения шагов управляющих воздействий в области планирования, которые являются решениями задачи оптимизации с ограничениями.

« Будущее-»

Верхнее ограничение выхода объекта

Уставка ^^^ ...........................

-измеренный выход объекта —- ожидаемый выход объекта Нижнее ограничена выхода объекта

11111 _ Область прогнозирования_ выхода объекта * ||>|111111

Прошлое ■

• Будущее -

Верхнее ограничение выхода объекта

- прошло* упр. воздействие • планируемое упр. воздействие

н

Область планирования — управ. воздействия

Нижнее ограничение выхода объекта

1111111111

■6 -5 -4 -3 -2 -1 к 1 2 3 4 5 6 7 Моменты дискретизации (шаги)

9 10 Ч -в -5 -4 -3 -2 -1 И 1 2 3 4 6 6 7 6 3 10 11

Моменты дискретизации (шат)

Рис. 12. Принцип работы регулятора с прогнозирующей моделью

Прогнозирующая модель. Для прогнозирования и оптимизации в регуляторе используется нелинейная модель, которая состоит из модели объекта управления и модели возмущающих воздействий. При этом необходимо иметь лишь модель объекта управления, модель возмущающих воздействий задается в виде генератора белого шума.

Модель объекта управления представлена в виде линейной стационарной системы и описывается уравнениями:

х(к+1) = Ах(к) + Вии{к) + Вуу(к) + В,с1(к)

У„(к) = Стх(к) + П^(к) + 0,Лк) (4)

где х(к) - пх -мерный вектор состояния объекта; и(к) - пи-мерный вектор управляющих воздействий; \(к) - пу -мерный вектор измеряемых возмущающих воздействий; с1(к) - я,,-мерный вектор не измеряемых возмущающих воздействий; у „(к) - вектор измеренных выходов объекта; уи{к) - вектор неизмеренных выходов объекта. Общий п -мерный выходной вектор у(к), включает в себя векторы ут(к) и уя(к).

Не измеряемые возмущающие воздействия с1(к) моделируются как инвариантная во времени линейная система:

х,{к + \) = Ах,(к) + Вп,{к)

</(*) = СЗД)+ />«,(*) }

Система (5) обусловлена случайным гауссовским шумом лДАг) с нулевым средним и единичной ковариационной матрицей.

Прогнозирующая модель получена при линеаризации нелинейной динамической системы, такой как:

х'=/(х,и^,с!)

при номинальных значениях х = х0, и = и0, v = v0, й - с?0. В уравнениях (6) означает либо производную по времени (непрерывная модель), либо последующий элемент х(к +1) (дискретная модель). Линеаризованная модель имеет следующий вид:

*'= /(х0,1'а, V,,, ¿4) + У,/(дс0, и0, У0, с/0)(х-х0) + Уи/(х0,ми, У0) ¿0) ■ • (м - иа) + V у/(х0 ,"„^и,аг0)(у-у0) + ,и„,у0,</0 )(</-</„);

■ (и - и0) + > мо.. 4>)(у - V«) + УЛхо> "о. ' - 4))-

Матрицы А, В, С, О модели получаются из матриц Якоби, входящих в уравнения (7).

Сравнение качества управления регулятора с прогнозирующей моделью и ПИД - регулятора для трубчатой вращающейся печи На рис. 13 представлен переходный процесс при использовании регулятора с алгоритмом управления по прогнозирующей модели в сравнении с ПИД регулятором при подаче ступенчатого воздействия. Нужно отметить, что длительность переходного процесса и перерегулирование при использовании алгоритма управления по прогнозирующей модели на 5-10 % меньше, чем при ПИД регулировании.

1750 1700 у 1650

°S 1600

P«

р 1550

е, 1500 а

К 1450 t 1400

Н

1350 1300 1250

о 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Время, мин

Рис. 13. Переходный процесс при использовании регулятора с прогнозирующей моделью и ПИД регулятора

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа представляет собой законченную научно-квалификационную работу, в которой содержится новое решение актуальной для металлургической промышленности задачи - оптимальное управление процессом обжига шихты в трубчатой вращающейся печи в производстве глинозема и попутной продукции.

Основные результаты выполненных исследований сводятся к следующему:

1. Для моделирования параметров функционирования трубчатой вращающейся печи в зависимости от возмущающих и корректирующих воздействий используется математическая модель, учитывающая цепную завесу печи, процессы пылеуноса и пылеулавливания. При этом значение относительной ошибки моделирования не превышает 6%, что обеспечивает достаточную точность при моделировании.

