автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Применение цифровых систем с переменной структурой для энергосберегающих САУ

На правах рукописи

МАСЛОВА НАТАЛИЯ ВАСИЛЬЕВНА

ПРИМЕНЕНИЕ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ С ПЕРЕМЕННОЙ

СТРУКТУРОЙ ДЛЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ САУ (на примере отделения каталитической очистки производства неконцентрированной азотной кислоты )

05.13.06 —Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (химическая технология)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2004

Работа выполнена на кафедре «Автоматизация производственных процессов» Новомосковского института (филиала) Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева.

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Пророков А.Е. Вент Д. П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ЕгоровА. Ф.

кандидат технических наук Межеедов Д.Е.

Ведущая организация - ОАО Новомосковская акционерная компания «Азот».

Защита состоится_¡24 июня_2004 года

в 14-00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.204.03

в РХТУ им. Д.И. Менделеева в ауд._по адресу:

125190, Москва А-47, Миусская пл., д.9.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре РХТУ им. Д.И. Менделеева.

/О

Автореферат разослан

2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

БОБРОВД.А.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. В настоящее время одним из важнейших направлений повышения эффективности современных химических производств является перевод их на ресурсо- и энергосберегающие пути развития. Необходимым условием этого является их термодинамический анализ, который позволяет определить источники энергетических потерь и сделать правильный выбор путей их устранения. Для этого целесообразно применить эксергетический метод термодинамического анализа, который дает наиболее точные и полные оценки энергопользования.

При решении задач, связанных с экономией толивно-энергетических ресурсов (ТЭР), большое значение приобретают мероприятия, направленные на охрану окружающей среды. В Федеральном законе «Об энергосбережении» сказано, что «...эффективное использование энергетических ресурсов - это достижение экономически оправданной эффективности использования энергетических ресурсов при существующем уровне развития техники и технологий и соблюдение требований к охране окружающей среды».

Для производства неконцентрированной азотной кислоты комплексная проблема экономии ТЭР и охраны атмосферного воздуха от вредных выбросов может быть решена за счет повышения стабильности работы узла каталитической очистки, которая определяется качеством регулирования технологических параметров этого узла.

Опыт эксплуатации агрегата, работающего под давлением 0.716 МПа, показал, что существующие инерционности в аппаратах не позволяют достаточно эффективно управлять температурным режимом узла каталитической очистки с использованием линейных законов регулирования. Это приводит к значительному расходованию ТЭР на процессы управления, дополнительному расходованию сжатого воздуха на охлаждение горячих очищенных газов перед лопатками турбины ГГТ-3, нестабильному режиму работы самого газотурбинного агрегата и, как следствие, происходит снижение выхода целевого продукта, ухудшается качество очистки хвостовых газов.

В этой связи задача проектирования высококачественной системы управления температурным режимом узла каталитической очистки с использованием нелинейных законов регулирования на основе критериев энергосбережения и экологической безопасности является актуальной.

Цель работы заключается в исследовании возможности улучшения качества регулирования за счет введения избыточного количества управляющих воздействий и создании алгоритмов и программ автоматизированного проектирования систем автоматического регулирования по энерго-экологическому критерию качества, содержащих в своем контуре управления цифровой регулятор, реализующий законы теории систем с переменной структурой.

Предмет исследования: узел каталитической очистки производства неконцентрированной азотной кислоты как объект управления, для которого

проведен анализ статических

дополнительных каналов управления, рассмотрен эксергетический баланс и выявлены «узкие места», для которых возможно создание энергосберегающих систем автоматического управления (ЭСАУ).

В связи с поставленной целью и предметом исследования в данной работе решались следующие задачи:

1. Разработка математической модели статики производства неконцентрированной азотной кислоты и анализ ее с целью выявления избыточных управляющих воздействий.

2. Построение и анализ эксергетического баланса агрегата неконцентрированной азотной кислоты; определение «узких мест», т.е. таких, где происходят наибольшие потери эксергии, и выявление возможности создания ЭСАУ.

3. Разработка методики выбора оптимального управления в одноконтурной цифровой системе с переменной структурой (ЦСПС), работающей в квазискользящем режиме

4. Разработка методики расчета энергосберегающих САУ по энергоэкологическому критерию.

5. Разработка алгоритма и составление программы построения ЦСПС с двумя управляющими воздействиями.

6. Расчет ЭСАУ отделения каталитической очистки. В работе защищается:

• математическая модель узла каталитической очистки производства неконцентрированной азотной кислоты;

• методика создания энергосберегающих САУ, обладающих избыточностью в управлении;

• структура энергосберегающей САУ узла каталитической очистки агрегата неконцентрированной азотной кислоты, рассчитанной по энергоэкологическому критерию;

• методика проектирования цифровых систем с переменной структурой, работающих в квазискользящем режиме;

• алгоритмы и программы, реализующие построение ЭСАУ узла каталитической очистки агрегата неконцентрированной азотной кислоты. Научная новизна. Обоснована возможность построения эффективных

систем автоматического регулирования для решения задач энергосбережения в химической технологии.

Получено математическое описание энерготехнологических процессов агрегата неконцентрированной азотной кислоты для целей эксергетического анализа технологической схемы.

На основе результатов эксергетического анализа обоснована целесообразность создания энергосберегающей системы управления температурой на выходе реактора каталитической очистки, использующей два управляющих воздействия: подачу природного газа в реактор и добавочного воздуха на абсорбцию в заданном соотношении, а также подачу природного газа в камеру сгорания реактора.

Предложен энерго-экологический критерий качества. Проведен анализ структурных схем систем регулирования с переменной структурой с двумя управляющими воздействиями и разработаны методики проектирования по энерго-экологическому критерию качества.

Разработаны методики и алгоритмы автоматизированного проектирования цифровых систем с переменной структурой с двумя управляющими воздействиями по динамическому и энерго-экологическому критериям качества.

Практическая ценность. На основе теоретических разработок рассчитаны два варианта энергосберегающих систем управления температурным режимом узла каталитической очистки с цифровым регулятором с переменной структурой в контуре управления для цеха слабой азотной кислоты НАК «Азот», разработан пакет прикладных программ расчета и анализа энергосберегающих ЦСПС.

Достоверность полученных научных результатов, выводов и практических рекомендаций подтверждается теоретическими выкладками, доказательствами, инженерными расчетами, результатами практического использования предложенных алгоритмов и программ для расчета настроек цифрового регулятора. Возможность использования цифровых СПС подтверждена приведенными показателями качества, определенными по графикам переходных процессов, полученным расчетным путем.

Методика исследования базируется на методах анализа и синтеза цифровых систем с переменной структурой. Для оценки и нормирования расхода энергоресурсов использован эксергетический метод термодинамического анализа.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы были представлены на 14 и 15 Международных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ): г. Смоленск, 2001 г., г. Тамбов, 2002 г.; на 23 и 24 научно-технических конференциях Новомосковского института РХТУ им. Д.И.Менделеева (2002,2003 г.г.).

Реализация результатов. Разработанный пакет прикладных программ передан для использования при проектировании энергосберегающей системы управления температурным режимом узла каталитической очистки с цифровым регулятором с переменной структурой в контуре управления для цеха слабой азотной кислоты НАК «Азот».

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 печатных работ: 5 статей и 4 тезисов докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 200 страницах и состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографического списка (187 наименований) и приложения. Работа содержит 50 рисунков и 8 таблиц.

Содержание работы

Во введении содержится обоснование актуальности диссертационной работы, ее научной новизны и практической ценности. Здесь же ставится цель, и формулируются основные задачи работы. Приводится структура

диссертации и краткое содержание ее глав. Называются основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дается обзор литературы по вопросу энергосбережения в химической промышленности и сделан вывод о том, что разработка и внедрение энергосберегающих САУ (ЭСАУ) является одним из главных направлений экономии ТЭР в химических производствах. Также показана безальтернативность энергосбережения для подъема российской экономики и рассмотрены пути реализации методов энергосбережения.

Приоритетными направлениями энергосбережения являются:

1. Разработка и создание энергосберегающих технологий, позволяющих обеспечить производство тех же продуктов при меньших минимальных затратах энергоносителей.

2. Совершенствование и оптимизация теплотехнологической (энерготехнологической) схемы.

3. Создание энергосберегающего теплотехнологического оборудования.

4. Использование вторичных энергоресурсов (ВЭР) всех видов.

5. Создание энергосберегающих схем и оборудования для централизованных и внутрипроизводственных преобразований энергоносителей.

6. Создание энергосберегающих систем автоматического управления.

Все мероприятия по экономии энергоресурсов можно разбить на две большие группы: внедрение новых энергосберегающих технологий и технических решений и проведение энергосберегающих мероприятий на действующих производствах.

Промышленное получение слабой азотной кислоты является характерным примером производства, где получение целевого химического продукта сопровождается выделением большого количества теплоты на разных температурных уровнях, преобразованием различных форм энергии, выработанной паром для внешнего потребителя, потреблением энергоресурсов со стороны. Естественно, что вопросы совершенствования существующих технологий и разработка новых технологических решений не могут рассматриваться без учета энергетического процесса.

