[go: up one dir, main page]

RU2366911C2 - Method for automatic control of nickel tetracarbonyl (nt) decay process in device with electric heating of walls - Google Patents

Method for automatic control of nickel tetracarbonyl (nt) decay process in device with electric heating of walls Download PDF

Info

Publication number
RU2366911C2
RU2366911C2 RU2007119097/28A RU2007119097A RU2366911C2 RU 2366911 C2 RU2366911 C2 RU 2366911C2 RU 2007119097/28 A RU2007119097/28 A RU 2007119097/28A RU 2007119097 A RU2007119097 A RU 2007119097A RU 2366911 C2 RU2366911 C2 RU 2366911C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
zone
decomposer
model
control
Prior art date
Application number
RU2007119097/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007119097A (en
Inventor
Зуфар Гарифуллович Салихов (RU)
Зуфар Гарифуллович Салихов
Павел Викторович Волгин (RU)
Павел Викторович Волгин
Михаил Романович Шапировский (RU)
Михаил Романович Шапировский
Максим Сергеевич Барков (RU)
Максим Сергеевич Барков
Петр Дмитриевич Костомаров (RU)
Петр Дмитриевич Костомаров
Сергей Васильевич Платонов (RU)
Сергей Васильевич Платонов
Владимир Давыдович Жидовецкий (RU)
Владимир Давыдович Жидовецкий
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-экологическое предприятие ЭКОСИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-экологическое предприятие ЭКОСИ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-экологическое предприятие ЭКОСИ"
Priority to RU2007119097/28A priority Critical patent/RU2366911C2/en
Publication of RU2007119097A publication Critical patent/RU2007119097A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2366911C2 publication Critical patent/RU2366911C2/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: physics, control.
SUBSTANCE: invention is related to methods of automatic control of technological processes, in particular to system of nickel tetracarbonyl decay process control in hollow cylindrical device. Statistic adaptive model of 2nd order is used for control, which makes it possible to predict these parametres with sufficient metrological characteristics. Generated adaptive statistic model of the 1st order is used to calculate settings for temperature mode stabilisation circuits in device. Calculation is carried out as solution of optimisation task of mathematical programming with limitations in the form of inequalities. Obtained solutions are used as settings for temperature stabilisation controllers by zones of furnace that vary supply of electric energy and maintenance of specified values, besides special algorithmic solutions make operation of control circuits mutually independent on each other and invariant to external disturbances: flow and temperature of return gas CO and air temperature in workshop.
EFFECT: improved parametres of produced nickel powder quality.
1 dwg

Description

Изобретение относится к способам автоматического управления технологическими процессами, в частности к системе управления процессом разложения тетракарбонила никеля в полом цилиндрическом аппарате.The invention relates to methods for automatic control of technological processes, in particular to a control system for the decomposition of nickel tetracarbonyl in a hollow cylindrical apparatus.

В России на данный момент не было работающей системы автоматического управления процессом разложения тетракарбонила никеля. Используется ручное управление согласно технологическому регламенту (инструкции). В технологической инструкции указаны жесткие пределы температуры внутри корпуса, а также границы управляющих воздействий (температуры нагревателей), за которые выходить нельзя.In Russia at the moment there was no working system for automatic control of the decomposition of nickel tetracarbonyl. Manual control is used according to the technological regulations (instructions). The technological instructions indicate strict temperature limits inside the case, as well as the boundaries of the control actions (temperature of the heaters), which cannot be exceeded.

Данный процесс представляет сложность для управления, а тем более для создания системы автоматического управления, поскольку процесс стохастический, т.е. непрерывно изменяется, и при одних и тех же условиях протекания процесса на выходе возможно получение никелевого порошка с различными показателями качества. Кроме того, пока не придуман способ получения непрерывных достоверных показателей качества порошка. Таким образом, соблюдение технологической инструкции не дает гарантии получения порошка необходимого качества.This process is difficult to control, and even more so for creating an automatic control system, since the process is stochastic, i.e. continuously changing, and under the same conditions of the process at the output, it is possible to obtain nickel powder with different quality indicators. In addition, a method for obtaining continuous reliable indicators of the quality of the powder has not yet been invented. Thus, compliance with the technological instructions does not guarantee the receipt of the powder of the required quality.

Кроме того, существует способ автоматического управления разложением тетракарбонила никеля, основанный на модели, рассчитанной по экспериментальным данным. Коэффициенты данной модели рассчитаны заранее и автоматически не корректируются. Кроме того, следует отметить, что, создавая модель на достаточно большой диапазон возможных значений параметров процесса, ухудшается ее точность. Данная модель контролирует температуру процесса (температуру внутри корпуса разложителя) и пытается стабилизировать ее. Происходящие возмущения системой не отслеживаются напрямую, а фиксируется при изменении температуры процесса, которая стабилизируется за счет изменения расхода топлива. Кроме того, показателем качества данной системы является только насыпной вес никелевого порошка, в ней не учитывается средний диаметр частиц, что не позволяет получить полностью кондиционный никелевый порошок. Данное решение является наиболее близким к предлагаемому техническому решению, поэтому принимаем его за прототип. (Автоматическое управление процессом разложения карбонила никеля; В.А.Иванов, Д.И.Лисовский, В.В.Стопкевич; Бюллетень ЦИИНЦветМет «Цветные Металлы» №21, 1966 г.)In addition, there is a method for automatically controlling the decomposition of nickel tetracarbonyl based on a model calculated from experimental data. The coefficients of this model are calculated in advance and are not automatically adjusted. In addition, it should be noted that by creating a model on a sufficiently large range of possible values of process parameters, its accuracy is deteriorating. This model controls the process temperature (temperature inside the decomposer housing) and tries to stabilize it. The disturbances that occur in the system are not directly monitored, but are recorded when the process temperature changes, which stabilizes due to changes in fuel consumption. In addition, the indicator of the quality of this system is only the bulk density of the nickel powder, it does not take into account the average particle diameter, which does not allow to obtain a fully conditioned nickel powder. This solution is the closest to the proposed technical solution, so we take it as a prototype. (Automatic control of the process of nickel carbonyl decomposition; V.A. Ivanov, D.I. Lisovsky, V.V. Stopkevich; TsIINtsvetMet Non-ferrous Metals Bulletin No. 21, 1966)

