Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах




Скачать 53.22 Kb.
НазваниеАдаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах
Дата14.09.2012
Размер53.22 Kb.
ТипДокументы
УДК 681.3

АДАПТИВНАЯ ПОЛИМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АЛЮМИНИЯ И ЩЕЛОЧИ В АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРАХ


Д. Ю. Негометянов, Ю. В. Терещенко


ООО фирма «НТВ», г. Николаев.


В статье рассматривается построение адаптивной полиметрической системы определения концентрации каустической щелочи и оксида алюминия в растворах глиноземного производства. В качестве независимых измерений приняты температура, плотность и проводимость раствора.


У статті розглядається побудова адаптивної поліметричної системи визначення концентрації каустичної луги та оксиду алюмінію у розчинах глиноземного виробництва. За незалежні вимірювання прийнято температура, густина та електропровідність розчину.


In this article the construction of the adaptive polymetric system of the concentration definition of alkali and alumina in alumina production solutions is being considering. Temperature, density and conductivity of the solution are being taken as the independent measurements.


С 2002 года на Николаевском глиноземном заводе (НГЗ) применяется система определения концентраций алюминия и щелочи в алюминатных растворах (СОК) [3]. Система предназначена для непрерывного контроля текущих концентраций каустической щелочи Na2O и оксида алюминия Al2O3 в растворах глиноземного производства и внедрена на участках декомпозиции, мокрого размола и выпарки.

В работе обсуждаются построение и программно-алгоритмическое обеспечение СОК.

Основой для построения системы являются зависимости плотности и проводимости алюминатного раствора от концентрации каустической щелочи и оксида алюминия. Кроме того, плотность и проводимость зависят от температуры раствора и содержания примесей. Таким образом, необходимыми элементами системы являются датчики температуры, плотности и проводимости.

Аналогичная система, эксплуатировавшаяся на НГЗ в 80 годах, для оценки концентраций каустической щелочи и оксида алюминия содержала линейную модель с постоянными коэффициентами, определенными заранее в лабораторных условиях. Однако наличие разных типов бокситов постоянно изменяет состав примесей в растворах, что ведёт к регулярной ручной подстройке коэффициентов модели. Для адаптации к изменению концентрации примесей в СОК применена нелинейная модель и использованы лабораторные замеры концентраций оксида алюминия и каустической щелочи.

Структурная схема разработанной СОК приведена на рисунке 1. Система состоит из аппаратной и программной частей. Аппаратная часть системы содержит датчики температуры, плотности и проводимости, установленные в местах измерения концентрации и подключенные на токовые входы блока обработки аналоговых сигналов (БОАС). Выход БОАС сопряжён с рабочей станцией (ПЭВМ) по интерфейсам RS232/RS485 и использует протокол ModBus. Программное обеспечение ПЭВМ выполняет следующие функции:

  1. Обмен данными с внешними устройствами (БОАС и/или системой управления производством) по протоколу ModBus;

  2. Прием данных химанализов через интерфейс оператора или от системы управления производством;

  3. Вычисление текущих концентраций Al2O3 и Na2O;

  4. Визуализация показаний датчиков, результатов химанализов и расчетных величин;

  5. Вывод диагностических и предупредительных сообщений системы (алармов);

  6. Ведение и обслуживание баз данных.


0100090000037800000002001c00000000000400000003010800050000000b0200000000050000000c022b03bc08040000002e0118001c000000fb021000070000000000bc02000000cc0102022253797374656d0003bc08000098c9110072edc63010ce19000c020000bc080000040000002d01000004000000020101001c000000fb02c4ff0000000000009001000000cc0440001254696d6573204e657720526f6d616e0000000000000000000000000000000000040000002d010100050000000902000000020d000000320a360000000100040000000000bb082a0320651b00040000002d010000030000000000

Рисунок 1. Структурная схема СОК


В СОК использована полиметрическая (трехфакторная) аддитивная модель третьего порядка [2], которая может содержать до K=11 коэффициентов для концентраций каустической щёлочи N [г/л Na2Ok] и алюминия A [г/л Al2O3] вида

N= n0+ n1T+ n2D+ n3C+ n4T2+ n5D2+ n6C2+ n7DC+ n8CT+ n9DT+ n10T3;

A = a0+ a1T+ a2D+ a3C+ a4T2+ a5D2+ a6C2+ a7DC+ a8CT+ a9DT+ a10T3,

где T, D и С – измеренные значения температуры, плотности и проводимости на момент отбора пробы.