2. Созданные алгоритмы управления трубчатой вращающейся печью позволяют повысить эффективность управления на 4050% по величине перерегулирования и на 10-15% по времени стабилизации температуры, с помощью прогнозирующей математической модели, включенной в контур управления процессом спекания не-

i —.......— ......

А

11

j/4

i/ ч

i......!..._...

i

................. .........................i________ _L.„............... . . _____ ______ . „ ___ . -..........

фелиновой шихты.

3. Применение распределенной многоуровневой системы автоматизированного управления обосновано современными требованиями к устойчивости и надежности.

4. Стабилизация температуры в печи подтверждена имитационным моделированием подсистемы управления, что показало работоспособность предложенных алгоритмов управления с использованием прогнозирующей математической модели в контуре регулирования.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

1. Шариков Ю.В. Кинетика химических превращений при спекании шихты в трубчатых вращающихся печах при производстве глинозема / Ю.В. Шариков, О.В. Титов // Записки Горного института, Проблемы рационального природопользования, Санкт-Петербург, 2011. Т.189 с. 324-327.

2. Титов О.В. Математическое моделирование обжига из-вестково-нефелиновой и цементной шихты в трубчатых вращающихся печах // Записки Горного института, Проблемы рационального природопользования, Санкт-Петербург, 2011. Т.189 с. 320-324.

3. Шариков Ю.В. Математическое моделирование обжига известково-нефелиновой шихты в трубчатых вращающихся печах / Ю.В. Шариков, О.В. Титов // Металлург. № 5, 2011, с. 24-26.

4. Titov О. The process of firing the charge in a tube furnace // Challenges and Solutions in Mineral Industry. Frei-berger Forschungsforum. 60. Berg- und Hüttenmännischer Tag Freiber-ger Forschungshefte. 2009. S. 98-101.

РИЦ СПГГУ. 24.05.2011. 3.293 Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

Введение.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОБЖИГА ШИХТЫ ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ.

1.1 Основные характеристики вращающихся печей.

1.2 Температурный режим работы вращающихся печей.

1.3 Движение материала.

1.4 Сжигание газа в турбулентном потоке^.

1.5 Учет пылеуноса и пылевозврата.

1.6 Влияние цепных завес на процессы теплообмена, расчет коэффициента теплообмена с учетом конструкции и расположения цепных завес.

Глава 2. КИНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЖИГА И ОПРЕДЕЛЕНИЕ КИНЕТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ ДЛЯ ШИХТ РАЗЛИЧНОГО

СОСТАВА.

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБЖИГА

ВО ВРАЩАЮЩИХСЯ ТРУБЧАТЫХ ПЕЧАХ.

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ И ТЕМПЕРАТУР В ПЕЧИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ДВУХМЕРНОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОД ЕЛИ:.

Глава 5. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ ХИМИКО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ТРУБЧАТЫХ ВРАЩАЮЩИХСЯ ПЕЧАХ ПРИ ОБЖИГЕ ШИХТЫ.

5.1 Формирование критерия оптимизации.

5.2 Постановка задач управления.

5.3 Синтез системы автоматического управления температурным режимом трубчатой'вращающейся печи.

5.3.1' Структура системы управления.

5.3.2 Принцип работы регулятора с прогнозирующей моделью.

5.3.3 Прогнозирующая’Модель.

5.3.4 Оценка состояния.

5.3.5 Модель шума измерений.

5.3.6 Модель выходных возмущающих воздействий.

5.3.7 Состояние наблюдателя.

5.3.8 Задача оптимизации.

5.3.9 Квадратичное программирование.

5.3.10 Ограничения.

5.3.11 Решение алгоритма управления по прогнозирующей модели.

5.3.12 Алгоритм управления по прогнозирующей модели без ограничений.

5.3.13 Алгоритм управления по прогнозирующей модели с ограничениями

5.3.14 Применение разработанного алгоритма.

5.3.15 Построение системы управления в MATLAB.

5.3.16 Сравнение качества управления.

В мировой алюминиевой промышленности основным сырьем для производства глинозема служат высококачественные бокситы, перерабатываемые по способу Байера. Развитие глиноземного производства в России ориентировано в основном на использование собственной сырьевой базы. Вследствие ограниченных запасов байеровских бокситов на глиноземных комбинатах России широко используется« небокситовое высококремнистое сырье — нефелины. Запасы нефелинов» в России практически неисчерпаемы. Усилиями отечественных ученых были достигнуты огромные результаты по созданию эффективных схем их комплексной переработки, получившие мировое признание. В соответствии^ с разработанной технологией все компоненты сырья без остатка используются для получения глинозема, портландцемента и содопоташной продукции. Благодаря этому, нефелиновое сырье остаётся конкурентноспособным по отношению к бокситовому сырью.