Целью предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа, т.е. повышение качества получаемого никелевого порошка в процессе разложения тетракарбонила никеля, используя целевую функцию:The aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the prototype, i.e. improving the quality of the obtained Nickel powder in the process of decomposition of Nickel tetracarbonyl, using the objective function:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Ves*, Fisher* - заданные значения показателей качества;where Ves * , Fisher * - set values of quality indicators;

Ves, Fisher - прогнозируемые показатели качества;Ves, Fisher - predicted quality indicators;

ω1, ω2 - весовые коэффициенты (ω12=1), задаваемые мастером-технологом.ω 1 , ω 2 - weighting factors (ω 1 + ω 2 = 1), set by the master technologist.

Под качеством никелевого порошка понимают товарные показатели качества: насыпной вес (Ves) и средний диаметр частиц (Fisher).Nickel powder quality is understood to mean product quality indicators: bulk density (Ves) and average particle diameter (Fisher).

Для решения этой задачи используется способ автоматического управления процессом разложения тетракарбонила никеля (ТКН) в аппарате с электрическим нагревом стенок, включающий регулирование температуры участков внешней стенки аппарата, отличающийся тем, чтоTo solve this problem, a method is used to automatically control the decomposition of nickel tetracarbonyl (TKN) in an apparatus with electric wall heating, including temperature control of sections of the outer wall of the apparatus, characterized in that

- одновременно измеряют и стабилизируют температуры стенки аппарата по зонам нагрева,- simultaneously measure and stabilize the temperature of the wall of the apparatus in the heating zones,

- формируют статистическую модель следующего вида:- form a statistical model of the following type:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Ves - насыпной вес никелевого порошка;where Ves is the bulk density of the nickel powder;

Fisher - средний диаметр частиц никелевого порошка;Fisher — average particle diameter of nickel powder;

Тк1…6 - температура корпуса в зонах 1-6 (предварительные задания локальным контурам стабилизации);Т к1 ... 6 - case temperature in zones 1-6 (preliminary tasks to local stabilization loops);

РТКН - давление Ni(CO)4 в разложителе;P TKN - pressure Ni (CO) 4 in the decomposer;

QCO - расход СО в разложителе;Q CO is the consumption of CO in the decomposer;

РO2 - давление кислорода в разложителе;P O2 is the oxygen pressure in the decomposer;

а10…а29 - коэффициенты модели,and 10 ... and 29 are the coefficients of the model,

- измеряют температуру воздуха в цехе, температуру и расход оборотного СО,- measure the air temperature in the workshop, the temperature and flow rate of the circulating CO,

- затем непрерывно корректируют рассчитанные по статистической модели и отвечающие целевой функции задания локальным контурам стабилизации по температуре воздуха в цехе, по температуре и расходу оборотного СО, используя выражения:- then continuously correct the tasks calculated by the statistical model and corresponding to the objective function to the local stabilization contours according to the air temperature in the workshop, to the temperature and flow rate of circulating CO, using the expressions:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где i=1,2,3…n;where i = 1,2,3 ... n;

Figure 00000005
- температура нагрева в i-той зоне (скорректированное задание локальным контурам стабилизации);
Figure 00000005
- heating temperature in the i-th zone (adjusted task to local stabilization loops);

Figure 00000006
- величина коррекции первоначального задания в i-той зоне;
Figure 00000006
- correction value of the initial task in the i-th zone;

TKi - первоначальное задание нагревателю в i-той зоне, удовлетворяющее целевой функции, рассчитанное по модели (2);T Ki - initial task for the heater in the i-th zone, satisfying the objective function, calculated according to the model (2);

Tmi(j) - температура материала в j-той зоне;T mi (j) is the temperature of the material in the j-th zone;

Tki(j) - температура корпуса в j-той зоне;T ki (j) is the body temperature in the j-th zone;

Tmi(j-1) - температура материала в (j-1)-той зоне;T mi (j-1) is the temperature of the material in the (j-1) -th zone;

Tmi-i(j-1) - температура материала в (j-1)-той зоне в предыдущий момент времени;T mi-i (j-1) is the temperature of the material in the (j-1) -th zone at the previous moment in time;

TCO(j-1) - температура оборотного СО в (j-1) зоне;T CO (j-1) is the temperature of the circulating CO in the (j-1) zone;