Анализ специфических свойств химико-технологических процессов позволяет сделать вывод, что управление протеканием этих процессов в условиях реального производства может обладать различной эффективностью с точки зрения использования ТЭР. Эффективность функционирования химико-технологической системы (ХТС) обычно оценивается с помощью критерия эффективности, в выражение которого практически всегда входят управляемые и управляющие координаты

/ = ф(у,й,£>), (1)

где соответственно, векторы управляемых и управляющих

координат ХТС, Б - параметры, влияющие на эффективность работы ХТС.

В случае ЭСАУ критерий (1) должен совокупно отражать свойства асимптотической устойчивости системы, динамическое качество управления и степень энергосбережения. Задача поиска оптимального управления по

критерию для общего случая трудно разрешима алгоритмически. Целесообразно произвести ее декомпозицию на две иерархически соподчиненные подзадачи: определение оптимального закона управления динамическими режимами ХТС на основе линеаризованной в окрестностях рабочих точек математической модели объекта управления и последующая коррекция закона управления по критерию энергосбережения.

Отдельные технологические узлы ХТС, использующие внешнюю энергию и (или) производящие ВЭР, построены обычно следующим образом (рис. 1).

Рис. 1. Общий вид технологического узла ХТС с подводом и отводом энергии 01 - поток i -го вида энергии, подводимой к узлу ХТС; Ну- ноток -го вида энергии, отводимой от узла; у - управляемая переменная;

- вектор внешних возмущений.

Задача оптимизации процесса энергетических преобразований в рассматриваемом узле может выглядеть, например, как

при ограничениях на эти же потоки с точки зрения производственных и технических возможностей.

Спецификой таких узлов является то, что в химической технологии часто можно найти не одну, а несколько управляющих координат, воздействующих на одну и ту же управляемую переменную. Отсюда возникает возможность выбора той или иной управляющей координаты для организации САУ. Но в любом случае в типовой структуре САУ для управления какой-либо переменной у используется только одна управляющая координата (обычно лучшая по динамическим показателям). Управляющие координаты и Нц можно условно назвать динамически эффективными, т.е. позволяющими на их основе построить динамически эффективные САУ. Однако использованные в САУ управляющие координаты и могут быть далеко не лучшими с точки зрения критерия эффективности (1), т.е. с точки зрения энергосбережения. Решить задачу энергосбережения возможно с помощью применения многоконтурных САУ, использующих для целей стабилизации одной переменной у(() одновременно несколько управляющих координат.

Типовая структурная схема такой САУ показана на рис. 2. Аналогично понятию динамически эффективной управляющей координаты (в данном случае ) введено понятие энергоэффективных управляющих координат, позволяющих существенно воздействовать на критерий энергосбережения ( и т.д.).

Рис. 2. Структурная схема энергосберегающей САУ в общем виде - управляющие координаты;

,РИ - регуляторы в контурах с соответствующими

управляющими координатами.

Анализ некоторых технологических процессов химических производств (в частности, каталитическая очистка хвостовых газов агрегата неконцентрированной азотной кислоты) позволил сделать вывод о том, что в нем существует, по крайней мере, два конкурирующих между собой управляющих воздействия, одновременное использование которых позволяет экономить энергоресурсы с помощью создания ЭСАУ.

Во второй главе сделан анализ статических и динамических характеристик отделения каталитической очистки производства неконцентрированной азотной кислоты. Поскольку все стадии производства слабой азотной кислоты относятся к типовым процессам химической технологии, технологическая схема агрегата представлена в виде операторной (рис. 3).

Как видно из рисунка все технологические операторы могут быть объединены в следующие группы:

• операторы сжатия и расширения (поз.1,3,21);

• операторы теплообмена (поз. 2,5,10,11,15);

• операторы смешения (поз. 6,13,17,18,20,24);

• операторы химических превращений (поз. 7, 9,12,14,16,19,25);

• операторы утилизации тепла (поз. 8,22).

Для расчета всей технологической схемы составлена программа, которая состоит их подпрограмм-модулей для расчета отдельных групп аппаратов. Расчет позволил получить и проанализировать статические характеристики по каналам расход природного газа в камеру сгорания — температура выхода реактора (рис. 4) и расход добавочного воздуха и природного газа в соотношении = 0,56 — температура выхода реактора (рис. 5).

Рис. 3. Операторная схема агрегата азотной кислоты I - ПТ-3; II - холодильник-конденсатор, III - абсорбционная колонна; IV - каталитическая очистка; В3-воздух; В - вода; ОВ - оборотная вода; ГЛ - газообразный аммиак; ABC - аммиачно-воздушная смесь; НГ - нитрозный газ; ПВ - питательная вода; П16 - пар давлением 16 ата; АК - азотная кислота; КСП - конденсат сокового пара; ПГ - природный газ; ТГ - топочный газ; ХГ - хвостовые газы; ОГ - очищенные газы.

«4» 6*0 6М 100 m НО 1M7IS »00

Рис. 4. Изменение температуры выхода реактора при подаче природного газа в камеру сгорания реактора

Рис. 5. Изменение температуры выхода реактора при подаче добавочного воздуха в колонну абсорбции и природного газа в

реактор в соотношении 0,56.

Основные выводы, которые сделаны из анализа этих характеристик, заключаются в следующем. При воздействии на температуру выхода реактора подачей топливной смеси расходуется меньше природного газа, т.к.

статическая характеристика по этому каналу имеет более крутой наклон, чем статическая характеристика второго канала (для сравнения линии 3 и 3' рис.4).

Кроме этого, сами расходы природного газа и воздуха в камеру сгорания меньше, чем расходы этих же компонентов в реактор для восстановления оксидов азота. С другой стороны, второй канал обеспечивает более высокое качество очистки, т.к. гарантирует подачу метана и кислорода в реактор в соотношении, необходимом для процесса восстановления, хотя для этих целей требуется большее количество природного газа.

При анализе эффективности того или иного управляющего воздействия на регулируемый параметр важно знать динамические свойства объекта по каналам воздействия. Для этого представлена взаимосвязь управляющих и управляемых переменных узла каталитической очистки в виде структурной схемы (рис. 6).

_ [

Гол«немал

Колонла абсорбц (ш

2

КУ

Горелка

V/,

Рлактср

Добавочны.8

гИ с*

Природ-

1т

Рис. 6. Структурная схема САУ узла каталитической очистки

1 - регулятор подачи топливной смеси в горелку;

2 - регулятор подачи добавочного воздуха в колонну абсорбции

и природного газа в реактор;

3 - регулятор соотношения; 4 - корректирующее устройство.

Как видно из анализа параметров передаточных функций САУ узла каталитической очистки, приведенного в диссертации, рассматриваемые каналы воздействия на температуру ОГ выхода реактора имеют разную инерционность. Менее инерционен канал подачи топливной смеси в камеру сгорания реактора. В этом случае можно считать, что управляющее воздействие практически подается непосредственно в объект управления (инерционность камеры сгорания сравнительно низкая), в то время как второй канал обладает значительной задержкой, поскольку добавочный воздух подается сначала в колонну абсорбции, а лишь затем кислород воздуха вместе с нитрозным газом поступает в реактор каталитической очистки. Подача природного газа в реактор должна осуществляться в строгом соотношении с заданной концентрацией кислорода в хвостовых газах, поэтому регулятор

г соотношения С0 (поз. 3, рис. 5) должен обладать инерционностью аналогичной

| инерционности колонны абсорбции.

Следовательно, из анализа статических и динамических характеристик I узла каталитической очистки агрегата можно сделать окончательный вывод.

При разработке оптимальной САУ необходимо использовать оба рассмотренных канала воздействия на выходную температуру реактора. Второй канал, более инерционный - для обеспечения качества очистки, первый - для быстрого реагирования на внешние возмущения. Причем, для обеспечения высокого качества очистки по мере старения катализатора можно ввести коррекцию подачи топливной смеси по температуре выхода камеры 1 сгорания (поз. 4, рис. 5).

В третьей главе проведен эксергетический анализ производства и построен эксергетический баланс агрегата. Анализ баланса показал, что сравнительно большие потери эксергии имеют место в контактном аппарате, в газовой горелке реактора каталитической очистки, самом реакторе, котлах-утилизаторах. Все потери связаны с необратимостью термодинамических и химических процессов, происходящих в данных аппаратах, и могут быть уменьшены как за счет оптимальной организации всего технологического процесса, так и совершенствования энергетических и технологических процессов в отдельных аппаратах агрегата. Из анализа эксергетического баланса был сделан вывод, что в технологии имеются места, где потери эксергии могут быть уменьшены за счет создания высокоэффективных систем регулирования. Это относится к узлу каталитической очистки, который включает в себя реактор, камеру сгорания реактора и газотурбинный агрегат. Фрагмент эксергетического баланса этого узла показан на рис. 7 (все статьи эксергетического баланса отнесены к эксергии очищенных газов на выходе реактора).