Дальнейшее повышение эффективности комплексной переработки 1 нефелинового сырья*, энергоэффективность процесса в целом, тесно связаны с совершенствованием систем управления процессом переработки, таю как все остальные технологические ресурсы почти исчерпаны. Вклад в развитие и совершенствование алгоритмов управления объектами алюминиевой промышленности внесли специализированные научно-исследовательские и проектные организации, среди них «ВАМИ», «СибВАМИ», «Цветметавтоматика», «Союзцветметавтоматика» и др. Однако до настоящего времени остаются до конца нерешенными и требуют дальнейшего развития вопросы повышения качества управления в условиях отсутствия достаточной информации о параметрах процесса спекания^нефелиновой шихты в трубчатых вращающихся печах. В связи с этим возникает необходимость в разработке высокоэффективной автоматизированной системы управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи, позволяющей вести этот процесс наиболее эффективно.

Работа выполнена в соответствии с госбюджетной тематикой НИР СПГУ по теме 6.30.020. «Разработка систем управления сложными техническими, объектами с использованием математических моделей в контуре управления» (I кв. 2008 - IV кв. 2010 гг.);

Цель работы:

• Повышение качества управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи при получении глинозема; и переработки? отходов путем получения цементного клинкера. .

Основные положения, выносимые на защиту •.

1. Для прогнозирования? условий работы трубчатой вращающейся печи применяемой для спекания нефелинового сырья? следует использовать усовершенствованную математическую модель процесса, учитывающую цепную навеску печи, процессы, пылеуноса и пылеулавливания, позволяющую рассчитать пространственное; распределение концентраций* реагирующих веществ и температур в печи. . . .

2. Для обоснования допустимости применения одномерной стационарной; математической модели трубчатой* вращающейся печи следует проводить, сопоставление результатов моделирования« в одномерной постановке с результатами моделирования в двумерной постановке с применением пакета программ типа Сотзо1 МиШрЫэюз и суперкомпьютера высокой производительности. Было определено оптимальное распределение температуры по длине печи путем решения задачи, оптимизации с применением технологического критерия оптимизации, (степени завершенности процесса) и уравнений связи варьируемых параметров с критерием оптимизации в виде: раз;работанной детальной математической модели процесса спекания.*

3 ^Введение в структуру автоматизированной системы управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся* печи регулятора, реализующего алгоритмы управления по прогнозирующей модели, обеспечивает повышение качества управления по величине перерегулирования, времени переходного процесса и среднеквадратическому отклонению ошибки регулирования по сравнению с обычным ПИД - регулированием.

Методы исследований.

В процессе работы проводились экспериментальные исследования кинетики химических превращений при термической обработке шихты при получении глинозема и цементного клинкера. Эксперименты проводились с использованием'установки синхронного термического анализа* (TG DSC)STA-429 фирмы NETZSCH с получением двух экспериментальных откликов: изменения массы образца и скорости поглощения (выделения тепла) в процессе преобразования шихты различного состава < в алюминат натрия и компоненты клинкера при нагреве образца в ячейке с заданнной скоростью. Проводился также рентгенофазовый анализ образцов шихты с использованием рентгеновского дифрактрометра XRD -6000 (Shimadzu).

Для математического моделирования протекающих в трубчатой вращающейся печи процессов, построения модели системы управления, обработки данных использовались современные компьютерные пакеты моделирования ReactOp, MATLAB, COMSOL, SOLIDWORKS.

Научная новизна

1.Показано, что одномерная- и двухмерная, математические модели, учитывающие цепную завесу печи, процессы пылеуноса и пылеулавливания, позволяют с высокой степенью достоверности’ описать тепло-массообменные процессы в объеме, распределение концентраций реагирующих веществ, получить температурный профиль печи.

2.Установлено, что включение регулятора, реализующего алгоритмы управления по прогнозирующей модели, в систему автоматического управления обеспечивает преимущество перед классическим ПИД регулированием за счет меньшей длительности переходного процесса и величины перерегулирования.

Практическая значимость

1. Разработана структура многоуровневой системы, автоматизированного управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи, использующая полученную математическую модель в качестве программного блока, который предсказывает поведение системы, что позволяет осуществлять адаптивное управление.