QCO(j-1) - расход оборотного СО в (j-1) зоне;Q CO (j-1) - consumption of circulating CO in the (j-1) zone;

TOC(j-1) - температура окружающей среды в (j-1) зоне;T OC (j-1) is the ambient temperature in the (j-1) zone;

а10…а65 - коэффициенты модели, and 10 ... and 65 are the coefficients of the model,

- прогнозируют текущие показатели качества процесса по следующим формулам:- predict the current quality indicators of the process according to the following formulas:

Figure 00000007
Figure 00000007

где:Where:

Figure 00000008
- прогнозное значение насыпного веса;
Figure 00000008
- forecast value of bulk density;

Figure 00000009
- прогнозное значение среднего диаметра частиц;
Figure 00000009
- the predicted value of the average particle diameter;

x1…x6к1…6 - температура корпуса в зонах 1-6;x 1 ... x 6 = T k1 ... 6 - case temperature in zones 1-6;

х7ТКН - давление Ni(CO)4 в разложителе;x 7 = P TKN - pressure of Ni (CO) 4 in the decomposer;

x8=QCO - расход СО в разложителе;x 8 = Q CO - CO consumption in the decomposer;

x9O2 - давление кислорода в разложителе,x 9 = P O2 - oxygen pressure in the decomposer,

- а полученные значения

Figure 00000005
, подают в качестве задания на регулирование температуры участков внешней стенки аппарата.- and the obtained values
Figure 00000005
, served as a task for regulating the temperature of the sections of the outer wall of the apparatus.

В предлагаемом способе используется как аналоговая информация, принимаемая с датчиков, расположенных на аппарате, так и дискретная информация, вводимая вручную по результатам анализа конечного продукта. Алгоритм управления позволяет решать поставленную задачу при минимуме воздействий, так как оценка необходимости принятия решений производится через достаточно большой промежуток времени. Кроме того, чтобы избежать резких изменений заданий исполнительным механизмам, рассчитанные с помощью оптимизационной задачи температуры корпуса в разных зонах печи корректируются в зависимости от величины их разности с предыдущими значениями и от того, один или оба показателя качества процесса отличаются от своих заданных значений более чем на допустимую величину.The proposed method uses both analog information received from sensors located on the device and discrete information entered manually according to the results of analysis of the final product. The control algorithm allows us to solve the problem with a minimum of impacts, since the assessment of the need for decision-making is made after a sufficiently large period of time. In addition, in order to avoid sharp changes in the tasks of the actuators, the temperature of the case calculated using the optimization task in different zones of the furnace is adjusted depending on the value of their difference with the previous values and on whether one or both process quality indicators differ from their set values by more than allowable value.

Работа предлагаемого изобретения производится следующим образом: собирается база данных нормальной эксплуатации за 48 часов с дискретностью 5 минут, далее производится расчет коэффициентов математической модели по формулам (2), (3) и (4).The work of the invention is as follows: a database of normal operation is collected for 48 hours with a resolution of 5 minutes, then the coefficients of the mathematical model are calculated by the formulas (2), (3) and (4).

Используем следующие обозначения в формуле (2):We use the following notation in formula (2):

у1=Ves;y 1 = Ves;

у2=Fisher;y 2 = Fisher;

x1…х6=Tk1…Tk6;x 1 ... x 6 = T k1 ... T k6 ;

х7ТКН;x 7 = P TKN ;

х8=QCO;x 8 = Q CO ;

х9=PO2.x 9 = P O2 .

Тогда система уравнений примет вид:Then the system of equations will take the form:

Figure 00000010
Figure 00000010

Поиск значений коэффициентов этих уравнений осуществляется методом наименьших квадратов. Для этого нужно минимизировать сумму квадратов отклоненийThe search for the coefficients of these equations is carried out using the least squares method. To do this, minimize the sum of the squared deviations

Figure 00000011
Figure 00000011

Приравняв к нулю частные производные по коэффициентам a(i)j, получим следующую систему уравнений:Equating the partial derivatives with respect to the coefficients a (i) j to zero, we obtain the following system of equations:

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Перепишем эти уравнения, введя следующие обозначения:We rewrite these equations by introducing the following notation:

Figure 00000014
Figure 00000014

Figure 00000015
Figure 00000015

Тогда система уравнений запишется как:Then the system of equations is written as:

Figure 00000016
Figure 00000016

где

Figure 00000017
Where
Figure 00000017

ai=(a0i, a1i, a2i, a3i, a4i, a5i, a6i, a7i, a8i, a9i,)T a i = (a 0i , a 1i , a 2i , a 3i , a 4i , a 5i , a 6i , a 7i , a 8i , a 9i ,) T

B=(b0i, b1i, b2i, b3i, b4i, b5i, b6i, b7i, b8i, b9i,)B = (b 0i , b 1i , b 2i , b 3i , b 4i , b 5i , b 6i , b 7i , b 8i , b 9i ,)

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Уравнение (7) решается методом Гаусса, заключающимся в приведении матрицы Di к треугольному виду.Equation (7) is solved by the Gauss method, which consists in reducing the matrix D i to a triangular form.

