Аналіз ефективності й оптимізація технологічних режимів барабанних сушильних установок

Abstract

Питання оптимізації режимів для технологічних систем потокової переробки сировини мають істотний вплив на рентабельність підприємств хімічної, харчової й металургійної промисловості. На сьогодні залишається актуальним завдання переходу від вимог рентабельності до керувальних впливів, що вимагає розробки спеціалізованих методів. Такі методи повинні використовувати показник ефективності, що оцінює результати технологічної операції за сукупністю вартісних оцінок вихідного продукту, витрат і часу. У роботі показано, що структура канальної системи обробки сировини повинна містити блоки обчислення вартості витрат сировини, ресурсу й енергії для обробної й транспортувальної частин установки й розрахунку загального показника ефективності. Розглянуто приклад технологічної лінії сушіння гранульованого продукту в барабанній печі із зонними й аксіальними пальниками, що використовують різні види палива. Враховується взаємовплив компонентів лінії на її продуктивність, якість і витрати. Нелінійний вид виразу для показника ефективності вимагає його модифікації для використання в методі динамічного програмування. Для пошуку оптимального режиму вибрано метод динамічного програмування, що визначає оптимальну фазову траєкторію, яка максимізує сформульований для цього методу аддитивний критерій. Вартісна оцінка ділянок траєкторії виконувалася за допомогою обчислювальної моделі, що описує динамічні процеси в установці. Пошук оптимальних керувань здійснювався від кінця можливої траєкторії до початку у дискретизованому просторі фазових координат. Фазовими координатами є положення порції продукту в середині барабана, вологість продукту; керувальними величинами — кутова швидкість барабана, витрати палива в кожному пальнику. Порівняння значень показника ефективності для знайденої оптимальної траєкторії та траєкторій з відхиленнями показало правильність вибраного підходу.

Issues of technological systems modes optimization for streaming raw materials processing have a significant impact on the enterprises profitability in the chemical, food and metallurgical industries. At present, the task of moving from the profita-bility requirements to control actions remains actual. The task requires the development of specialized methods. Such methods should use an efficiency factor with evaluating of a technological operation results by a combination of cost esti-mates of the output product, costs and time. In the paper it is shown the structure of the channel system for raw materials processing should contain blocks for calculating the consumption costs of raw materials, resources and energy for the pro-cessing and transporting parts of the station and for calculating the overall efficiency factor. An example of a production line for drying a granular product in a drum furnace with zone and axial burners using different types of fuel is considered. The mutual influence of the line components on its productivity, quality and costs are taken into account. The non-linear form of the efficiency factors expression required modification for use in the dynamic programming method. For optimal mode searching we chose a dynamic programming method that determines the optimal phase trajectory with maximizes the addi-tive criterion formulated for this method. Cost estimation of the trajectory sections was carried out using a computational model. The model describes the dynamic processes in the station. The search for optimal controls was carried out from the end of a possible trajectory to the beginning in a discretized space of phase coordinates. The phase coordinates are the position of the product portion inside the drum, the moisture content of the product; control variables: drum angular velocity, fuel consumption in each burner. A comparison of the efficiency factor values for the found optimal trajectory and efficiency factor values for trajectories with deviations showed the validity of the chosen approach.

Вопросы оптимизации режимов для технологических систем потоковой переработки сырья имеют сущест-венное влияние на рентабельность предприятий химической, пищевой и металлургической промышленности. На сегодня остается актуальной задача перехода от требований рентабельности к управляющим воздействи-ям, которая требует разработки специализированных методов. Такие методы должны использовать показа-тель эффективности, оценивающий результаты технологической операции по совокупности стоимостных оценок выходного продукта, затрат и времени. В работе показано, что структура канальной системы обра-ботки сырья должна содержать блоки вычисления затрат на расход сырья, ресурса и энергии для обрабаты-вающей и транспортирующей частей установки и расчета общего показателя эффективности. Рассмотрен пример технологической линии сушки гранулируемого продукта в барабанной печи с зонными и аксиальными горелками, использующими различные виды топлива. Учитывается взаимовлияние компонент линии на ее про-изводительность, качество и затраты. Для поиска оптимального режима был модифицирован метод динами-ческого программирования, определяющий оптимальную фазовую траекторию, максимизирующую сформулиро-ванный для этого метода аддитивный критерий. Стоимостная оценка участков траектории выполнялась с помощью вычислительной модели, описывающей динамические процессы в установке. Поиск оптимальных управлений осуществлялся от конца возможной траектории к началу в дискретезированном пространстве фазовых координат. Фазовыми координатами являются положение порции продукта внутри барабана, влаж-ность продукта; управляющими величинами: угловая скорость барабана, расход топлива в каждой горелке. Сравнение значений показателя эффективности для найденной оптимальной траектории и траекторий с от-клонениями показал справедливость выбранного подхода.