2. Установлено, что применение^ распределенной* многоуровневой системы автоматизированного управления процессом спекания нефелиновой шихты в трубчатой вращающейся печи позволяет повысить надежность и устойчивость системы в целом.

3. Научные результаты работы используются в учебном процессе химикометаллургического факультета СПГУ для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств».

Достоверность результатов работы.

Приводимые результаты, выводы и рекомендации обоснованы, путем сопоставления» результатов численных расчетов, лабораторных анализов, экспериментальных и производственных данных.' Эффективность предложенных мероприятий подтверждена в* ходе опытно-промышленных испытаний и по итогам внедрения.

Апробация работы.

Содержание и основные положения диссертации докладывались, и обсуждались: на международной научной специализированной конференции в Германии в г. Фрайберг в 2009 г.; на научной конференции студентов и молодых ученых в СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова в 2008г.; научных семинарах кафедры А11111 СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова 2008-2010 г.г.; на научно-технических советах по работе с аспирантами СПГГИ (ТУ) им. Г. В. Плеханова 2008-2010 г.г.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы, в 4 статьях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения,

Основные результаты выполненных исследований сводятся к следующему:

1. Для моделирования параметров функционирования трубчатой вращающейся печи в зависимости от возмущающих и корректирующих воздействий используется математическая модель, учитывающая цепную завесу печи, процессы пылеуноса и пылеулавливания. При этом значение относительной ошибки моделирования не превышает 6%, что обеспечивает достаточную точность при моделировании.

2. Созданные алгоритмы управления трубчатой вращающейся печью позволяют повысить эффективность управления на 40-50% по величине перерегулирования и на 10-15% по времени стабилизации температуры, с помощью прогнозирующей математической модели, включенной в контур управления процессом спекания нефелиновой шихты.

3. Применение распределенной многоуровневой системы автоматизированного управления обосновано современными требованиями к устойчивости и надежности.

4. Стабилизация температуры в печи подтверждена имитационным моделированием подсистемы управления, что показало работоспособность предложенных алгоритмов управления с использованием прогнозирующей математической модели в контуре регулирования.

Заключение

Диссертационная работа представляет собой законченную научноквалификационную работу, в которой содержится новое решение актуальной для металлургической промышленности задачи - оптимальное управление процессом обжига шихты в трубчатой вращающейся печи в производстве глинозема и попутной продукции.

1. Steffen; W. Hydrogen energy from coupled waste gasification and cementproduction a thermochemical concept study / W. Steffen, S. Hamel and W. Krumm // International Journal of Hydrogen Energy. — 2006. — Vol. 31. — Issue12. P. 1674-1689. .

2. Brimacombe J.K, Watbmison Л.Р. Heat transfer ini Direct-Fired Rotary kiln: III

3. Heat Flow Results and their Interpretation. Metallurgical Transaction. B, 1978 Vol, № 66 p. 209-218 ,

4. U. Kaantee, R. Zevenhoven, R. Backman, M. Hupa. Cement manufacturing using alternative fuels and the advantages of process modeling// Fuel Processing Technology №85. 2004 r. P. 293-301

5. Сизяков В.М., Шморгуненко Н.С. Научно-технический прогресс в производстве глинозема//Цветные металлы. М. 1981. №8, С.43-45. .

6. Мальц Н.С., Сизяков В.М., Шморгуненко Н.С. Новое о взаимодействиидвухкальциевого силиката с алюминатными растворами // Travo. 1974. №11.1. С.79-88. , .

7. Сизяков В.М., Яшунин П.В., Алексеев А.И. Повышение качества белитового шлама при комплексной переработке нефелинов // Цветная металлургия. 1980. №13. С.24-26.

8. Сизяков В.М. Диссертация доктора техн. Наук // Ленинград : ЛГИ им. Г.В.

9. Плеханова. 1983. . . ' . .

10. Сизяков В:М., Насыров Г.З. Эффективные способы комплексной-переработки небокситового алюминиевого сырья на глиноземные и попутные продукты// Цветные метал л ы. 2001. №12: С.63-68.

11. Фолио А. Теплопередача во вращающейся печи. Л.: Гипроцемент, 1957.

12. Ю.Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности. Л.,.1968.

13. П.Екимов В.А., Ходоров Е.И. / Исследование степени равномерности температуры материала на открытой, поверхности слоя во- вращающейся;печи. // Производство глинозема. Труды ВАМИ. Л.:

14. ВАМИ, 1974. Вып. 88. с. 58-71.