Используем следующие обозначения для формулы (3):We use the following notation for formula (3):

Figure 00000020
Figure 00000020

Тогда уравнения (4) перепишутся следующим образом:Then equations (4) are rewritten as follows:

Figure 00000021
Figure 00000021

Поиск значений коэффициентов этих уравнений осуществляется методом наименьших квадратов. Для этого нужно минимизировать сумму квадратов отклонений:The search for the coefficients of these equations is carried out using the least squares method. To do this, minimize the sum of the squared deviations:

Figure 00000022
Figure 00000022

где N - число измерений, i=1…6.where N is the number of measurements, i = 1 ... 6.

Приравняв к нулю частные производные по коэффициентам a(i)j, получим следующую систему уравнений:Equating the partial derivatives with respect to the coefficients a (i) j to zero, we obtain the following system of equations:

Figure 00000023
Figure 00000023

Перепишем эти уравнения, введя следующие обозначения:We rewrite these equations by introducing the following notation:

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

Figure 00000026
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

Figure 00000028
Figure 00000028

Figure 00000029
Figure 00000029

Figure 00000030
Figure 00000030

Тогда система уравнений запишется как:Then the system of equations is written as:

Figure 00000031
Figure 00000031

где

Figure 00000017
Where
Figure 00000017

ai=(a0i, a1i, a2i, a3i, a4i, a5i)T a i = (a 0i , a 1i , a 2i , a 3i , a 4i , a 5i ) T

B=(b0i, b1i, b2i, b3i, b4i, b5i)B = (b 0i , b 1i , b 2i , b 3i , b 4i , b 5i )

Уравнение (11) решается методом Гаусса.Equation (11) is solved by the Gauss method.

Поиск значений коэффициентов для уравнений (4) осуществляется методом наименьших квадратов. Для этого нужно минимизировать сумму квадратов отклоненийThe search for the coefficient values for equations (4) is carried out by the least squares method. To do this, minimize the sum of the squared deviations

Figure 00000032
Figure 00000032

Приравняв к нулю частные производные по коэффициентам a(i)j, получим следующую систему уравнений:Equating the partial derivatives with respect to the coefficients a (i) j to zero, we obtain the following system of equations:

Figure 00000033
Figure 00000033

Введем следующие обозначения:We introduce the following notation:

Figure 00000034
Figure 00000034

Figure 00000035
Figure 00000035

Тогда система уравнений запишется как:Then the system of equations is written as:

Figure 00000036
Figure 00000036

где

Figure 00000037
Where
Figure 00000037

ai=(a0i, a1i, a2i, a3i, a4i, a5i, a6i, a7i, a8i, a9i,…a55i)T a i = (a 0i , a 1i , a 2i , a 3i , a 4i , a 5i , a 6i , a 7i , a 8i , a 9i , ... a 55i ) T

B=(b0i, b1i, b2i, b3i, b4i, b5i, b6i, b7i, b8i, b9i,b54i)B = (b 0i , b 1i , b 2i , b 3i , b 4i , b 5i , b 6i , b 7i , b 8i , b 9i , b 54i )

Уравнение (14) решается методом Гаусса.Equation (14) is solved by the Gauss method.

После этого производится расчет текущих показателей качества по формуле (4), используя полученные коэффициенты модели и текущие параметры процесса. Если эти значения отличаются от заданных на величину большую, чем допуск, производится расчет управляющих воздействий по формуле (1), подставляя в нее рассчитанные коэффициенты модели и необходимые показатели качества и используя целевую функцию (2). Далее производится коррекция рассчитанных значений по формуле (3). Рассчитанные значения температур корпуса в различных зонах проверяются на соответствие допустимым пределам:After that, the current quality indicators are calculated by the formula (4), using the obtained model coefficients and current process parameters. If these values differ from the set ones by an amount greater than the tolerance, the control actions are calculated according to the formula (1), substituting the calculated model coefficients and the necessary quality indicators into it and using the objective function (2). Next, the calculated values are corrected by the formula (3). The calculated values of the housing temperatures in various zones are checked for compliance with the permissible limits:

Figure 00000038
Figure 00000038

где Тki - рассчитанное значение температуры корпуса в i-зоне;where T ki is the calculated value of the body temperature in the i-zone;

Figure 00000039
- минимальное значение температуры корпуса в i-зоне;
Figure 00000039
- the minimum value of the case temperature in the i-zone;

Figure 00000040
- максимальное значение температуры корпуса в i-зоне.
Figure 00000040
- the maximum value of the case temperature in the i-zone.

Если значения рассчитанных температур выходят за допустимые пределы, то они принимаются равными предельным значениям и вновь производится решение оптимизационной задачи по формулам (1), (2) и (3) с пятью варьируемыми температурами, затем, при необходимости, с четырьмя и т.д.If the values of the calculated temperatures are outside the permissible limits, then they are taken equal to the limiting values and the optimization problem is again solved by formulas (1), (2) and (3) with five variable temperatures, then, if necessary, with four, etc. .

После этого, чтобы избежать резких изменений заданий исполнительным устройствам, рассчитывается величина коррекция текущих температур по зонам в зависимости от разности вновь вычисленной и предыдущей температуры и от того, один или оба показателя качества отличаются от заданных более чем на допустимую величину. Если оба показателя качества находятся вне допустимой зоны относительно заданного значения, величина коррекции определяется какAfter that, in order to avoid sharp changes in the tasks of the actuators, the correction value of the current temperatures in the zones is calculated depending on the difference between the newly calculated and the previous temperature and on whether one or both quality indicators differ from the set ones by more than the permissible value. If both quality indicators are outside the acceptable zone relative to the set value, the correction value is defined as

T'=ΔT/k,T '= ΔT / k,

где ΔТ - разность текущей и вновь вычисленной температуры данной зоны,where ΔТ is the difference between the current and newly calculated temperature of this zone,

k - настроечный параметр.k is the tuning parameter.

