Химико-технологические системы технологические операторы

Для эффективного решения задач, возникающих на всех уровнях иерархии химического производства, необходимо прежде всего выполнить идентификацию операторов отдельных ФХС, составляющих ХТС, т. е. оценить входящие в них параметры. Это может быть достигнуто либо решением обратных задач с постановкой соответствующих экспериментов (если объектом исследования служит действующее производство), либо априорным заданием ориентировочных значений технологических параметров, используя данные аналогичных производств (при проектировании новых химико-технологических систем). После процедуры идентификации отображение (2) можно считать готовым для изучения свойств ФХС в рабочем диапазоне изменения ее параметров нахождения оптимальных конструктивных и режимных параметров технологического процесса синтеза оптимального управления системой анализа и моделирования поведения ХТС, в состав которой в качестве элемента входит рассматриваемая ФХС и т. п. Реализация перечисленных задач так или иначе связана с решением системы уравнений, соответствующих отображению (2), что равносильно получению явной функциональной связи между переменными у и и либо в аналитической форме конечных соотношений, либо в виде результата численного решения задачи на ЭВМ. Формально это решение представляется в виде соответствующего отображения [c.8]

Программно-целевая система принятия решений при разработке каталитического процесса. Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение адекватной математической модели ХТП и решение на ее основе проблем создания промышленного технологического процесса, его оптимизации и построения системы управления для поддержания оптимального режима функционирования. Стратегия достижения этой цели включает целый ряд этапов и направлений качественный анализ структуры ФХС синтез структуры функционального оператора системы идентификация и оценка параметров математической модели системы проектирование промышленного процесса оптимизация его конструктивных и режимных параметров синтез системы оптимального управления и т. п. Каждый пз перечисленных этапов, в свою очередь, представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных частных шагов и возможных направлений, которые объединяются в единую систему принятия решений для достижения поставленной цели. [c.32]

Модульный принцип в аппаратурном оформлении химико-технологической системы обеспечивает ее гибкость, предоставляет технологам возможность ее модификации и расширения, причем изменять схему и дополнять ее новым оборудованием может оператор, не имеющий специальной подготовки. [c.49]

Центральное место в системе управления химико-технологическими процессами занимает оператор-технолог, от знаний, навыков и умений которого зависит эффективность, безопасность и надежность эксплуатации химического производства. На долю оператора-технолога приходится самая ответственная функция — принятие окончательного решения по управлению процессом. Работа оператора расчленяется на три иерархических уровня операции — действия — деятельность. [c.353]

При синтезе любых химических производств могут быть использованы следующие типы технологических связей между аппаратами последовательный поток (рис. 1Х-2,а), который применяют в блочных химико-технологических системах (например, производство аммиака), а также в случае необходимости повышения эффективности данного технологического оператора (например, для достижения более высокой степени превращения используют каскад химических реакторов) параллельный поток (рис. 1Х-2,б), который применяют в случае, если нужно увеличить мощность системы, а также при параллельном получении полупродуктов Л и В, идущих на производство продукта С обратный поток —рецикл (рис. 1Х-2, в), применяемый для более полного использования сырья или энергии, а также для целей регенерации перекрестный поток (рис. 1Х-2,г), обеспечивающий эффективное использование энергии в системе. [c.432]

От характеристик элементов ХТС и характера технологических связей зависит качество функционирования химико-технологической системы. Эффективность работы ХТС можно повысить 1) путем изменения технологических связей меледу существующими в системе технологическими операторами 2) путем улучшения функционирования основных элементов ХТС (за счет изменения технологических параметров их работы или изменения типа аппаратов) 3) введением в ХТС дополнительных операторов или образованием новых внешних связей. [c.153]

Понятие физико-химической системы и технологического оператора. Основу современного кибернетического подхода к решению проблем химической технологии составляет системный анализ, в соответствии с которым задачи исследования и расчета отдельных технологических процессов, моделирования и оптимизации сложных химико-технологических систем (ХТС), оптимального проектирования химико-технологических комплексов решаются в тесной связи друг с другом, объединены обш,ей стратегией и подчинены единой цели созданию высокоэффективного химического производства. [c.6]