15. Кауфман Б.Н. Теплопроводность строительных материалов. М.: Госстройиздат, 1965.

16. Лыков A.B.//Инженерно-физический журнал, 1960, № 10. с. 88-93.

17. Екимов В.А., Абрамов В.Я., Сидорова Э.В. // Вращающиеся; печи для; спекания нефелиновых шихт. ЦНИИНцветмет, 1963. с. 35-44.15 .Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. Физматгиз; 1962.

18. Срибнер Н.Г. Анализ движения сыпучих материалов во вращающихся барабанах / Химическая промышленность, №4, 1979. с: 232-235.

19. Ходоров Е. И., Екимов В. А., Лимонов Б; С. / Исследование длительностипребывания материала: на открытой поверхности слоя во вращающейся печи . // Производство глинозема. Труды ВАМИ. Л.: ВАМИ, 1974. Вып. 88. с. 4857. . • ; ■. .

20. Ходоров Е.И. Печи цементной промышленности. Л., 1968.

21. Ходоров Е.И. Движение материала во вращающихся печах. Промсгройиздат,1957. ' • :

22. Клейн F.K. Строительная механика сыпычих тел. М.: Госстройиздат, 1956.

23. Барановский В.В., Екимов В.А. / Изучение процесса движения материала во■, (вращающейся; печи спекания глиноземного: производства // Цветные металлы, 1962, № 6.

24. Линчевский В.П. Топливо и его сжигание. М.: Металлургия; 1959. — 400 с. 231Вулис Л:А., Ярин Л:П; Аэродинамика факела. Л.Энергия, 19781- 216 с.

25. Абрамович Г.Н. Теория турбулентных струй. М.: Физматгиз, 1960. 715 с.

26. Вулис Л.А., Кашкаров В.П. Теория струй вязкой жидкости; М.: Наука, 1965. -429 с.

27. Гиневский A.C. Теория турбулентных струй и следов. М:: Машиностроение; 1969.-398 с.

28. Госмен А.Д., Пан В;М., Ранчел А.К. Численные методыисследования течения вязкой жидкости. М:: Мир; 1972. — 320 с.

29. Гаусорн В., Уиддел Д., Хотел Г. Смешение и: горение в турбулентныхразовых струях. — В< кн.: Вопросы горения. Т. 1. М.: Изд-во иностр- лит., 1953. с. 146-193. !

30. Вулис Л:А. Об эффективном; управлении распространением свободной .турбулентной? струи / Л.А. Вулис, Ю;И; Михасенко; В:И1Хитриков // Механикажидкостшшгаз^.1966. Жб^С. Ь73-Г781 .

31. Кузнецов О.А., Ярин Л.П. Исследование влияния низкочастотных пульсаций на аэродинамику газового/факела. В кн.: Теория и практика сжигания газа. Вып. 5. Л.: Недра, 1972. с. 53-56.

32. Данциг С.Я. Пивоваров. В.В; . Нефелиновые . породы комплексное; алюминиевое сырье : монография / Данциг С.Я., Андреева Е.Д., Пивоваров В.В. .и др//М. : Недра, 1988: - 192 с.,

33. Сизяков В.М., Шморгуненко Н.С. Научно-технический прогресс в производстве глинозема // Цветные металлы. М: 1981. №8, 0.43-45.

34. Лайнер А.И;, Еремин Н.И:,, Лайнер Ю.А., Певзнер; И З. Производство:глинозема//М., Металлургия, 1978г., 344с. '

35. Влодавец, Н.И. Сборник “Нерудные материалы” //

36. Ленинград : Академия Наук СССР, 1929, Т. IV, стр. 56-66.

37. Влодавец, Н:И. Сборник “Хибинские апатиты” // Ленинград' : Госниитехиздат, 1931 г., Т. II, стр. 69-79.

38. Влодавец Н.И. // Доклады Акад.Наук СССР, 1931, стр. 127-130.

39. Сборник “Хибинские апатиты”. 1932 г., Т. IV, стр. 47-97.

40. Строков Ф.Н., и др. Труды ГИПХ. 29. 1936, стр. 13-26.

41. Мазель, В.А. К вопросу о рациональном составе алюминатного' спека« // Труды научно-исследовательского института легких металлов "НИИСАЛЮМИНИЙ", 1932'г., стр. 37.

