ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Автоматизация расчетов технологических схем производства содопродуктов из нефелинового сырья из "Производство соды" Эффективное проведение технологического процесса связано с необходимостью оперативного вмешательства на всех его переделах в зависимости от изменяющихся параметров по входам и возмущающих воздействий. Поддержание необходимых параметров функционирования ХТС, особенно сложных (СХТС), имеющих рецикловые потоки, без автоматизации невозможно. Если же задачей является поддержание оптимальных параметров ХТС (что особенно важно для энергоемких систем, в том числе и производства соды), то ее решение возможно только с применением ЭВМ. [c.252] В работе [79] приведена математическая модель расчета типового АТБ, на базе которого строится математическая модель расчета всей технологической схемы. В этой же работе рассмотрен и критерий оптимизации параметров проведения технологического процесса с применением ЭВМ. Поэтому далее будет рассмотрена методика автоматизированного расчета параметров функционирования производства содопродуктов. [c.253] Для разработки указанного комплекса программ на ЭВМ ЕС-1045 были использованы материалы работы [79]. [c.253] В основу создания комплекса программ положен системный подход к расчету ХТС. Любая технологическая схема может быть представлена некоторой совокупностью аппаратов или подсистем. Для каждой подсистемы разрабатывается своя вычислительная процедура — модель. Затем по организующей программе в соответствии с технологическими связями в СХТС осуществляется объединение моделей подсистем, в общую математическую модель СХТС [79] на базе матрицы связей. [c.253] Применение системного подхода для моделирования СХТС позволило значительно упростить переход от одной схемы к другой. При этом общность подхода оправдывает некоторое увеличение объема памяти ЭВМ, необходимое для расчета материального баланса ХТС. Таким образом, следует отметить, что расчет СХТС на основе системного подхода базируется на расчетной процедуре Л -го технологического блока в сочетании с организующей программой. [c.253] Для расчета конкретных типовых аппаратурно-технологических блоков в комплекс программ включена также в качестве флагмента библиотека программ расчета физико-химических свойств перерабатываемых солевых систем. [c.253] В технологических схемах содовых цехов общее число блоков и рециклов относительно невелико, поэтому построение структурной схемы процесса, определение мест разрыва (по критерию минимума числа разрываемых потоков) и задание начальных приближений, а также последовательности расчета блоков может выполняться технологом — разработчиком схемы. [c.253] Алгоритм формирования модели не зависит от типов унифицированных блоков. В библиотеке унифицированных блоков содержатся идентификаторы подпрограмм АТБ блоки упаривания, концентрирования, разбавления, растворения, карбонизации, смешения и разделения потоков. Характер организации библиотеки позволяет заменять либо дополнительно вводить подпрограммы отдельных блоков. Алгоритм расчета схемы предусматривает проверку ограничений, накладываемых на процесс, и корректировку исходных данных в тех случаях, когда ограничения не соблюдаются. [c.254] Ниже на примере упрощенной технологической схемы содового цеха, приведенной на рис. 62, рассматривается последовательность подготовки данных для автоматизированного формирования модели схемы. [c.254] Подготовка данных начинается с графического изображения структуры схемы. Технологическая схема включает укрупненные АТБ, а также простые блоки смешения и разделения, соотвегствующие всем точкам разветвления потоков над каждым блоком указан его порядковый номер в данной схеме. Для ввода структуры схемы в ЭВМ формируется двухмерный массив СХ, столбцы которого заполняются в последовательности, соответствующей порядковым номерам блоков в схеме. В первой строке массива указываются цифровые коды (имена) всех аппаратурно-технологических блоков (АТБ) схемы 01—АТБ соды, 03 — АТБ сульфата калия, 04 — АТБ двойной соли, 06 — АТБ поташа, 11 — блок смешения потоков, 12 — блок разделения потока. Во второй строке размещается информация