Рис.7. Эксергетический баланс узла «реактор каталитической очистки - ГТТ-3»

Анализ различных режимов работы агрегата показал, что внедрение высокоэффективной системы регулирования температуры на выходе реактора позволит сократить количество воздуха, идущего на охлаждение очищенных газов перед турбиной и направить освободившуюся его часть в основной технологический поток. Это подтверждает выводы, сделанные во второй главе о том, что создание высокоэффективной САУ температуры на выходе реактора с использованием двух управляющих воздействий дает возможность решить задачу энергосбережения в производстве неконцентрированной азотной кислоты.

Расчет эксергетической чувствительности технологического режима по отношению к этим управляющим воздействиям показал, что управляющее воздействие по второму каналу с точки зрения термодинамических потерь предпочтительнее, т.е. является энергоэффективным.

Избыток управляющих воздействий позволяет в качестве критерия использовать энерго-экологический критерий качества:

Л =-—--тип, (2)

он

„

где - суммарные эксергетические затраты в реакторе и камере

п лкг

сгорания реактора; - количество оксидов азота в выхлопных газах; -

полезная мощность на валу ГТТ-3; г¡, Г2 - весовые коэффициенты,

учитывающие вклад каждого слагаемого в комплексный критерий.

Обосновано также, что для реализации высокоэффективной САУ температуры на выходе реактора необходимо использовать законы управления теории систем с переменной структурой.

В четвертой главе сформулирована задача проектирования и разработаны методика и алгоритмы выбора оптимального управления в цифровой системе с переменной структурой (ЦСПС), работающей в квазискользящем режиме.

Наличие запаздывания при цифровой обработке информации приводит к тому, что в ЦСПС невозможно реализовать идеальный скользящий режим. В таких системах можно лишь организовать квазискользящий режим работы, при котором изображающая точка движется в фазовом пространстве не вдоль гиперплоскости переключения О, а в некоторой ее области V, совершая колебания вдоль гиперплоскости переключения с конечной частотой.

С учетом дополнительных ограничений, которые накладывает цифровая обработка информации на работу систем с переменной структурой, задача проектирования ЦСПС формулируется следующим образом. Для системы, которая имеет математическое описание вида

(Зй-лф+йо

I

-у., ух

Чд

т . (3)

и(/)=^х(0; ^Чг,.^.-.^,! (4)

\а при х,^(/-Г)>0 при х^(/-Г)<о'

(б)

где Л = 1-Г""!) Е - единичная матрица размерности

(и—1)*(я —l]te=s[ff1,flJ,...,il1>J b, = [0,01..„-б]г, а- постоянные или переменные величины, зависящие от параметров управляемого объекта и исполнительного устройства, Т - символ транспонирования, ^ = коэффициенты

гиперплоскости переключения.

и выбранный период дискретизации, определить оптимальные коэффициенты переключающего устройства а, и ßj , коэффициенты гиперплоскости С, при которых в системе обеспечивалось бы существование квазискользящего режима и достигался бы минимум динамического критерия качества

/, = min, . (7)

4

где Ду - отклонение регулируемой величины от заданного значения; 1ц- время переходного процесса.

Условия существования КСР получены в виде

а>тах -c'J-e,

' Iе. 7 = р(а.'с,т)

ß<nän -с*,)-а,

' Lc<

7 = Fiptcj} |»2Д...,я

(8)

На основе соотношений, связывающих параметры объекта и оптимизирующие переменные, разработана методика и алгоритмы автоматизированного проектирования ЦСПС по динамическому критерию качества (7).

Как указывалось ранее, задача поиска оптимального управления системы для общего случая неразрешима. Поэтому рассмотрена декомпозиция задачи проектирования энергосберегающей САУ узла каталитической очистки. Декомпозицию можно произвести двумя способами. В первом случае определить с учетом критерия (7) оптимальный закон управления и затем скорректировать его по критерию энергосбережения (2). Во втором случае, наоборот, с учетом критерия энергосбережения упростить сложную динамическую систему, а затем по критерию (7) рассчитать оптимальный закон управления. После анализа специфики систем с переменной структурой, предложены два варианта построения систем регулирования с двумя управляющими каналами, содержащими в контуре управления цифровой регулятор с переменной структурой. Это ЦСПС с одним управляющим сигналом регулятора (рис. 8) и ЦСПС с двумя управляющими сигналами регулятора (рис. 9).

1-е'"

5 —> Р

и-щ

Т-ячгеко

ЦРПС

»3

Рис. 8. Структура ЦСПС с одним управляющим сигналом

1-е-

а и, Щ-

щ

0 ш;

ЦРПС

Рис. 9. Структура ЦСПС с двумя управляющими сигналами

В первом варианте АСР приводится к одноконтурному виду, а управляющий сигнал с регулятора подается на оба управляющих канала. В этом случае по одному из каналов вводится корректирующее устройство с коэффициентом усиления с помощью которого перераспределяется

управление между каналами. Методика расчета такой системы состоит из двух этапов. На первом этапе определяется оптимальное значение к^ из энергоэкологического критерия (2), который в данном случае имеет вид:

/, =-—-->шш

т

На втором этапе рассчитывается оптимальная по динамическому критерию (7) одноконтурная ЦСПС.

Второй вариант построения АСР отличается от первого тем, что на каждый канал подается свой управляющий сигнал. В этом случае при включении первой структуры регулятора управляющий сигнал подается на первый канал, при включении второй структуры - на второй (рис. 9). Функция управления запишется в виде

при > 0 [о, при л^(1-Т)>0

■ Кп

при

и = /0, при 1 при лг.

-Т) < О

(10)

Методика расчета ЦСПС в этом случае предусматривает расчет оптимальных параметров регулятора одновременно по динамическому критерию и энерго-экологическому, который в этом случае запишется в виде

/;=1=1-—--тш, (11)

ДАТ

Настройки энергосберегающих ЦСПС

Таблица 1

С ид системы регулирования Период дискретизации, мин. Настройки 1 И" > Время переходного процесса, мин

а ß Cl Cl

Действующая система регулирования - - ■ - - - 8...10

ЦСПС с одним управляющим сигналом 0.3 9.1 -9.1 5.7 5.9 0.68 3 2

ЦСПС с двумя управляющими сигналами 0.3 6.3 -12.5 5 2 7.1 3.8

Таблица 2

Экономические показатели разработанных ЦСПС

Вид системы регулирования Выход азотной кислоты, т/год Затраты природного газа, м3/г Пар (продукция), ГДж/т Концентрация в ОГ, %об. Годовой эффектпо цеху Sa ОАО HAK «Азот», тыс. руб.

Действующая система регулирования S40368 (100%) 126.0 4.920 0.0052 -

ЦСПС с одним управляющим сигналом 878185 (104.5%) 120.9 4.974 0.0034 1923

ЦСПС с двумя управляющими сигналами 874823 (104.1%) 119.7 4.970 0.0030 2126

Сравнительный анализ работоспособности систем с использованием программы-спутника MATLAB - Simulmk показал, что предложенные системы превосходит действующие как по качеству (таблица 1), так и по экономическим показателям (таблица 2). Причем каждая имеет свои

ПАКЕТ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ РАСЧЕТА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ЦСПС

Программа эксергетич сотого анализа производства сконцентрированной азотной кислоты

гг

Библиотек »программ

ТОБ-расчет термодинамических

СВОЙСТВ

газов

ТРШ- расчет теплообменника

ЯБКТ- расчет реактора

тээсм-

расчет термодинамических

СВОЙСТВ газовых смесеЛ

гтО

СМСТ- расчет смесителя

ЕХЙ- расчет эксергик

Программа расчета оптимальных энергосберегающих ЦСПС

Программа выбора структуры энергосберегающей ЦСПС

Подпрограмм а расчета оптимальных параметров одноконтурной ЦСПС по динамическому критерию

ц А

Программа расчета энерго-эхологнческого критерия

Программа имитациошюго моделирования динамики цифровых систем управления

и-

Управллющая программа

Программа описания структуры исследуемой САУ

Рис. 10. Пакет прикладных программ расчета энергосберегающих ЦСПС

1 преимущества. Так, первая система обеспечивает лучшее качество

регулирования и больший выход основного и побочного продукта, вторая -меньшие затраты природного газа и лучшее качество очистки хвостовых газов.

Расчет оптимальных цифровых систем с переменной структурой, использующих два управляющих воздействия, по критериям энергосбережения связан с большим объемом вычислений и невозможен без алгоритмов и программ, обеспечивающих автоматизацию вычислительных процедур на отдельных этапах проектирования систем управления. Поэтому по всем разработанным методикам анализа и синтеза энергосберегающих ЦСПС были алгоритмы и программы, реализованные на языке C++, которые были объединены в пакет прикладных программ (ППП) (рис. 10)

С автоматизированного проектирования ЦСПС по критериям энергосбережения.

I

I ВЫВОДЫ

| 1. На основе анализа существующих направлений экономии

энергоресурсов в химической технологии показано, что в ряде случаев экономия ТЭР достигается путем создания энергосберегающих систем автоматического управления (ЭСАУ) со специальной многоконтурной структурой, позволяющей в соответствии со специфическими свойствами ХТС реализовывать избыточность в управлении.

(2. Разработана математическая модель статики агрегата неконцентрированной азотной кислоты.