42. Мазель, В.А. Предварительные опыты по совместному спеканию бокситов с нефелинами // Труды научно-исследовательского института легких металлов "НИИСАЛЮМИНИЙ", 1933 г., Т. 3, стр. 51-59.

43. Строков Ф.Н., и др.' Труды ГИПХ. 29. 1936, стр. 183-185.

44. Друцкая, Г.В., и'др. Отчет ВАМИ по теме 34Я 1-457 // Лениград : ВАМИ. Отчет ВАМИ. 1949.

45. Друцкая, Г.В. и др. Отчет ВАМИ по теме 272/1, часть 5 // Лениград : ВАМИ. Отчет ВАМИ. стр. 1-40.

46. Мазель, В.А. и др. Краткий отчет по технологическому обследованию печей спекания ВАЗ. // Лениград : ВАМИ. Отчет ВАМИ. 1950. стр. 1-28.

47. Отчет ВАМИ по теме 25 // Лениград : ВАМИ: 1951. стр. 1-18.

48. Отчет ВАМИ по теме 25 // Лениград : ВАМИ. 1952. стр. Г-47.50:Канцеленбоген П.Д., Крочесвский-Н.А., Смирнов М.Н. // Цветные металлы, 1957, №4, стр. 37-43.

49. Талмуд И.Л. //Биллютень ЦНИИЦМ, 1957, №8, стр. 30-36.

50. Мазель, В.А. // Труды ВАМИ. Ленинград. 1953. №34. С. 14-23.

51. Теория цемента / Под ред. А. А. Пащенко. — Киев: Будівельник, 1991. — 168 с

52. Н:И.Ерёмин, А.Н.Наумчик, В.Г.Казаков ’’Процессы и аппараты глинозёмного производства М.: Металлургия, 1980’

53. Шариков Ю.В. Моделирование процессов в металлургии/

54. Ю.В.Шариков, Н.В. Данилова, B.C. Зуев.СПб,СПГГИ,2007,81 с

55. Власов К. П., Теория автоматического управления, учебное пособие: -Харьков: Гуманитарный центр, 2006 531 с.

56. Страшинин Е. Э., Основы теории автоматического управления, 4.1линейные непрерывные системы управления, учебное пособие:

57. Екатеринбург: УГТУ, 2000 217 с.

58. Лазарева Т. Я., Мартемьянов Ю. Ф., Основы^ теории* автоматического управления, учебное пособие, 2-е изд., перераб. и доп.: Тамбов: ТГТУ, 2004 -352 с.

59. Александров А. Г., Артемьев В. М., Афанасьев В. Н-., Ашимов.А. А. и др., Справочник по теории автоматического управления, под ред. Красовского А. А.: М.: Наука, 1987 - 712 с.

60. Юревич Е. И.', Теория автоматического управления, учебное пособие: -СПб.: БХВ, 2007-326 с.

61. Пупков К. А., Егупов Н*. Д., Баркин А. И., Воронов Е. М., Методы классической и современной теории автоматического управления; учебник, Т.4, 2-е изд., перераб. и доп.: М.: МГТУ, 2004 - 744 с.

62. Васильев Ф. П., Методы оптимизации: М.: Факториал Пресс, 2002 - 824 с.

63. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М., Практическая оптимизация, пер. с англ.: -М.: Мир, 1985 — 509 с.

64. Громов Ю: Ю., Земской Н. А., Лагутин*А. В., Иванова О. Г., Тютюнник В. М., Специальные разделы теории управления. Оптимальное управление динамическими системами, учебное пособие: Тамбов: ТГТУ, 2004 - 108 с.

65. Ким Д. П., Теория автоматического управления, Т.1, Линейные системы: -М.: Физматлит, 2003 288 с.

66. Ким Д. П., Теория автоматического управления, Т. 2. Многомерные, нелинейные, оптимальные и адаптивные системы, учебное пособие: М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004 - 463 с.

67. Андрющенко В. A., Теория систем автоматическогоуправления, учебное пособие: Л:: ЛГУ, 1990 - 256 с.

68. Jay С. Hsu, Andrew U. Meyer, Modem control’principles and applications: -New-York: McGraw-hill book company, 1972 544 c.

69. Бесекерский В. A., Попов Е. П., Теория систем автоматического управления: СПб: Профессия, 2003 - 752 с.70; Доронин С. В.,. Теория автоматического управления и регулирования, учебное пособие: Хабаровск: ДВГУПС, 2005 - 127 с.

70. Солодовиков В. В., Теория автоматического управления техническими системами, учебное пособие: М.: МГТУ, 1993 - 492 с.

71. Цыпкин Я: 3., Основы теории автоматических систем: М;, Наука, 1977 -560 с.

72. Рощин. А. В., Основы теории автоматического управления, учебное пособие, 2-е ИЗД;, стер- М:: МГУПИ, 2007 - 100 с.

73. Лукас В. А1., Теория управления техническими системами, учебный' курс для вузов, 3-є изд., перераб. и доп.: Екатеринбург: УГГГА, 2002 - 675 с.

74. Alberto Bemporad, Manfred Morari, N. Lawrence Ricker, Model predictive control; Math Works, 2010 205 с.

75. Брюханов В. H., Косов М. Г., Протопопов С. П., Соломенцев Ю. М.,

76. Теория автоматического управления, 3-є изд., стер.: М.: Высшая школа, 2000 - 270 с. .

77. Филлипс Ч., Харбор Р., Системы управления с обратной связью: М.:: Лаборатория ¡Базовых Знаний, 200Ъ - 616 с.

78. Заболотнов Ю. М., Оптимальное управление непрерывными динамическими системами: Самара: СГАУ, 2005 -129 с.79: Черноруцкий И: Г., Методы оптимизации в теории управления, учебное пособие::- СПб.: Питер, 2004 256 с.

79. Reklaitis G: V., Ravindan A., Ragsdell K. M., Engineering Optimization. Method and Applications;, P.l: NewYork: Wiley-Interscience, 1983 -350 c.

80. Reklaitis G. V., Ravindan A., Ragsdell К. М., Engineering

81. Optimization. Method and Applications, P.2: NewYork: Wiley-Interscience, 1983 - 320 c.

82. А. А. Гальнбек, JI.M. Шалыгин, Ю.Б. Шмонин „Расчётыпирометаллургических процессов и аппаратуры цветной металлургии”: Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1990'

83. Классен, В:К. Совершенствование методов испытаний и оптимизации режима работы вращающихся* печей / В.К. Классен, И.Н. Борисов, А.Н. Классен // Тр. НИИЦемента. 1985. — № 88. - С. 97—118.

84. Борисов, И.Н. Некоторые особенности поведения шламов на цепях при высушивании / И.Н. Борисов, Л.С. Дурнева // Цемент и его применение. — 2002.-№5. С. 26-28.

85. Борисов, И.Н. Пути повышения эффективности работы цепных завес вращающихся печей / И.Н. Борисов // Цемент и его применение. 2003. — №1. З.-С. 17-20

86. Ходоров Е.И., Вольперт М.Е., Тимофеев Г.А. / Исследование процесса пылеуноса на модели вращающейся печи // Производство глинозема. Труды ВАМИ. Л.: ВАМИ, 1974. Выт 88. с. 72-82'.

87. Клейн Г.К. Строительная механика сыпычих тел. М.: Госстройиздат, 1956.

88. Срибнер Н.Г. Унос сыпучих материалов из вращающихся барабанов / Химическая промышленность, №11, 1978. с. 861-864.

89. Ходоров Е.И., Вольперт М.Е., Тимофеев Г.А. Труды. ВАМИ, 1974, №88; с. 72.

90. Ходоров Е.И., Стрелкова Е.Н. Вращающиеся печи- спекания глиноземного производства. ЦИИНцветмет, 1962. вып. 1, с: 4-16.

91. Красовский А. А., Статистическая, теория переходных процессов в системах управления: М., Наука, 1968 - 240 с.

92. Симановский А. Ю., Типы регуляторов, методика настройки регуляторов, инструкция: Ивано-Франковск: html-формат, 2004 - 63 с.118холодильника)function sys,xO,str,ts. = sfunmy2(t,x,u,flag,Nt,TbO)

93. SFUNDSC2 Example unit delay М-File S-fimction % The M-file S-fimction is an exaple of how to implement a unit % delay.