При недопустимом отклонении от заданного значения только насыпного веса коррекция температур рассчитывается какWith an unacceptable deviation from the set value of only bulk density, the temperature correction is calculated as

T'=ΔT/k+1,T '= ΔT / k + 1,

где ΔT - разность текущей и вновь вычисленной температуры данной зоны,where ΔT is the difference between the current and newly calculated temperature of this zone,

k, 1 - настроечные параметры.k, 1 - tuning parameters.

И в последнем случае, когда вне допустимой зоны находится только значение показателя Fisher, величина коррекции равнаAnd in the latter case, when only the value of the Fisher indicator is outside the permissible zone, the correction value is

T'=ΔT/k+m,T '= ΔT / k + m,

где ΔT - разность текущей и вновь вычисленной температуры данной зоны,where ΔT is the difference between the current and newly calculated temperature of this zone,

k, m - настроечные параметры.k, m - tuning parameters.

(k,l,m - нормативные величины, являющиеся настроечными параметрами, 1<m).(k, l, m - standard values, which are tuning parameters, 1 <m).

Численный примерNumerical example

Возьмем базу данных с 25.04.2006 6:39 по 25.04.2006 7:14Let's take the database from 04.25.2006 6:39 a.m. to 04.25.2006 7:14 a.m.

ВремяTime 6:396:39 6:446:44 6:496:49 am 6:546:54 6:596:59 a.m. 7:047:04 7:097:09 a.m. 7:147:14 a.m. ВесThe weight 0,0340,034 0,190.19 0,190.19 0,190.19 0,190.19 0,190.19 0,190.19 0,190.19 ФишерFisher 2,512,51 2,512,51 2,512,51 2,512,51 2,512,51 2,512,51 2,512,51 2,512,51 Ткор1Tkor1 536,7536.7 536,7536.7 536,3536.3 533,7533.7 533,5533.5 531,9531.9 530,8530.8 530,5530.5 Ткор2Tkor2 521,1521.1 520,7520.7 518,5518.5 517,9517.9 517,6517.6 516516 514,9514.9 514,5514.5 Ткор3Tkor3 420,6420.6 420420 418,4418.4 417,7417.7 417,3417.3 416,9416.9 415415 414,6414.6 Ткор4Tkor4 406406 405,4405.4 405405 404,8404.8 404,6404.6 402,3402.3 402,1402.1 401,3401.3 Ткор5Tkor5 305305 304,6304.6 304,7304.7 302,8302.8 301,9301.9 301,9301.9 301,6301.6 301,3301.3 Ткор6Tkor6 300,9300.9 300,2300,2 300,2300,2 299,8299.8 299,5299.5 297,7297.7 297297 296,6296.6 Тмат1Tmat1 267,5267.5 266,3266.3 265,5265.5 264,6264.6 263,7263.7 262,8262.8 261,7261.7 260,7260.7 Тмат2Tmat2 274,7274.7 273,8273.8 272,6272.6 272,1272.1 270,9270.9 269,8269.8 269,3269.3 268268 Тмат3Tmat3 267,7267.7 266,3266.3 266266 264,9264.9 264,2264.2 263,3263.3 262,5262.5 261,6261.6 Тмат4Tmat4 257,7257.7 256,8256.8 256,4256,4 255,4255.4 254,7254.7 253,8253.8 253,1253.1 252,2252.2 Тмат5Tmat5 237237 236,3236.3 235,4235.4 234,9234.9 234,2234.2 233,3233.3 232,4232,4 231,8231.8 Тмат6Tmat6 209,5209.5 208,1208.1 207,8207.8 207,2207.2 206,4206.4 206206 204,8204.8 204,1204.1 РасхСОExSCO 6,16.1 5,95.9 6,76.7 6,96.9 6,96.9 7,57.5 7,17.1 7,37.3 ДавлO2Pressure O2 0,20.2 0,1990.199 0,1980.198 0,1980.198 0,1970.197 0,1960.196 0,1950.195 0,1950.195 ДавлТКНDavlTKN 0,0340,034 0,0330,033 0,0340,034 0,0350,035 0,0340,034 0,0350,035 0,0340,034 0,0350,035 Расх об СОRass about CO 121,5121.5 120,4120,4 118,5118.5 119,9119.9 118,8118.8 120,3120.3 121,6121.6 121,5121.5 Т об СОT about WITH 26,326.3 2626 25,425,4 25,325.3 2525 2525 24,324.3 24,224.2 ТосTos 10,0610.06 10,0610.06 10,210,2 10,2510.25 10,2510.25 10,4510.45 10,1610.16 10,2510.25

Для модели (2) по формуле (7) рассчитаем коэффициентыFor model (2), according to formula (7), we calculate the coefficients

ВесThe weight ФишерFisher свобfreedom -0,159614551-0.159614551 2,9663962982,966396298 Ткор1Tkor1 0,0003398870,000339887 6.81055Е-076.81055E-07 Ткор2Tkor2 0,0002280990,000228099 -0,003440634-0.003440634 Ткор3Tkor3 0,0025501180.002550118 0,003196660.00319666 Ткор4Tkor4 -0,002334715-0.002334715 0,0034336220,003433622 Ткор5Tkor5 -0,001831462-0.001831462 -0,01445-0.01445 Ткор6Tkor6 0,0015142990,001514299 0,0100889880,010088988 РасхСОExSCO -0,000756139-0,000756139 -0,002119386-0.002119386 ДавлO2Pressure O2 0,2206613530.220661353 0,3772086880.377208688 ДавлТКНDavlTKN 0,9659232750.965923275 3,3927901283.392790128

По формуле (2) получаем прогноз Вес - 0,227, Фишер - 2,715.By the formula (2) we obtain the forecast Weight - 0.227, Fisher - 2.715.