3. Разработана динамическая модель узла каталитической очистки. Проведен анализ статических и динамических характеристик узла, в результате которого предложено использовать два управляющих воздействия для регулирования температуры на выходе реактора: подачу

t природного газа в реактор и добавочного воздуха на абсорбцию в

заданном соотношении, а также подачу природного газа в камеру сгорания реактора.

I 4. Проведен эксергетический анализ производства и сделан вывод о том,

(что в узле каталитической очистки происходят значительные потери эксергии и создание высокоэффективной энергосберегающей системы регулирования температурного режима узла позволяет решить задачу экономии ТЭР и улучшения качества очистки хвостовых газов от оксидов азота.

5. Предложены два варианта структур систем автоматического регулирования температурного режима узла каталитической очистки с двумя управляющими воздействиями.

j 6. Разработаны методика и алгоритмы расчета ЦСПС с двумя

управляющими воздействиями по энерго-экологическому критерию качества для управления процессами химической технологии.

< 7. Разработан пакет прикладных программ расчета и анализа

энергосберегающих ЦСПС.

I 8. Спроектирована энергосберегающая ЦСПС температурного режима узла

I каталитической очистки для цеха слабой азотной кислоты НАК «Азот».

|

16 1

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях -

1. Вент Д.П., Маслова Н.В., Пророков А.Е. Применение цифровых систем с переменной структурой при реализации энергосберегающих САУ. Вестник МАСИ. Информатика, экология, экономика. Том. 1(4). Москва, 2000. С. 4-9.

2. Вент Д.П., Маслова Н.В., Пророков А.Е. Техническая реализация цифровых энергосберегающих СПС на базе программируемых микроконтроллеров. Сб. науч. трудов. Серия: Кибернетика, Автоматизация, Математика, Информатизация / РХТУ им. Д.И.Менделеева, Новомосковский институт. Новомосковск, 2000. С. 24-28.

3. Вент Д.П., Маслова Н.В., Пророков А.Е. Методика эксергетического анализа управляемых ХТС при разработке энергосберегающих САУ. Вестник МАСИ. Информатика, экология, экономика. Том. 5. Часть 1. Москва, 2001. С. 10-16.

4. Вент Д.П., Пророков АБ., Маслова Н.В. Проектирование энергосберегающей цифровой системы с переменной структурой по энерго-экологическому критерию. Сб. труд. XIV Междун. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-14). Смоленск: СГТУ. 2001.Т.6. С. 200-202.

5. Вент Д.П., Маслова Н.В., Пророков А.Е. Анализ статических и динамических характеристик отделения каталитической очистки Сб. науч. трудов. Серия: Кибернетика, Автоматизация, Математика, Информатизация. Вып. 2 (8) / РХТУ им. Д.И.Менделеева, Новомосковский ' институт. Новомосковск, 2002. С. 63-68.

6. Вент Д.П., Маслова Н.В., Пророков А.Е. Выбор критерия проектирования [ цифровой энергосберегающей системы автоматического управления. Сб.труд. XV Междун. науч. конф. ((Математические методы в технике и i технологиях» (ММТТ-15). Тамбов: ТГТУ.2002.Т.6. С. 50-52.

7. Вент Д.П., Маслова Н.В., Пророков А.Е. Постановка задачи проектирования энергосберегающей САУ, обладающей избыточностью в j управлении. Материалы 23 науч. конф. «Автоматизация, информатизация, моделирование процессов и систем». Новомосковск: НИ РХТУ им. Д.И.Менделеева.2002. С. 6-9.

8. Вент Д.П., Пророков А.Е., Маслова Н.В. Энергосберегающие системы автоматического управления (структура и особенности). Вестник Академии. Том. 6, часть 1. Москва, 2002. С. 108-113.

9. Д.П. Вент, Н.В. Маслова, AJE. Пророков, Ю.А.Поморцев. Анализ статических характеристик узла каталитической очистки производства слабой азотной кислоты. Материалы 24 науч. конф. Новомосковск: НИ РХТУ им. Д.И.Менделеева2004. С.73-74

Заказ № 30/73_Объем 1.0 п.л._Тираж 100 экз..

Издательский центр Новомосковского института РХТУ им. Д.И. Менделеева

НО 24 9

Введение.

Глава 1. Проблемы энергосбережения в химической промышленности.

1.1. Основные направления экономии энергоресурсов в химической промышленности.

1.1.1. Схемно-технологические методы энергосбережения.

1.1.2. Перспектива использования САУ в решении задач экономии энергоресурсов.

1.1.3. Пути экономии энергоресурсов в производстве неконцентрированной азотной кислоты.

1.2. Особенности и структура энергосберегающих САУ.

1.3. Задача проектирования энергосберегающих САУ.

Выводы по первой главе.

Глава 2. Исследование технологических характеристик агрегата неконцентрированной азотной кислоты.

2.1. Технологическая схема агрегата неконцентрированной азотной кислоты.

2.2. Основные математические модели агрегата неконцентрированной азотной кислоты.

2.2.1. Расчет термодинамических свойств газов.

2.2.2. Теплообменная аппаратура.

2.2.3. Смеситель газовых потоков.

2.2.4. Химические реакторы.

2.2.5. Сжатие воздуха и расширение очищенных газов в ГТТ-3.

2.2.6. Охлаждение воздуха в воздухоохладителе (поз. 2).

2.2.7. Расчет смесителя воздуха с газообразным аммиаком.

2.2.8. Расчет контактного аппарата (поз. 7).

2.2.9. Котел-утилизатор КУН-22/13.

2.2.10. Расчет холодильника-конденсатора и абсорбционной колонны (поз .11-16).

2.2.11. Расчет камеры сгорания реактора каталитической очистки (поз. 24, 25).

2.2.12. Смешение хвостовых газов с топочными газами и природным газом (поз. 17, 18).

2.2.13. Расчет реактора каталитической очистки (поз. 19).

2.2.14. Котел-утилизатор КУГ-66 {поз. 22).

2.3. Анализ статических и динамических характеристик реактора каталитической очистки.

Выводы по второй главе.

Глава 3. Эксергетический анализ ХТС для целей создания энергосберегающих САУ.

3.1. Эксергетический метод анализа эффективности энергопотребления в химической технологии.

3.2. Методика эксергетического анализа управляемых ХТС при разработке энергосберегающих САУ.

3.3. Эксергетический анализ для создания ЭСАУ в производстве неконцентрированной азотной кислоты.

3.4. Расчет энергетических балансов и эксергетической чувствительности агрегата неконцентрированной азотной кислоты для создания

3.5. Результаты эксергетического анализа реактора каталитической очистки.

Выводы по третьей главе.

Глава 4. Цифровые энергосберегающие САУ, использующие регуляторы с переменной структурой.

4.1. Применение СПС с целью улучшения качества систем регулирования.

4.2. Особенности расчета цифровых систем с переменной структурой.

4.3. Методика автоматизированного проектирования ЦСПС.

4.4. Проектирование энергосберегающей ЦСПС узла каталитической очистки.

4.4.1. ЦСПС с одним управляющим сигналом регулятора.

4.4.2. ЦСПС с двумя управляющими сигналами регулятора.

4.5. Пакет прикладных программ автоматизированного проектирования энергосберегающей ЦСПС узла каталитической. очистки.

Выводы по четвертой главе.

За последние годы в России наметился определенный перелом в понимании необходимости энергоресурсосбережения [1]. В 1995 г. выходит постановление Правительства РФ «О неотложных мерах по энергосбережению», в 1996 г. - Закон «Об энергосбережении», в 1998 г. - Федеральная целевая программа «Энергосбережение России (1998-2005 г.г.)», постановление Правительства РФ № 588 «О дополнительных мерах по стимулированию энергосбережения».

Низкая энергетическая эффективность российской экономики стала одной из главных причин напряженности в топливо- и энергоснабжении страны. Проблема высокой энергоемкости производства усугубляется исключительно низким уровнем полезного использования энергоресурсов. На всех последовательных этапах добычи, переработки, преобразовании, транспортировки и распределения энергии первичных источников и всех ступенях использования энергии в материальном производстве и сфере услуг в целом теряется около 90% энергии от первоначального уровня [2].

Что же касается затраченных материальных ресурсов, то они практически полностью превращаются в отходы, поступающие в окружающую среду в виде газообразных и твердых продуктов сгорания. В окружающей среде рассеивается более 60% исходной энергии топлива в виде тепла разогретой воды и горячих газов, что является характерным недостатком используемых в настоящее время термодинамических циклов. Интегральный коэффициент полезного использования энергии первичного источника в отраслевых теплотехнических комплексах и системах, учитывающий энергетическую эффективность всей совокупности последовательных технологических операций по переработке исходного, обычно природного сырья в конечный товарный продукт, редко превышает 10%.

Потребление энергии должно осуществляться так, чтобы оно в полной мере соответствовало современным все более жестким требованиям по защите окружающей среды и рациональному использованию энергоресурсов.

Перевод экономики России на энергосберегающий путь развития - это не просто снижения затрат, удешевление выпускаемой продукции и т.п., но и переход на качественный уровень производства и потребления. В повышении эффективности использования топлива и энергии заложены значительные возможности выхода страны из кризиса. Потенциал энергосбережения России достиг грандиозной величины и составляет по разным оценкам 40-45% всего энергопотребления в стране [3].