Операторы, задаваемые системами уравнений в частных производных. Операторы такого вида встречаются во всех сложных технологических системах, математические модели которых включают дифференциальные уравнения в частных производных. Внутренние параметры таких объектов изменяются не только во времени, но и распределены по пространственным координатам. В общем случае каждый внутренний параметр 2 зависит от трех пространственных координат 2 = 2( 1, Хг, Хз, t) и дифференциальные уравнения математической модели содержат частные производные по каждой пространственной переменной. Такие математические модели, однако, сложны для исследования и редко применяются для описания химико-технологических объектов. Значительная часть моделей основных процессов химической технологии представляет собой системы дифференциальных уравнений, содержащих частную производную только по одной пространственной переменной. Соответственно, и все внутренние параметры объекта меняются только по одной пространственной координате. При этом координатная ось совпадает, как правило, с осью аппарата, а в каждом сечении, перпендикулярном этой оси, параметры процесса не зависят от пространственных координат. Значения внутреннего параметра г х,1) в точках, соответствующих входу и выходу, представляют собой входные и выходные параметры системы, например г х, 2 (х, () 1х=1 вых (0> где I — [c.45]

В общем случае символическая математическая модель каждого технологического оператора (ТО) химико-технологической системы представляет собой систему нелинейных алгебраических или дифференциальных уравнений большой размерности, решение которой на ЦВМ требует значительного времени. В этом случае расчет математической модели ХТС, образованной совокупностью математических моделей, входящих в систему технологических операторов, связан с принципиальными трудностями, которые обусловлены ограниченным объемом оперативной памяти и малым быстродействием современных ЦВМ. На начальных этапах проектирования ХТС создаются более простые математические модели ТО, обеспечивающие сохранение желаемого уровня гомоморфизма сущности физико-химических процессов, происходящих в элементе. На завершающих этапах проектирования необходимо применять более точные и сложные математические модели ТО, которые могли бы полнее учитывать кинетические характеристики технологических процессов и наиболее реально отран<ать влияние параметров технологических режимов и параметров элементов на функционирование ХТС в целом. [c.82]

Формализация процедур на основе топологического принципа описания ФХС. Выше была определена схема общей стратегии системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса. Для повышения эффективности этой стратегии необходимо создание соответствующей автоматизированной системы оперативной подготовки математических описаний процессов, в задачи которой входила бы максимальная формализация и автоматизация всех промежуточных процедур построения функциональных операторов ФХС. Иными словами, возникает необходимость в создании специального методологического подхода, который позволил бы путем широкого использования средств вычислительной техники упростить процедуру построения математических моделей сложных процессов, обеспечил бы правильную координацию отдельных функциональных блоков между собой при их агрегировании в общую математическую модель ФХС и допускал бы эффективную формализацию основных процедур синтеза математических описаний ФХС. [c.17]

Так, например, опыт практической реализации задач оценки переменных состояния и идентификации химико-технологических процессов с применением фильтров Калмана [9, 10, 12] позволил обнаружить ряд существенных ограничений данного подхода к решению этих задач в области химической технологии. К источникам таких ограничений можно, например, отнести форму представления математического описания системы в виде дифференциальных операторов и их конечно-разностных аппроксимаций при численных операциях. Реализация математических моделей в такой форме на ЦВМ с применением методов формальной алгебры в условиях большого уровня помех и грубых начальных оценок параметров состояния часто связана с плохой обусловленностью матриц, а отсюда и с неустойчивостью, плохой сходимостью вычислительных процедур. [c.474]

Построение математического описания сложного химико-технологического процесса с позиций системного анализа включает три этапа качественный анализ структуры физико-химической системы (ФХС) синтез структуры функционального оператора системы идентификация и оценка параметров системы по экспериментальным данным. [c.3]

Особенность данной книги состоит в том, что в ней осуществлена систематизация задач теоретического исследования динамических свойств технологических аппаратов и способов их рещения. Технологический аппарат и процесс, который в нем осуществляется, с самого начала рассматриваются как технологическая система, т. е. ее математическое описание представляется в форме оператора, связывающего входные и выходные параметры процесса. Такой подход весьма удобен при построении моделей сложных систем, состоящих из нескольких связанных между собой технологических аппаратов. В связи с этим изложение динамики химико-технологических процессов дается на основе общих понятий теории операторов. Элементы этой теории, используемые при исследовании динамики, изложены во второй главе. [c.4]

Типовым технологическим оператором можно считать каждый типовой химико-технологический процесс. Типовые технологические операторы подразделяются на основные и вспомогательные. К основным относятся технологические операторы (рис. 52, А) химического превращения, массообмена, разделения, смешения. Эти операторы обеспечивают целевое направление функционирования ХТС. Вспомогательные технологические операторы (рис. 52, Б)—нагрева или охлаждения, сжатия или расширения или изменения агрегатного состояния (конденсации, испарения, растворения и др.) оказывают влияние только на энергетические и фазовые состояния системы. [c.126]