Более точный прогноз по формулам (4) дает следующие результаты: Вес - 0,217,A more accurate forecast by formulas (4) gives the following results: Weight - 0.217,

Фишер - 2,696, что при заданных значениях (и допусках) для Веса 0,18 (0,02) и Фишера 2,5 (0,15) требует расчета новых значений температур корпусов.Fisher - 2,696, which for given values (and tolerances) for Weight 0.18 (0.02) and Fisher 2.5 (0.15) requires the calculation of new values for the temperature of the buildings.

По формуле (2) рассчитаем новые значения температур корпусов, используя целевую функцию (I):By the formula (2), we calculate the new values of the housing temperatures using the objective function (I):

Ткор1=526,84;Tkor1 = 526.84;

Ткор2=498,32;Tkor2 = 498.32;

Ткор3=418,31;Tcr3 = 418.31;

Ткор4=406,02;Tkor4 = 406.02;

Ткор5=301,31;Tkor5 = 301.31;

Ткор6=280,86.Tkor6 = 280.86.

Производим проверку вхождения рассчитанных температур корпусов в установленные пределы:We check the occurrence of the calculated temperatures of the enclosures within the established limits:

Температура Ткор2 ниже нижней границы (500), таким образом, Ткор2=500.The temperature of Tkor2 is below the lower limit (500), thus Tkor2 = 500.

Произведем перерасчет температур:We recalculate the temperatures:

Ткор1=526,84;Tkor1 = 526.84;

Ткор2=500;Tkor2 = 500;

Ткор3=416,75;Tkor3 = 416.75;

Ткор4=406,53;Tkor4 = 406.53;

Ткор5=300,60;Tkor5 = 300.60;

Ткор6=280,18.Tkor6 = 280.18.

Коррекция рассчитанных новых значений температур корпусов по формулам (3) составит:The correction of the calculated new values of the temperature of the buildings according to formulas (3) will be:

ΔТкор1=0,86;ΔTcor1 = 0.86;

ΔТкор2=-0,13;ΔTcor2 = -0.13;

ΔТкор3=0,06;ΔTcor3 = 0.06;

ΔТкор4=0,45;ΔTcor4 = 0.45;

ΔТкор5=0,31;Δ Тcor5 = 0.31;

ΔТкор6=-0,03.ΔTkor6 = -0.03.

Таким образом, скорректированные значения температур корпусов составят (коррекция по Ткор2 опять выведет Ткор2 за допустимые пределы, поэтому Ткор2 остается равной нижней границе):Thus, the corrected values of the temperature of the shells will be (correction according to Tkor2 again takes Tkor2 out of the acceptable limits, therefore Tkor2 remains equal to the lower boundary):

Ткор1=527,7;Tkor1 = 527.7;

Ткор2=500;Tkor2 = 500;

Ткор3=416,81;Tkor3 = 416.81;

Ткор4=406,98;Tkor4 = 406.98;

Ткор5=300,91;Tkor5 = 300.91;

Ткор6=280,15.Tkor6 = 280.15.

Далее производится пошаговая передача рассчитанных управляющих воздействий на исполнительные механизмы:Next is a step-by-step transfer of the calculated control actions on the actuators:

Шаг 1Step 1 Шаг 2Step 2 Шаг 3Step 3 Ткор1Tkor1 529,5667529,5667 528,6333528.6333 527,7527.7 Ткор2Tkor2 509,6667509,6667 504,8333504.8333 500500 Ткор3Tkor3 415,3367415.3367 416,0733416.0733 416,81416.81 Ткор4Tkor4 400,5267400,5267 399,7533399.7533 398,98398.98 Ткор5Tkor5 296,5033296.5033 291,7067291.7067 286,91286.91 Ткор6Tkor6 291,1167291.1167 285,6333285.6333 280,15280.15

Прогнозные значения показателей качества для рассчитанных (конечных) значений составят:Predicted values of quality indicators for the calculated (final) values will be:

Вес=0,194;Weight = 0.194;

Фишер=2,641.Fisher = 2.641.

Таким образом, обеспечивается выполнение целевой функции.Thus, the performance of the objective function is ensured.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На чертеже изображена схема системы автоматического управления процессом разложения ТКН. Информация о текущих параметрах процесса: насыпной вес и средний диаметр частиц никелевого порошка (10), текущая температура корпуса разложителя по зонам (14.1-14.6), давление Ni(CO)4 в разложителе (11), давление О2 (12) в разложителе, расход СО (13) в разложителе, поступают в математическую модель (3) процесса, которая в зависимости от значений этих параметров вырабатывает предварительные задания локальным регуляторам (15). Далее эти задания сравниваются с текущей температурой корпуса разложителя по зонам (14.1-14.6) и корректируются с учетом значений, полученных в блоке коррекции управления (4).The drawing shows a diagram of a system for automatic control of the decomposition process TKN. Information on the current process parameters: bulk density and average particle diameter of nickel powder (10), current temperature of the decomposer housing by zones (14.1-14.6), pressure of Ni (CO) 4 in the decomposer (11), pressure О 2 (12) in the decomposer , CO consumption (13) in the decomposer, enter the mathematical model (3) of the process, which, depending on the values of these parameters, generates preliminary tasks for local controllers (15). Further, these tasks are compared with the current temperature of the decomposer housing by zones (14.1-14.6) and adjusted according to the values obtained in the control correction block (4).

Расчет коррекции задания регулятору осуществляется в блоке коррекции управления (4), в который поступают текущие значения следующих параметров процесса: температура внутри корпуса разложителя по зонам от термопар (8), расход и температура оборотного СО (9), температура воздуха в цехе, вблизи нижней нефутерованной зоны от датчика температуры (7).Calculation of the correction of the task to the controller is carried out in the control correction block (4), which receives the current values of the following process parameters: temperature inside the decomposer housing in zones from thermocouples (8), flow rate and temperature of the return СО (9), air temperature in the workshop, near the bottom a non-lined zone from a temperature sensor (7).

После этого скорректированные задания поступают на регулятор (5), который через задания нагревателям (16.1-16.6) устанавливает необходимые значения температуры корпуса разложителя по зонам, обеспечивающие минимальные отклонения показателей качества от заданных значений.After that, the corrected tasks are sent to the controller (5), which, through the tasks to the heaters (16.1-16.6), sets the necessary values of the temperature of the decomposer housing by zones, ensuring minimal deviations of the quality indicators from the set values.

Claims (1)

Способ автоматического управления процессом разложения тетракарбонила никеля (ТКН) в аппарате с электрическим нагревом стенок, включающий регулирование температуры участков внешней стенки аппарата, отличающийся тем, что
одновременно измеряют и стабилизируют температуры стенки аппарата по зонам нагрева,
формируют статистическую модель следующего вида
Figure 00000041

где
Figure 00000042
- насыпной вес никелевого порошка;
Figure 00000043
- средний диаметр частиц никелевого порошка;
Тк1…6 - температура корпуса в зонах 1-6 (предварительные задания локальным контурам стабилизации);
Рткн - давление Ni(CO)4 в разложителе;
QСО - расход СО в разложителе;
Р02 - давление кислорода в разложителе;
а10…а29 - коэффициенты модели,
измеряют температуру воздуха в цехе, температуру и расход оборотного СО,
затем непрерывно корректируют рассчитанные по статистической модели и отвечающие целевой функции задания локальным контурам стабилизации по температуре воздуха в цехе, по температуре и расходу оборотного СО, используя выражения
Figure 00000044

Figure 00000004

где i=1,2,3...n;
Figure 00000005
- температура нагрева в i-й зоне (скорректированное задание локальным контурам стабилизации);
Figure 00000006
- величина коррекции первоначального задания в i-й зоне;
TKi - первоначальное задание нагревателю в i-й зоне, удовлетворяющее целевой функции, рассчитанное по модели (2);
Tmi(j) - температура материала в j-й зоне;
Tki(j) - температура корпуса в j-й зоне;
Tmi(j-1) - температура материала в (j-1)-й зоне;
Tmi-i(j-1) - температура материала в (j-1)-й зоне в предыдущий момент времени;
TCO(j-1) - температура оборотного СО в (j-1) зоне;
QCO(j-1) - расход оборотного СО в (j-1) зоне;
TOC(j-1) - температура окружающей среды в (j-1) зоне;
а10…а65 - коэффициенты модели,
прогнозируют текущие показатели качества процесса по следующим формулам:
Figure 00000045

где
Figure 00000008
- прогнозное значение насыпного веса;
Figure 00000009
- прогнозное значение среднего диаметра частиц;
x1…x6к1…6 - температура корпуса в зонах 1-6;
х7ткн - давление Ni(CO)4 в разложителе;
x8=QCO - расход СО в разложителе;
x902 - давление кислорода в разложителе,
а полученные значения
Figure 00000005
подают в качестве задания на регулирование температуры участков внешней стенки аппарата.
A method for automatically controlling the process of decomposition of nickel tetracarbonyl (TKN) in an apparatus with electric wall heating, including controlling the temperature of sections of the outer wall of the apparatus, characterized in that
at the same time measure and stabilize the temperature of the apparatus wall in the heating zones,
form a statistical model of the following form
Figure 00000041

Where
Figure 00000042
- bulk density of nickel powder;
Figure 00000043
- the average particle diameter of the Nickel powder;
Т к1 ... 6 - case temperature in zones 1-6 (preliminary tasks to local stabilization loops);
P tkn - pressure Ni (CO) 4 in the decomposer;
Q WITH - consumption of CO in the decomposer;
P 02 - oxygen pressure in the decomposer;
and 10 ... and 29 are the coefficients of the model,
measure the air temperature in the workshop, the temperature and flow rate of the circulating CO,
then continuously correct those calculated by the statistical model and corresponding to the objective function of setting the local stabilization contours for the air temperature in the workshop, for the temperature and flow rate of the circulating CO, using the expressions
Figure 00000044