Известно [4] , что энергосбережение по мере нарастания в среднесрочной перспективе способно оказать заметное положительное влияние на темпы роста экономического развития и структуру инвестиционного спроса.

Кроме того, энергосберегающие мероприятия, ведущие к снижению расхода топлива, как за счет его прямой экономии (снижению удельных расходов топлива), так и в результате структурных изменений в производстве в общем случае, при прочих равных условиях ведут к снижению объёмов вредных выбросов в окружающую среду [5],[6].

Общепринятый подход к решению проблемы энергоресурсосбережения в промышленном производстве заключается в создании энергозамкнутых комбинированных технологий, в которых удается повысить степень использования ресурсов за счет улучшения схемотехнических решений. Однако анализ типовых технологических схем в химической промышленности дает основание говорить о том, что взаимодействие значительного количества видов энергетических и сырьевых ресурсов ставит задачу его оптимальной организации путем создания АСУ ТП конкретного производства. Более того, если учесть динамику химико-технологических процессов и случайный характер действующих внешних возмущений, то задача энергоэкономии решается созданием систем автоматического регулирования, оптимизирующих процессы управления одновременно по динамическим критериям и энергетическим показателям [7]. Оптимизация по динамическим критериям позволяет построить динамически эффективные САУ, которые могут быть далеко не лучшими с точки зрения энергосбережения. Решить задачу энергосбережения и одновременно достичь эффективного управления в условиях реально действующих возмущений возможно с помощью применения многоконтурных САУ, использующих для целей стабилизации одной переменной одновременно несколько управляющих координат.

Проектированию САУ, обладающих избыточностью управления, для решения задач энергоэкономии посвящена данная диссертационная работа.

К числу основных задач, решаемых в рамках диссертации, относятся: разработка методики автоматизированного расчета статических и динамических характеристик исследуемого объекта, определение эксергетического баланса с целью нахождения неоправданных потерь эксергии, которые могут быть ликвидированы за счет совершенствования систем автоматического управления, разработка алгоритмов и программ, обеспечивающих автоматизацию вычислительных процедур на каждом этапе проектирования таких систем управления.

В первой главе проведен литературный обзор по вопросам энергосберегающей политики, сделан анализ известных в настоящее время методов энергосбережения и сделан вывод о том, что специфика химико-технологических производств в отдельных случаях позволяет решать вопросы энергосбережения на уровне систем автоматического управления. Для этого необходимо применять САУ со специальной многоконтурной структурой, обладающей избыточностью в управлении. Рассмотрены основные понятия энергосберегающих САУ (ЭСАУ) и структурные принципы их организации.

Во второй главе разработана математическая модель агрегата неконцентрированной азотной кислоты для целей анализа статических и динамических характеристик технологической схемы, позволяющего определить возможные управляющие воздействия и оценить степень их эффективности. Для выполнения анализа разработан алгоритм и создана программа, реализованная на языке

СИ++. По результатам расчета сделан вывод об эффективности выбранных управляющих воздействий на регулируемый параметр.

В третьей главе обосновано применение эксергетического анализа для определения целесообразности поиска способов снижения энергетических затрат. Эксергетический метод анализа химико-технологических систем является наиболее прогрессивным, результативным и точным, позволяющим получить объективную картину распределения эксергетических ресурсов исследуемой системы и предложить конкретные методы и способы экономии энергоресурсов и существенного снижения энергозатрат, решая таким образом важную для большинства современных производств проблему энергосбережения. Построен эксергетический баланс агрегата и выявлены отдельные его узлы, где возможно уменьшение эксергетических потерь за счет создания оптимальных систем управления технологическим параметром. Разработана программа, позволяющая оценить степень эксергетических потерь и возможность их уменьшения за счет создания энергосберегающей САУ.

В четвертой главе рассмотрена возможность создания энергосберегающей САУ с двумя управляющими воздействиями в узле каталитической очистки и возможность применения для этих целей законов регулирования теории систем с переменной структурой. Разработан пакет прикладных программ автоматизированного проектирования энергосберегающих цифровых СПС и подсистема имитационного моделирования динамических режимов систем управления данного класса.

В приложении приведены листинги программы расчетов математической модели агрегата неконцентрированной азотной кислоты и определения эксергетического баланса агрегата, документы, подтверждающие апробирование предложенных программ.

Автор выражает искреннюю благодарность академику МАСИ, профессору Венту Дмитрию Павловичу и доценту Пророкову Анатолию Евгеньевичу за искреннее внимание и поддержку в работе

Выводы по четвертой главе

1. Рассмотрено применения СПС, работающих в скользящем режиме, с целью улучшения качества систем регулирования.

2. Выполнен анализ цифровых систем с переменной структурой (ЦСПС) и определены особенности расчета ЦСПС

3. Разработана методика и алгоритм автоматизированного проектирования одноконтурных ЦСПС, содержащих одну коммутируемую связь управляющего воздействия.

4. Предложены два варианта структур систем автоматического регулирования температурного узла каталитической очистки с двумя управляющими воздействиями.

5. Разработаны методика и алгоритм расчета ЦСПС с двумя управляющими воздействиями по энерго-экологическому критерию качества для управления температурным режимом реактора каталитической очистки.

6. Проведено моделирование динамических режимов работы предложенных ЦСПС и выполнен сравнительный анализ с действующей АСР.

1. Закиров Д.Г., Головкин Б.Н., Старцев А.П. Методологические подходы к комплексному решению проблем энергосбережения и экологической безопасности. // Промышленная энергетика 1997. - №7. - с. 50-53.

2. Закиров Д.Г. Энергосбережение: Учебное пособие. Пермь: Изд-во «Книга». - 2000. -308 с.

3. Синян Ю.В. Энергосбережение и экономический рост // Проблемы прогнозирования. 1999. - №9. - с. 45-62.

4. Албул В. П. Минокер И. Д. Энергосбережение и вредные выбросы в окружающую среду. // Газовая промышленность. 1998. - №6. - с. 49-50.

5. Мерзляков А.К., Воложин Л.М., Коротков Б.Г. Энергосбережение и подавление выбросов оксидов азота котельных агрегатов / Энергосбережение и энергосберегающие технологии. Сб. докладов семинара. Липецк: Изд-во ЛЭГИ. 1999.-с. 31-37.

6. Шпилевой В. А. Белоусов П. Л. Энергоэкономическая эффективность энергосбережения: Энергетика Тюменского региона. 1999г. - №1. - с. 38-40.

7. Юрша И.Л. Опыт внедрения энергосберегающих технологий в азотной промышленности. //Химическая промышленность.- 2001.-№4.-С. 14-16.

8. Ключников А.Д. Концепция интенсивного энергосбережения как база формирования энергоматериалосберегающих и экологически безопасных моделей теплотехнических схем будущего. // Промышленная энергетика.-1998.- №8. -С. 45-48.

9. Левичев П.И., Царькова И.Д. О планировании мероприятий по энергосбережению // Промышленная энергетика. -1998,- №7.- С. 7.

10. Саркисов П.Д. Проблемы в ресурсо- и энергосбережении в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии // Химическая промышленность. 2000. - № 1. - С. 20-26.

11. Хайд А., Лоскутов А. В. Экономия энергетических ресурсов // Промышленная энергетика. 1998. - №4. - С. 2-4

12. Энергосбережение необходимое условие развития отечественного производства. Выступление К.Г. Кожевникова на II-ом Всероссийском съезде отечественных производителей. // // Энергосбережение. -2000.- №3.- С. 5-6.

13. Лейтес И.Л. Об экономии энергетических ресурсов в химической и нефтехимической технологии // Химическая промышленность. 2000. - №1. -С. 2.

14. Белавкин И.В. Управление процессами энергосбережения на промышленном предприятии по экономическим критериям // Перспективы энергосбережения в России. Региональные подходы: Тезисы докладов международного симпозиума. Челябинск. - 1996.- С. 27.

15. Ливинский А.П. О состоянии работ по энергосбережению России.// Энергопотребление и энергосбережение: проблемы и решения. Тезисы докладов. Международная научно-практическая конференция. Пермь: ИПК «Звезда», .-1998.-С. 8-10.

16. Новожилов И.А., Фисенко В.В. Новая энергосберегающая технология // Энергетик.- 1996.- №3. С. 4-5.

17. Белоглазов И.Н., Муравьев А.И. Интенсификация и повышение интенсивности химико-технологических процессов. JI.: Химия. 1988. -206 с.

18. Ливинский А.П., Казаринов Л.С. Осипов И.В. Галанов В.Ф., Белавкин И.В. Стратегия энергосбережения; региональный подход / Под ред. Ливинского А.П. / Челябинск; Областной фонд энергосбережения. ЧГТУ. - 1996. -170 с.

19. Яковлев Ю.С. Применение многоканальных автоматических систем и экономия электроэнергии // Анализ и синтез специализированных средств автоматики и вычислительной техники.: Чуваш, гос. ун-т. Чебоксары. -1995. -С. 67-70.