94. Handle discrete state updates, sample time hits, and major time step % requirements.end mdlUpdate %0/0===========mdlOutputs

95. Return the output vector for the S-function0/0=============function sys = mdlOutputs(t,x,u,Nt,TbO)в нуле инициализация if t = 0; dp = u(4) rokl = 1650;

96. Hb = u(2)./(rokl.*4.*u(3)); for i = 1 : Nt;1. H(i) = Hb;1. Tb(i)= TbO;rw(i)=row(dp,Tb(i),H(i));end;assignin('base','H',H); assignin('base','Tb',Tb); assignin('baseVrw',rw); for ix = 1 :Nt;1. Tb = evalin('base','Tb');

97. H = evalin('baseVH'); rw = evalin('base','rw');dp u(4);for i=l :Nt;rw(i) =ro w(dp,Tb(i),H(i)); end;tbout = tbix(Tb,rw,H,Nt,TbO); proiz = dtc(tbout,Tb,rw,H,Nt,TbO); SampleTime = evalin('baseVSampleTime');

98. Tb = Tb SampleTime.*proiz;assignin('baseVtbout',tbout); tccp=tvtor(tbout,rw,Nt);zrasx=rasx(rw,Nt);сдвиг вправо for i = Nt: -1 : 2;1. Tb(i) = Tb(i-l);1. H(i) = H(i-l);end;

99. Tb(l) = u(l); rokl = 1650;

100. Hb = u(2) ./(rokl. * 4. * u(3)); H(l) = Hb;assignin('base',Tb',Tb);assignin('baseVH',H);assignin('base','rw',rw);

101. SampleTime = evalin('baseVSampleTime');x(l) = Tb(Nt);% ткл вых x(2) = H(Nt);x(3) = tccp; % вторич воздуха x(4) = zrasx; %расход воздуха sys x;end;end;сдвиг вправо1. Tb = evalin('base','Tb');

102. H = evalin('baseVH'); rw = evalin('baseVrw');dp = u(4); for i=l :Nt;rw(i) =row(dp,Tb(i),H(i)); end;tbout = tbix(Tb,rw,H,Nt,TbO); proiz = dtc(tbout,Tb,rw,H,Nt,TbO); SampleTime = evalin('base','SampleTime');

103. Tb = Tb SampleTime.*proiz;assignin('baseVtbout',tbout); tccp=tvtor(tbout,rw,Nt); zrasx=rasx(rw,Nt);сдвиг вправо for i = Nt: -1 : 2;1. Tb(i) = Tb(i-l);1. H(i) = H(i-l);end;

104. Tb(l) = u(l); rokl = 1650;

105. Hb = u(2)./(rokl.*4.*u(3)); H(l) = Hb;assignin('base','Tb',Tb); assignin('base','H',H); assignin('base' ,'rw',rw);

106. SampleTime = evalin('base','SampleTime');x(l) = Tb(Nt);% ткл вых x(2) = H(Nt);x(3) = tccp; % вторич воздуха x(4) = zrasx; %расход воздухаsys = x; ,end mdlOutputs %function sys=mdlGetT imeOfNext V arHit(t,x,u,Nt)sampletime = sampleTime;

107. SampleTime = evalin('baseVSampleTime'); dx = evalin('baseVdx');

108. SampleTime = dx./(u(3)) ; % Example, set the next hit to be one second later.assignin('baseVSampleTime',SampleTime); sys = t + 9* SampleTime;

109. Вычисление температуры газа на выходе function mean=tbix(tca,rwa,Hh,Nt,TbO);

110. TbO = TbO + 273; kil = 22.434; ki2 = 30.358e-3; kml = 2.394e-8; km2 = 8.966e-ll; kmu = 1.497e-6;кс = 4677; klam = 1.199е-3; d = 1.6е-3; dbig = 0.0031181; tea = tea + 273;

111. A = 4*0.13*klam/(0.2*(d.A(5/3))*(kmu.A(l/3))); for i= 1 :Nt;1. A1 = A / (rwa(i).A(2/3));

112. В = kil *kc/(tca(i)) + kil + ki2*kc + tca(i)*ki2; ■tbi(i) = tca(i) (tca(i) - TbO)*exp(-Al*Hh(i)/B); end;tbi = tbi 273; mean = tbi;

113. Вычисление температуры через время dt для клинкера function mean=dtc(tboz, tea, rwa,Hh,Nt,TbO); d = 1.6e-3;kc = 4677; cc = 0.96*1000; dbig = 0.0031181; rokl = 1650;

114. TbO = TbO + 273; tea = tea+ 273; tboz = tboz + 273; for i = 1 :Nt;proiz(i) = d*d*rwa(i)*0.2*((tboz(i)+kc)*tboz(i)-(Tb0 + kc)*TbO)/(rokl*cc*(dbig*dbig-d*d)*Hh(i)); end;mean = proiz;

115. Nd = 4*4*1.77/(pi*dbig*dbig); mean = 0; for i = 1 :Nt;mean = mean + (0.25*pi*d*d)*rw(i)*dx*4/(0.25*pi*dbig*dbig* 1.293); end;