Figure 00000004

where i = 1,2,3 ... n;
Figure 00000005
- heating temperature in the i-th zone (adjusted task to local stabilization loops);
Figure 00000006
- the correction value of the initial task in the i-th zone;
T Ki - initial task for the heater in the i-th zone, satisfying the objective function, calculated according to the model (2);
T mi (j) is the temperature of the material in the jth zone;
T ki (j) is the body temperature in the jth zone;
T mi (j-1) is the temperature of the material in the (j-1) th zone;
T mi-i (j-1) is the temperature of the material in the (j-1) -th zone at the previous moment in time;
T CO (j-1) is the temperature of the circulating CO in the (j-1) zone;
Q CO (j-1) - consumption of circulating CO in the (j-1) zone;
T OC (j-1) is the ambient temperature in the (j-1) zone;
and 10 ... and 65 are the coefficients of the model,
Predict current process quality indicators using the following formulas:
Figure 00000045

Where
Figure 00000008
- forecast value of bulk density;
Figure 00000009
- the predicted value of the average particle diameter;
x 1 ... x 6 = T k1 ... 6 - case temperature in zones 1-6;
x 7 = P tkn - pressure Ni (CO) 4 in the decomposer;
x 8 = Q CO - CO consumption in the decomposer;
x 9 = P 02 - oxygen pressure in the decomposer,
and the obtained values
Figure 00000005
served as a task for regulating the temperature of sections of the outer wall of the apparatus.
RU2007119097/28A 2007-05-23 2007-05-23 Method for automatic control of nickel tetracarbonyl (nt) decay process in device with electric heating of walls RU2366911C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007119097/28A RU2366911C2 (en) 2007-05-23 2007-05-23 Method for automatic control of nickel tetracarbonyl (nt) decay process in device with electric heating of walls

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007119097/28A RU2366911C2 (en) 2007-05-23 2007-05-23 Method for automatic control of nickel tetracarbonyl (nt) decay process in device with electric heating of walls

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007119097A RU2007119097A (en) 2008-11-27
RU2366911C2 true RU2366911C2 (en) 2009-09-10

Family

ID=41166793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007119097/28A RU2366911C2 (en) 2007-05-23 2007-05-23 Method for automatic control of nickel tetracarbonyl (nt) decay process in device with electric heating of walls

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2366911C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1540339A (en) * 1976-08-21 1979-02-07 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Method for nickel-plating and apparatus for performing the method
RU2095468C1 (en) * 1996-03-14 1997-11-10 Акционерное общество закрытого типа Уникальные технологии по производству пресс-форм "Унитехформ" Method and installation for depositing nickel

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1540339A (en) * 1976-08-21 1979-02-07 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Method for nickel-plating and apparatus for performing the method
RU2095468C1 (en) * 1996-03-14 1997-11-10 Акционерное общество закрытого типа Уникальные технологии по производству пресс-форм "Унитехформ" Method and installation for depositing nickel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Иванов В.А., Лисовский Д.И., Стопкевич В.В. Автоматическое управление процессом разложения карбонила никеля. - Бюллетень ЦИИНЦветМет «Цветные Металлы» №21, 1966. Сыркин В.Г. Газофазная металлизация через карбонилы. - М.: Металлургия, 1985. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007119097A (en) 2008-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101889668B1 (en) Rolling simulation device
CN103397171B (en) Method for determining furnace-temperature set value of billet heating furnace
CN104846306A (en) Zincing thickness control system and method
CN111623369B (en) Control method for adjusting boiler fuel feeding quantity by using smoke oxygen content signal
US20250004429A1 (en) Method and system for observing a cement kiln process
CN110703718A (en) Industrial process control method based on signal compensation
CN105316613A (en) Zinc coating thickness control method and system based on time-varying delay deviation correction technology
TWI775190B (en) Physical model identification system
CN119312679A (en) A coiling temperature calculation method and system based on neural network and mechanism model
RU2366911C2 (en) Method for automatic control of nickel tetracarbonyl (nt) decay process in device with electric heating of walls
JP5580966B2 (en) PID controller
CA1118074A (en) Method of controlling a heating furnace for steel ingots
CN120233813A (en) A temperature control system
KR100643373B1 (en) Longitudinal temperature control method of material after hot rolling
JP2020157327A (en) Control method for outlet side temperature of finished steel sheet, control device therefor and production method for steel sheet
JPH0623416A (en) Sheet width setup device for hot rough rolling
KR101223808B1 (en) Method for setting up cooling water flux in cooling process of hot rolling steel plate
CN104567405A (en) Method and device for controlling opening of auxiliary doors of bin
JP2000129319A (en) Blast furnace heat control method and apparatus
CN112362522B (en) Tobacco leaf volume weight measuring method based on reinforcement learning
KR102045651B1 (en) Estimating apparatus for heat flux coefficient of run-out table based artificial intelligence
CN119635057B (en) A welding process for insulator leads of tantalum capacitors
CN119089409B (en) Blast furnace pipeline pressure analysis and early warning system and method based on improved neural network
JP4381628B2 (en) Concentration control device and concentration control method for concentration equipment
CN120388637B (en) Feeding system and feeding method for intermediate synthesis

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100524