20. Мотаев Н.С., Бамбузов А.Г., Царинов B.C., Предложение по экономии электроэнергии в системах электроснабжения объектов // Промышленная энергетика. 2001. - №4. - С. 8-11.

21. Мартынов А.В. Яворский Ю.В. Использование вторичных энергоресурсов (ВЭР) на предприятиях химической промышленности.// Химическая промышленность. 2000. - №4. - С. 3-6.

22. Бернер М.С. Повышение эффективности функционирования служб энергосбережения промышленных предприятий // Перспективы энергосбережения в России. Региональные подходы: Тезисы докладов международного симпозиума. Челябинск. - 1996.- С .11.

23. Новожилов Ю. Н. Экономия энергоресурсов на собственные нужды предприятий. // Химическая промышленность. 2000. - №2. - С. 3-4.

24. Наплатаров К.Х. Оптимизация управления процессами горения в промышленных установках. // Автоматика и телемеханика. 2000. - №1. - С. 177186.

25. Сибикин Ю. О важнейших направлениях энергопотребления. // Промышленная энергетика. 1999. - №6. - С. 2-6.

26. Садовский С .И. О некоторых аспектах энергосбережения. Промышленная энергетика. - 1999. - №12. - С. 2-8.

27. Сибикин Ю. Важнейшие направления энергосберегающей политики Российской Федерации. Промышленная энергетика. - 1999. - №1. - С. 2-10.

28. Бернард Мубанед Фадив Мезафак. Разработка методов синтеза цифровых систем автоматического управления. Диссертация на соискание ученой степени кандидата техн. наук. СПб. -1994.

29. Косьмин С.Н. Развитие автоматизированного управления на база персональных профессиональных ЭВМ // Вест. Челяб. гос. пед. ин-та. Сер. 4.- 1996. №1. - С. 124-128.

30. Энергосбережение 2000. Чебоксары: Чебоксарская типография №1. -2000. 30 с.

31. Корнеева А.И. ПТК и SCADA-система на отечественном рынке промышленной автоматизации. // Промышленные АСУ и контроллеры. 1999. -№12. - С. 1-6.

32. Крылов Д.М. Комплекс для автоматизации производства «Круиз» не вполне дешево, но вполне сердито. // САПР и графика. - 1998. - №8. -С. 22-24.

33. Костелянский В.М. Создание и применение средств вычислительной техники для управления технологическими процессами в странах СНГ // Приборы и системы управления. — 1996. № 10. - С. 13-16.

34. Кузнецов А. SCADA-системы: программистом можешь ты не быть // СТА. -1996. -№1. С. 32-35.

35. Корнеева А.И. Разработка АСУ ТП с использованием системы TRACE MOUD // Приборы и системы управления. 1997. - №10. - С. 53.

36. Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты.-М.: Химия. 1987.-494 с.

37. Отечественные катализаторы и технологии для азотной промышленности // Химическая промышленность. 2000. - №4. - С.50-52.

38. Дудкин В.И. Повышение эффективности энерготехнологической системы производства слабой азотной кислоты на основе методов энергосбережения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата техн наук. -М., 1991.

39. Кафаров В.В., Перов В.Л., Мешалкин В.П. Принципы математического моделирования химических производств. М.: Химия. - 1974.- 344 с.

40. Вент Д.П. Разработка и исследование энергосберегающих систем автоматического управления в химической технологии. Диссертация на соискание ученой степени доктора техн наук. М. - 1990.

41. Щуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. М.: Мир. -1982.

42. Методы и средства автоматизированного расчета ХТС. Л.: Химия.1987.

43. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. Изд. 4-е. М.: Химия. - 1985.

44. Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П. Информационные технологии в проектировании энергосберегающих систем управления динамическими режимами: Учебное пособие. Тамбов: Издательство ТГТУ. - 2000. - 84с.

45. Орлова Л.П. Информационно-технологическая среда проектирования микропроцессорных систем энергосберегающего управления. Информационные технологии в производстве. -1977. - №1. - С. 30-35.

46. Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П., Капитонов И.Е. Экспертная система «Энергосберегающее управление динамическими объектами». Вестник ТГТУ. - 1995г. - Т. 1. -№3-4.-С. 221-226.

47. Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П., Чернышов Н.Г. Математическое и программное обеспечение микропроцессорных систем энергосберегающего управления. Автоматика и вычислительная техника. - 1986г. - № 6. - С. 26-34.

48. Справочник азотчика / Караваев М.М., Чернышов А.К., Ильченко А.Ф. и др.; Редкол., Жаворонков Н.М., Мельников Е.Я. (отв. ред.) и др. 2-е изд. перераб. -М.: Химия. 1987. -464 с.

49. Атрощенко В.И., Каргин С.И. Технология азотной кислоты. М.: Химия. -1970.-494 с.

50. Атрощенко В.И., Гальперин И.И., Засорин А.П. и др. Методы расчетов по технологии связанного азота : Уч-е пособ. Для хим.-техн. вузов /. Под ред. Атрощенко В.И.- Харьков: ХГУ им. A.M. Горького. I960.- 302 с.

51. Производство азотной кислоты в агрегатах большой единичной мощности / Под. ред. Олевского В.М. М.: Химия. - 1985.- 400 с.

52. Ильченко Н.И. Каталитическое окисление аммиака // Успехи химии. — 1976. Т. 45. № 12. - С. 2168-2195

53. Караваев М.М. Каталитическое окисление аммиака / Караваев М.М., Засорин А.П., Клещев Н.Ф. Под ред. Караваева М.М. М.: Химия. - 1983. -231 с.

54. Кинетика гетерогенно-каталитических реакций под давлением / Под ред. Атрощенко В.И. Харьков: Вища школа. - 1974. - 168 с.

55. Миниович М.А. Технический справочник по азотной кислоте: Справочное издание. М.: ГИАП. - 1961. - 383 с.

56. Методы расчетов по технологии связанного азота / Под ред. Атрощенко В.И. Киев : Высшая школа. - 1978. - 312 с.

57. Терещенко Л.Я., Куча М.И., Панов В.П., Зубов В.В. О равновесии окислов азота с растворами азотной кислоты // ЖПХ 1979. - Т. 52. №8. — С.1743 - 1747

58. Терещенко JT.Я., Панов В.П., Позин М.Е. О равновесии между окислами азота и растворами азотной кислоты // ЖПХ 1968. - Т. 41. № 8. - С. 487492

59. Жидков Б.А., Плыгунов А.С., Атрощенко В.И., Караваев М.М. Расчет к.п.д. ситчатых тарелок при абсорбции окислов азота водными растворами азотной кислоты // Хим. пром-сть. 1974. -№12. - С. 923-925

60. Кильман Я.И., Заичко Н.Д. Использование конденсата сокового пара, образующегося в производстве аммиачной селитры // Хим. пром-сть. 1977. -№ 10.-С. 766-768

61. Атрощенко В.И., Перлов Е.И. Номограммы в технологи азотной кислоты. Л.: Химия. - 1972. - 112 с.

62. Чернышов А.К., Заичко Н.Д. Очистка газов от окислов азота. М.: НИИТЭХИМ. - 1974. - 90 с.

63. Чернышов А.К., Караваев М.М. Очистка промышленных газов от окислов азота // Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева. 1979. - Т. 24. - № 1. - С. 4853

64. Перлов Е.И., Багдасарян B.C. Оптимизация производства азотной кислоты. М.: Химия. - 1983. - 208 с.

65. Черномор дик Л.И. Взаимосвязь режима работы и температурных полей реактора (из опыта освоения первых агрегатов производства азотной кислоты под давлением 7.3 ата) // НИИТЭХИМ. Сер. «Азотн. пром-сть». 1973. - № З.-С. 65-71.

66. Черномор дик Л.И., Андреева О. А. Экспериментальная проверка работы головной газотурбинной установки ГТТ-3 // НИИТЭХИМ. Сер. «Азотн. пром-сть». 1973. - № 5. - С. 22-34.

67. Черномор дик Л.И., Андреева О. А. Сопоставление рачетных и фактических характеристик головной газотурбинной установки ГТТ-3 // НИИТЭХИМ. Сер. «Азотн. пром-сть». 1973. - № 5. - С. 41-50.

68. Тепловые испытания головной серийной газотурбинной установки ГТТ-3 завода «Энергомаш» / Черномордик Л.И., Суслова И.А., Андреева А.О.,

69. Залыбина Н.В. // НИИТЭХИМ. Сер. «Азотн. пром-сть». 1973. - № 5. - С. 3441.

70. Черномор дик Л.И. Некоторые особенности пуска агрегата производства слабой азотной кислоты под давлением 7.3 ата // НИИТЭХИМ. Сер. «Азотн. пром-сть». 1973. - № 6. - С. 36-45.

71. Черномордик Л.И. Исследование установки каталитической очистки, работающей в качестве камеры сгорания газовой турбины // НИИТЭХИМ. Сер. «Азотн. пром-сть». 1973. - № 3. - С. 90-97.

72. Черномордик Л.И., Зизюкина Р.С. Исследование оптимальных условий работы технологической ГТУ с помощью ЭЦВМ // НИИТЭХИМ. Сер. «Азотн. пром-сть». 1973. - № 5. - С. 50-59.

73. Черномордик Л.И., Суслова И.А. Камера подготовки хвостовых газов узла каталитической очистки // НИИТЭХИМ. Сер. «Азотн. пром-сть». 1973.5.-С. 71-81.

74. Черномордик Л.И., Потанин А.П. Исследование работы котлов-утилизаторов в схеме производства азотной кислоты под давлением 7.3 ата // НИИТЭХИМ. Сер. «Азотн. пром-сть». 1973. - № 5. - С. 81-90.

75. Крючков А., Лабезник Е. Вопросы комплексной автоматизации. // САПР и графика. 1997. - №7, С. 6-12.

76. Кузичкин Н.В., Саутин С.Н., Пунин А.Е. и др. Методы и средства автоматизированного расчета химико-технологических систем: Учебное пособие для вузов. Л.: Химия. - 1987. - 152 с.

77. Ривкин С.Л. Таблицы термодинамических свойств газов. М.: Гос-энергоиздат. - 1953. - 206 с.

78. Краткий справочник физико-химических величин / Под ред. Мищенко К.П., Равделя А.А. 7-е изд. - Л.: Химия. - 1974. - 220 с.

79. Ривкин С.JI. Термодинамические свойства газов: Справочник. 4-е изд. М.: Энергоатомиздат. - 1987. - 288 с.

80. Кирилин В.А., Сычов В.В., Шейдлин А.Е. 4-е изд. - М.: Энергоатомиздат. - 1983. - 416 с.

81. Курс физической химии. В 2-х томах / Герасимов Я.И., Древинг В.П., Еремин Е.Н. и др. Под общ. ред. Герасимова Я.И. Т. 1. Изд. 2-е испр. - М.: Химия, - 1970.-592 с.

82. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача : Уч-е пособ. для вузов / Под ред. Силецкого B.C. 2-е, перераб. и доп. - М.: Высшая школа. - 1975.-496 с.

83. Иваненко В.И., Колесник В.В., Куринный А.И. Математическая модель производства слабой азотной кислоты под давлением 7.3 ата для целей управления и проектирования / Институт кибернетики АН УССР. Киев. -1978. -109 с. - Деп. в ВНТИЦ. № Б 777649.

84. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. Изд. 2-е. - М.: Химия. - 1975. - 576 с.

85. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. Серия «Химическая кибернетика»- Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Химия. -1971-463 с.

86. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. -Изд. 3-е, испр. М.: Наука. - 1966. - 665 с.

87. Сазанов Б.В., Налобин JI.B. Расчет тепловой схемы газотурбинных установок. М.: МЭИ. - 1974. - 90 с.

88. Андреев Ф.А., Каргин С.И., Козлов Л.И., Приставко В.Ф. Технология связанного азота. Изд. 2-е. - М.: Химия. -1966. - 463 с.

89. Трифонов А.Д., Боровиков А.А., Вент Д.П. Построение и исследование на ЭВМ динамической модели агрегата получения слабой азотной кислоты. Моск. хим.-технол. ин-т. М. - 1981. - 26 с. Деп. в ВИНИТИ 8.05.81. №2064-81.

90. Бродянский В.М. Эксергетический метод термодинамического анализа. М.: Энергия. - 1973. - 296 с.

91. Шаргут Я.,Пете л а Р. Эксергия. /Пер. с польск. Ю.И. Батурина, Д.Ф. Стржижовского. Под ред. Бродянского В.М. Изд. Переработ и доп. М.: Энергия. - 1968. - 260 с.

92. Энергия и эксергия / Под ред. Бродянского В.М. Сборник.- М.: Мир. 1968.- 168 с.

93. Бродянский В.М., Слинько М.Г., Лейтес И.Л., Платонов В.М. Энергетика химической промышленности и эксергетический анализ // Химическая промышленность. 1982. - №8. - С. 450-455.

94. Андрюшенко А.И. Термодинамические расчеты оптимальных параметров тепловых электростанций / Учебное пособие для студентов энергетич. вузов и факультетов. М.: Высшая школа. -1963. - 230 с.

95. Гохштейн Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок / М.: Энергия. 1969. - 368 с.

96. Шаргут Я., Стирильская Т. Приближенное определение эксергии топлив: Эксергетический метод и его приложения. М.: Мир. - 1967. - С. 248256.

97. Энергетическая оптимизация ХТП с помощью ЭВМ // Chem. Ing. Tech. -1991. №3. -С. 204-212. Нем.

98. Hafele W. Energy in finit world/. New York. Ballenger.- 1981.

99. Yamauchi S., Fueki K. New thermodynamic function / Procces International COD ATA Conference. -Oxford: Pergamor press. 1981

100. Ahern I. The exergy method of energy system analysis. A. Wiley Inter-science Publication. New York. - 1980/

101. Миронова A.M. Термодинамическая оптимизация химических процессов / Химическая промышленность. 1991. - №1. - С.54-56.

102. Миронова A.M. Термодинамический анализ и оптимальное упрвле-ние ХТП / Автоматизированное управление и моделирование сложных технологических процессов. Твер. политехи, ин-т. Тверь. - 1991. - С. 48-53.

103. Миронова A.M. Определение термодинамически оптимального управления технологическими процессами / Моделирование и оптимальное управление химическими производствами. МИХМ. М. - 1991.

104. Галеркин А., Кириченко А.Э. Методы моделирования и расчеты ХТС на основе энерготехнологических критериев / Методы и средства вычислительного эксперимента. Апатиты. - 1990. - С. 38-41.

105. Ветохин В.Н., Инюхин Н.С. Разработка системы термодинамического анализа ХТС // ТОХТ. 1991. - №2 - с. 310-316.

106. Бродянский В.М., Лейтес И.Л., Карпова Ю.Т. Выбор уровней отсчета при эксергетическом анализе химических процессов // ТОХТ. 1971. Т 5. №6.-С. 858-862.

107. Карпова Ю.Т. Термодинамические исследования абсорбционных процессов очистки газов от двуокиси углерода. Диссертация на соискание ученой степени кандидата техн. наук. М., - 1972. — 226 с.

108. Guallar J., Valero A. Calculating the exergy of industrial solution / Department of Mechanical Engineering University of Zaragoza. Zaragisa. Spain. -1990. P. 45-51.

109. Lozano M.A., Valero A. Methodology for calculating exergy in chemical process / Department of Mechanical Engineering University of Zaragoza. Zaragisa. Shain. - 1990. P 51-55.

110. Вердиян M.A., Бобров Д.А., Адаменко O.E., Текучева Е.В. и др. Эксергетический анализ при снижении энергозатрат в технологии цемента // Цемент. 1996. - №4. - С. 35-43.

111. Бобров Д.А., Шевинский Я.С., Вердиян A.M. Методика расчета эксергетических характеристик карбонатных материалов. / Тезисы доклада 1-го Международного совещания (IX Всесоюзного) совещания по химии и технологии цемента. М. - 1996. - С. 75-76.

112. Вердиян A.M., Кушанский В.Е., Адаменко О.Е., Шевинский Я.С., Текучева Е.В., Фидельман В.Г. Оптимизация состава сырьевой шихты для обеспечения минимальных затрат при обжиге клинкера // Цемент и его применение. 1997. - №2.

113. Сажин Б.С., Бушнов А.П. Эксергетический метод в химической технологии. М.: Химия. - 1991.

114. Кафаров В.В., Перов В.Л., Иванов В.А., Бобров Д.А. Системный подход к оптимальному проектированию химико-технологических систем // ТОХТ. 1972. - Т.6. №5. - С. 908-915.

115. Перов В.Л., Бобров Д.А., Иванов В.А. и др. Определение оптимальных режимов работы промышленной системы двухступенчатой очистки газов // Химическая промышленность. 1973. - №1. - С. 34-38.

116. Семенов В.П., Сосна М.Х., Фадеева С.Н., Лейтес И.Л. Оценка эффективности энерготехнологического комбинирования с помощью эксергетического метода // Химическая промышленность. 1975. - №5. — С. 359-362.

117. Лейтес И.Л. Применение термодинамического анализа для анализа экономии энергетических ресурсов в химической технологии. // Журнал Все-союзн. хим. общества. 1991. - №2. - С. 75-77.

118. Бесков Б.С., Щпинель Е.Е. Оценка эффективности использования кислорода в производстве слабой азотной кислоты // ТОХТ. 1984. - Т. 18. №4. - С. 529-532.

119. Кафаров В.В., Перов B.JL, Бобров Д.А. и др. Методика расчета эксергии в процессах разделения нефти и нефтепродуктов. // Химия и технология топлив и масел. 1977. - №9. - С. 7-11.

120. Тырышкин В.Г., Эренбург В.П. Термодинамический анализ схем производства слабой азотной кислоты, включающих газотурбинную установку // Промышленная энергетика. 1986. - № 12. - С.30-33.

121. Кафаров В.В., Кисиль И.М., Перов B.JI. и др. Оптимальная организация энерготехнологических процессов в производстве слабой азотной кислоты. // Химическая промышленность. 1985. - № 11. - С. 689-692.

122. Шумакова О.П., Перов B.JL, Бобров Д.А. Налетов А.Ю. Оптимальная организация энергопотребления типовых химико-технологических процессов на основе информационно-термодинамического принципа // ТОХТ. 1986. Т. 20. №6.-С. 825-833.

123. Перов B.JL, Бобров Д.А., Горленко A.M. Информационно-термодинамическая оценка работоспособности энергетических потоков в химико-технологических системах // ТОХТ. 1983. Т. 17. №5. - С. 609-613.

124. Технологический регламент производства неконцентрированной азотной кислоты (утв. 18.08.87).

125. Беляев Н.И., Олевский В.М., Поляков И.Н., Ферд M.JI. Научно-технический прогресс в производстве азотной кислоты и минеральных удобрений // Химическая промышленность. 1981. - №4. -С. 218-225.

126. Energie. Pergamon Press. -1980. V. 5.

127. Справочник азотчика. Т.2 / Под общ. ред. Мельникова Е.Я. М.: Химия. - 1969. - 444 с.

128. Catalytic purification of toil gas / Gillespie G.R., Boyum A.A., Collins M.F. // Chem. Eng. Progr. 1972. - V.4. - P. 72-77.

129. A.c. 480642 СССР, МКИ С 01 в 21/20; G 05 d 27/00. Способ автоматического регулирования процесса очистки хвостовых газов от окислов азота.

130. А.с. 1234356 СССР, МКИ 4С01 в 21/38 G 05 L 27/00. Способ регулирования процесса очистки хвостовых газов от окислов азота в производстве слабой азотной кислоты.

131. Чураков С.Д., Лихтер Ю.М., Константинов В.А. О ходе выполнения энергетической программы в химической промышленности // Промышленная энергетика 1986. - №11. - С.5-6.

132. Емельянов С.В. Системы автоматического управления с переменной структурой. М.: Наука. 1967. - 336 с.

133. Емельянов С.В., Уткин В.И., Таран В.А. и др. Теория систем с переменной структурой. М.: Наука. 1970. - 258 с.

134. Костылева Н.Е., Круглов В.И., Хухорев B.C. Введение в теорию систем с переменной структурой: Учебное пособие. -М.: МАТИ.- 1989. 60 с.

135. Балакин А.В., Гриценко М.Б., Костылева Н.Е. Алгоритмы управления систем с переменной структурой // Системы с переменной структурой и их применение в задачах автоматизации полета. М.: Наука. 1968. - С. 13-25.

136. Utkin V.I. Variable Structure System with Sliding Modes. IEEE Trans/ 1977. V. AC-22, №2/ Р/ 212-222.

137. Уткин В.И., Костылева Н.Е. Принципы построения алгоритмического обеспечения локальных систем автоматизации с переменной структурой //ИКА. -1981. №1 (35). С. 27-35.

138. Уткин В.И. Системы с переменной структурой: состояние и проблемы, перспективы (обзор) // Автоматика и телемеханика. 1983. №9. С. 5-25.

139. Уткин В.И. Скользящие режимы и их применение в системах с переменной структурой. М.: Наука, 1974. - 272 с.

140. Жильцов К.К. Приближенные методы расчета систем с переменной структурой. М.: Энергия. 1974. 224 с.

141. Уткин В.И. Скользящие режимы в задачах оптимизации и управления. М.: Наука. 1989. 178 с.

142. Петров В.В., Гордеев А.А. Развитие метода фазовой плоскости для анализа классов нелинейных моделей, описываемых уравнениями высокого порядка // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика.-2000.-№8. -С. 12-35.

143. Zinober A.S. Variable Structure and Luapunov Control. Berlin.: Springer Verlag. 1998

144. Мазкур Акрам. Дискретный синтез систем с переменной структурой: Диссертация на соискание ученой степени кандидата техн наук. СПб., 1994. - 149 с.

145. Мазкур А., Сушков Ю.А. Передаточные функции линейных систем с переменной структурой. Теория и приложение дискретных систем.- СПб.: Изд-во СпбГУ, 1993, вып 27, с 88-97.

146. Уткин В.И. Об уравнениях скользящего режима в разрывных системах I // Автоматика и телемеханика. 1971. №12. - С. 42-54.

147. Уткин В.И. Об уравнениях скользящего режима в разрывных системах II // Автоматика и телемеханика. 1972. - №2. - С. 51-61.

148. Уткин В.И., Янг К.Д. Методы построения плоскостей разрыва в многомерных системах с переменной структурой // Автоматика и телемеханика. 1978. - №10. - С. 72-77.

149. Орлов Ю.В., Уткин В.И. применение скользящих режимов в задачах управления распределенными системами // Автоматика и телемеханика. -1982. №9. -С. 36-46.

150. Уткин В.И. Алгоритмы управления на скользящих режимах // Изв. Вузов. Приборостроение. 1984. - Т. 27. №9. - С. 77-83.

151. Байда С.В., Изосимов Д.Б. Векторный подход к задаче синтеза скользящего движения. Симплексные алгоритмы // Автоматика и телемеханика. 1985.-№7.-С. 56-63.

152. Анулова С.В. Влияние случайных возмущений на функционирование систем управления в скользящем режиме // Автоматика и телемеханика. -1986. №4. - С. 41-47.

153. Буровой И.А., Емельянов С.В. Об управлении некоторыми производственными процессами путем минимальных изменений регулирующих воздействий // Автоматика и телемеханика. 1960. - №8. - С. 1156-1157.

154. А.с. 574701 СССР, МКИ С 05 В 13/02. Устройство для регулирования с переменной структурой.

155. Уланов А.Г., Шубладзе A.M. Принципы построения адаптивных регуляторов в классе систем с переменной структурой // Автоматика и телемеханика. 1977. - №5. - С. 54-60.

156. Емельянов С.В., Уткин В.И. Применение систем автоматического регулирования с переменной структурой для управления объектами, параметры которых изменяются в широких пределах // Докл. АН СССР. 1963. - Т. 152. №2.-С. 299-301.

157. Бакакин А.В., Уткин В.И. системы с переменной структурой с запаздыванием в переключающих устройствах // Системы с переменной структурой и их применение в задачах автоматизации полета. М.: Наука. 1968. -С. 64-71.

158. Жильцов К.К. Об использовании метода гармонического баланса при расчете систем с переменной структурой // Системы с переменной структурой и их применение в задачах автоматизации полета. М.: Наука. 1968. -С. 38-46.

159. Емельянов С.В., Таран В.А. Об одном классе САР с переменной структурой // Изв. АН СССР, ОТН, Энергетика и автоматика. 1962. - №3. -С. 12-24.

160. Григорьев В.А., Прутенский В.Н. Применение алгоритмов с переменной структурой для управления химико-технологическими объектами // Модеоирование и управление химико-технологическими процессами. Калинин. 1986. С. 109-113.

161. Milosavljevie С. Matematicki model jedne klase diskretnih sistema automatske regulacije sa promenljivom struktur // Automatika. Zagreb. 1983. №1. -2. - S. 65-70

162. Милосавлевич Ч. Общие условия существования квазискользящего режима относительно гиперплоскомти переключения в дискретных СПС 11 Автоматика и телемеханика. 1985. - № 3. С. 36-44

163. Балакин А.В., Таран В.И. Применение цифровых вычислительных устройств (ЦВУ) в системах автоматического управления с переменной структурой // Автоматическое управление и элементы вычислительной техники. -Фрунзе.: Илим. 1967. С. 30-39.

164. Емельянов С.В., Таран В.А., Уткин В.И. О попадании изображающей точки на плоскость скольжения в системах с переменной структурой // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1965. - №3. - С. 132-138.

165. Емельянов С.В., Уткин В.И. Об устойчивости движения одного класса САР с переменой структурой // Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. 1964. -№2. - С. 140-142.

166. Эделыдтейн Ю.Д., Вент Д.П., Перов B.JI. Автоматизированное проектирование систем управления химическими производствами // Обзор инф. Сер. Азотная промышленность. М.: НИИТЭХИМ. 1988. - 43 с.

167. Кафаров В.В., Шестопалов В .В., Скворцов Г. А., Меньшиков В.В. Расчет процессов каталитической очистки хвостовых нитрозных газов производства слабой азотной кислоты // Труды ГИАП. 1974. - Вып. 29. - С. 27-33.

168. Кафаров В.В., Шестопалов В.В., Меньшиков В.В., Новиков Э.А. Исследование модели процесса очистки выхлопных газов производства разбавленной кислоты // Труды ГИАП. 1975. Вып. 33. - С.44-49.

169. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. Изд. 3-е, испр. - М.: Наука. - 1966. - 665 с.

170. Автоматизированное проектирование систем автоматического управления / Под. ред. Солодовникова В.В. М.: Машиностроение. -1990. — 332 с.

171. Автоматизированное проектирование систем управления: пер. с англ. / Под. ред. Джамшинди М., Харчета Ч. М.: Машиностроение. -1998.344 с.

172. Сольницев Р.И. Автоматизация проектирования САУ М.: Высшая школа. - 1991. -335 с.