Синтез принципиальных технологических схем ректификации — одн из существенных задач в общей проблеме оптимального проектирования химико-технологических систем. В настоящее время соверщенно очевиден факт, что любая технологическая схема разделения не является суммой спроектированных отдельно технологических операций и процессов, а представляет собой нечто целое, которое может быть охарактеризовано вполне определенной структурой. Другими словами, предусматривается не индуктивный подход к схеме, состоящий в разработке отдельных операторов и протекающих в них процессов с последующим суммированием этих операторов, а дедуктивный, при котором место каждого оператора определяется общими соображениями относительно свойств схемы в целом. Поэтому синтез принципиальных технологических схем является вторым этапом в общем плане разработки химикотехнологической системы, следующим за разработкой химического процесса получения новых веществ. [c.234]

Рис. 111-5. Химико-технологическая система производства сульфата бария, представленная технологическими операторами 1 — растворитель ВаС1г 2 — растворитель N32804 з, 4 — реактор б, в — промыватель 7,8 — центрифуга 9—и — сушилка.

Символические математические модели реальной ХТС представляют собой совокупность математических соотношений в виде формул, уравнений, операторов, логических условий или неравенств, которые определяют характеристики состояния ХТС (физические параметры состояния материальных и энергетических потоков химических продуктов на выходе системы) в зависимости от конструкционных и технологических параметров ХТС, параметров состояния элементов системы и от параметров входных технологических потоков системы. Такая модель является результатом формализации химико-технологических процессов, происходящих в системе, т. е. результатом создания четкого формальноматематического описания процесса функционирования ХТС с необходимой степенью приближения к действительности. [c.19]

Конечная цель системного анализа на уровне отдельного химико-технологического процесса — построение функционального оператора (модуля химико-технологического процесса), который используется в дальнейшем для решения задач оптимизации, управления, проектирования процессов, а также для решения задач выс-щих ступеней иерархии химического производства. Необходимость применения системного подхода особенно остро стоит при анализе сложных ФХС, т. е. систем, для которых характерны многообразие явлений, совмещенность и взаимодействие явлений различной физико-химической природы. К таким системам можно отнести процессы массовой кристаллизации из растворов и газовой фазы. [c.3]

Специфика химико-технологического процесса как сложной системы состоит в том, что понятия элемент и связь здесь характеризуют не столько разнесенные в пространстве объекты и их взаимосвязи, сколько сложный комплекс элементарных физикохимических явлений, совмещенных в локальной точке пространства. При этом связь ассоциируется с потоком субстанции (вещества, энергии, импульса, момента импульса, заряда), а элемент — с преобразователем этого потока (например, диссинатор, накопитель, передатчик, смеситель, источник, сток, различного вида операторы совмещения потоков в локальной точке пространства и т. п.). [c.25]

Наиболее сложной задачей при разработке имитационных моделей химико-технологических объектов является разработка и реализация динамических моделей. Используемые для описания динамики объекта системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных нельзя применять в имитаторе тренажера, так как они не всегда разрешимы относительно всех информационных переменных. Поэтому при имитации динамических режимов коэффициенты усиления рассчитываются по статическим моделям, а изменения параметров во времени учиты- ваются добавочными операторами в виде динамических звеньев первого и второго порядков с чистым запаздыванием. [c.364]

Процессы химической технологии как объекты управления могут быть линейными и нелинейными (см. также стр. 90). В большинстве случаев эти объекты являются нелинейными системами (например, процесс ректификации в колонном аппарате или химическая реакция п-го порядка в соответствующем реакторе). Следовательно, операторы таких объектов принадлежат к классу нелинейных операторов. Нужно отметить, что отличительная особенность нелинейных элементов химико-технологических процессов заключается в том, что данные элементы представляют собой некоторые гладкие, дифференцируемые функции параметров объекта управления. Это позволяет иногда ограничиваться линейным приближением оператора объекта, либо получать приближенное математическое описание объекта с учетом основных нелинейностей в некотором классе стандартных нелинейных операторов. При этом линейная часть оператора всегда входит в полный оператор в качестве необходимого элемента (например, приближение кривой равновесия процесса ректификации бинарной смеси посредством ряда Макло-рена). В этом смысле основным оператором нелинейного объекта управления всегда будем считать его линейное приближение. Поэтому, как показано ниже, изучение нелинейных характеристик объекта находится в прямой связи с исследованием его линейных характеристик. Из сказанного следует, что линейные операторы являются важнейшими типами операторов, которые и должны быть изучены в первую очередь (нелинейные операторы подробно описаны в конце этой главы, стр. 90 сл.). [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология