к.т.н., доцент, кафедра автоматизации и информационных технологий, ул. Советская, 186а, г. Альметьевск, 423462, Россия
Cand. Sci. (Engin.), associate professor, department of automation and information technologies, Sovetskaya st., 186a, Almetievsk, 423462, Russia
На сегодня вопросы энергосбережения являются актуальными. Сушка материалов в различных отраслях промышленности топливно-энергетического комплекса относится к числу энергоемких технологий. Обзор литературы показал, что предлагаемые мероприятия по повышению эффективности работы сушильных установок, в основном, носят технологический характер. Для усовершенствования работы сушильных установок предлагается подход, основанный на применении регрессионных методов и алгоритмов управления на их основе. Актуальным является применение эксергетического баланса. Так как расчет эксергетического баланса является сложным и трудоемким, то предлагается на его основе построить упрощенную модель. Для получения математического описания сушильной установки использованы модели, построенные на уравнениях баланса массы и эксергии. Приведена схема распылительной сушильной установки замкнутого типа. Составлена модель сушильной установки на основе эксергетического баланса. Получены результаты расчета эксергии топливного газа, термомеханической эксергии продуктов горения, а также эксергии на испарение влаги. Предложена методика, состоящая из последовательности шагов: расчет материального и теплового балансов, расчет эксергетического баланса, формирование обучающей выборки на основе балансовой модели, построение упрощенной регрессионной зависимости между входными и выходными параметрами, оптимизация с учетом ограничений на показатели качества, разработка алгоритмов управления сушильной установкой. Выбраны методы, необходимые для выполнения шагов методики. Для вывода регрессионной зависимости предложено применение ротатабельного центрального композиционного плана. Предложен критерий оптимизации – эксергетический КПД газовой топки и сушильной камеры. Получена регрессионная зависимость эксергетического КПД сушильной камеры от температуры сушильного агента на входе, влажности поступающей суспензии и расхода топливного газа. Значение коэффициента детерминации составляет 0,96, что свидетельствует об адекватности полученной модели исходным данным. Приведена структурная схема управления сушильной установкой с учетом выбранных управляющих и возмущающих параметров. Предложенная методика может применяться для определения оптимальных параметров управления сушильной установкой. Дальнейшие исследования могут быть направлены на детализацию и программную реализацию данной методики.
Today, energy-saving issues are relevant. Drying of materials in various industries of the fuel and energy complex is one of the energy-intensive technologies. The literature review showed that the proposed measures to improve drying plants’ efficiency are mainly technological. To improve the drying plants’ operation, we propose an approach using regression methods and control algorithms based on them. It is relevant to apply the exergy balance. Since the calculation of exergy balance is complex and time-consuming, we propose building a simplified model based on it. To obtain a mathematical description of a drying unit, we use models based on the equations of mass balance and exergy. A diagram of a spray closed-type drying unit is given. We provide a model of a drying plant based on exergy balance. The results of calculating the exergy of fuel gas, thermomechanical exergy of combustion products, and exergy for moisture evaporation were obtained. The proposed methodology consists of a sequence of steps: calculating material and thermal balances, calculating the exergy balance, providing a training sample based on a balance model, constructing a simplified regression relationship between input and output parameters, optimizing the model taking into account restrictions on quality indicators, and developing control algorithms for the drying plant. The selected methods allow completing the above steps. To derive the regression dependence, we use a rotatable central compositional plan. An optimization criterion is the exergy efficiency of a gas furnace and a drying chamber. We obtained the regression dependence of the exergy efficiency of the drying chamber on the temperature of the drying agent at the inlet, the humidity of the incoming slurry, and the fuel gas consumption. The coefficient of determination is 0,96, indicating that the model adequately fits the original data. A block diagram of the drying unit control is given, taking into account the selected control and disturbing parameters. The proposed method can be used to determine the optimal control parameters of the drying unit. Further research may be aimed at the details and programmatic implementation of this technique.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.