о рециклических потоках, которая сообщается с помощью порядковых номеров блоков в схеме. Знак минус соответствует выходящему потоку, знак плюс — входящему. Если во второй строке стоит ноль, то это означает, что в данном блоке нет входящего либо выходящего рецикличе-ского потока. [c.254] Массив СХ представляет собой модификацию матрицы процесса. При этом подразумевается, что между предыдущими и последующими блоками существует передача информации о потоке. [c.255] Следующим этапом подготовки данных является определение точек разрыва потоков и последовательности расчета блоков, которая задается массивом РЯД Для схемы, приведенной на рис, 62, рационально произвести разрыв потока между четвертым и пятым блоками. При этом в массиве РЯД записывается с помощью порядковых номеров блоков следующая последова-гельность их расчета 5—6—7—1—2—3—4—98. Расчет рециклического контура замыкается итерационной процедурой (цифровой код 98), формирующей новые приближения и определяющей момент окончания итерационного расчета контура. Расчет схемы сводится к последовательному расчету блоков, порядковые номера и имена которых размещены в массиве РЯД. [c.255] Обращение ко всем типовым блокам осуществляется через библиотеку-каталог, в которой вызов той или иной процедуры расчета организуется в зависимости от цифрового кода (имени) блока. При отсутствии сходимости расчет контура повторяют. Если на данной итерации достигнута заданная точность расчета, переходят к расчету следующего контура. После расчета всех рециклических контуров проверяется баланс по входящим и выходящим потокам схемы. Информацию о входах и выходах схемы несет массив СХ. [c.255] Особенностью программного моделирующего комплекса МХТС являются простота подготовки и кодирования схемы и отсутствие каких-либо изменений в программах комплекса при переходе к другим структурным схемам содового производства. [c.255] Расчет материального баланса аппаратурно-технологического блока. Для получения содопродуктов из нефелинового сырья было предложено около 30 технологических схем, различающихся степенью сложности и характером связи между отдельными стадиями производства. В каждой из схем могут быть выделены укрупненные подсистемы— АТБ (аппаратурно-техно-логические блоки), каждый из которых включает совокупность процессов, повторяющихся на различных этапах производства выпаривания или вакуум-кристаллизации, отстаивания, центрифугирования, промывки и сущки. В АТБ осуществляется выделение из раствора одного из компонентов — соды, поташа, сульфата или хлорида калия, двойных солей. Условия кристаллизации каждого из них определяются физико-химическими свойствами перерабатываемых растворов, находящих свое отражение в диаграммах растворимости либо в их математических описаниях. На рис. 62,6 показан типовой АТБ. [c.255] При расчете схем можно рассчитать блок, если известен входной поток АТБ и заданы значения управляющих воздействий. При этом следует отметить возможность применения моделирующего комплекса СХТС, что вытекает из различия задач при управлении и проектировании СХТС. Для известного оборудования определяют выходные потоки, т. е. качество получаемых продуктов и затраты на каждой стадии производства. На стадии проектирования можно снять ограничения по типу применяемого оборудования. В этом случае оптимизации подлежат характеристики оборудования (вектор ), на основе которых осуществляется выбор оборудования. [c.256] Истинным критерием оптимальности разрыва является время расчета схемы. Однако иа практике, как правило, определение места разрыва осуществляют до расчета схемы. Поэтому используют другой критерий оптимальности — число разрываемых потоков должно быть наименьшим. [c.256] В соответствии со структурой взаимосвязей можно разделить рециклы СХТС на три типа независимые (а), вложенные (б) и перекрещивающиеся (в), рпс. 63. [c.256] Для технологических схем с перекрещивающимися рециклами (рис. 63, е) комплекс включает все блоки, входящие хотя бы в один из рециклов. Рационально разрывать поток, входящий в максимальное число рециклических потоков. Для схемы на рис. 63, 8 таким потоком будет поток между блоками 2 и 3. [c.257] Вернуться к основной статье