Вводя систему базовых функций

Xki={1, Ti, Di, Ci, Ti2, Di2, Ci2, DiCi, CiTi, DiTi, Ti3},

где k=0…K-1 – номер функции; i=0…I-1 – номер точки,

можно представить базовую модель в виде

Ni@Sk nkXki; Ai@Sk akXki.

Метод наименьших квадратов (МНК) [1, 2] предполагает оценку параметров модели (для N) путём минимизации весовых сумм вида

S=Si wi(Ni-Sk nkXki)2® min,

где весовой множитель wi описан ниже.

Необходимые условия экстремума:¶Snl=0 для всех l=0…K-1, или 2Si wi Xli(Ni-Sk nkXki)=0, что приводит к системе уравнений

Sk nkXkiSi wi XkiXli= Si wi XliNi.

Вводя обозначения Skl=Si wi XkiXli, bl=Si wi XliNi, нетрудно записать последнее равенство в виде линейной системы уравнений K-го порядка относительно коэффициентов nk:

Sk Sklnk=bl.

Решение этой линейной системы из K уравнений даёт оценку требуемых коэффициентов nk.Аналогичным и независимым образом следует оценивать коэффициенты ak модели для A.

Существенной доработкой алгоритма является использование взвешенного метода наименьших квадратов (ВМНК) «с забыванием истории», в котором каждое слагаемое в суммах МНК получает дополнительный убывающий в направлении прошлого экспоненциальный множитель zi. Накопление суммы ВМНК для величины Xi описывается рекуррентной формулой вида

(SX)i= Xi + wi (SX)i-1.

Задавая знаменатель накопления сумм (zi£1) формулой

wi =exp((Ti-1-Ti)/t),

получаем «забывание» устаревших данных в 2,7 раза за время t.

Задавая в некоторый момент wi =0, можно сбросить историю накопления. При wi =1 весовые суммы не затухают, и следует позаботиться о корректности алгоритма.

Знание коэффициентов моделей для N и A позволяет в любой момент оценить эти величины, исходя из показаний датчиков. Корректировка коэффициентов модели производится автоматически, при каждом вводе химанализов, что обеспечивает адаптацию алгоритма к изменению состава примесей. Разработанная СОК обеспечивает достаточную точность измерения концентраций каустической щелочи и оксида алюминия и не требует ручной подстройки специалистом.


АДАПТИВНАЯ ПОЛИМЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ АЛЮМИНИЯ И ЩЕЛОЧИ В АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРАХ.


Д. Ю. Негометянов, Ю. В. Терещенко


ООО фирма «НТВ», г. Николаев.


0100090000037800000002001c00000000000400000003010800050000000b0200000000050000000c022b03bc08040000002e0118001c000000fb021000070000000000bc02000000cc0102022253797374656d0003bc08000098c9110072edc63010ce19000c020000bc080000040000002d01000004000000020101001c000000fb02c4ff0000000000009001000000cc0440001254696d6573204e657720526f6d616e0000000000000000000000000000000000040000002d010100050000000902000000020d000000320a360000000100040000000000bb082a0320651b00040000002d010000030000000000

Рисунок 1. Структурная схема СОК

Литература


  1. Бронштейн И.Н. Семендяев К.А, Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. – М.: Наука. 1986

  2. Новицкий П.В. Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. – Л. Энергоатомиздат. 1991

  3. Терещенко Ю.В. Система контроля (определения) концентрации щелочи «СОК-1» в растворах глиноземного производства. Научно-техническая конференция производителей цветных металлов. – Санкт-Петербург, 2002

Похожие:

Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах iconИнструкция по применению к набору реагентов для определения концентрации мочевины кинетическим методом
Область применения – клиническая медицина клиническая лабораторная диагностика. Набор реактивов предназначен для определения концентрации...
Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах iconПлан-конспект урока по теме: «Основания, их классификация и свойства»
Компьютеры с выходом в Интернет, проектор, интерактивная доска. На демонстрационном столе: растворы щелочи (концентрированные), соляная...
Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах iconЗадача Биотест для определения биологической активности веществ ауксиновой природы
Тест-объект должен реагировать на маленькие концентрации исследуемого вещества, а это возможно при низкой исходной концентрации вещества...
Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах iconЯ. О. Шабловский Термокинетические характеристики процессов переноса в растворах
О возможности стабилизации структурного типа полиморфного кристаллизанта в концентрированных растворах
Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах iconМетодические рекомендации для лабораторной работы. Тема: Метод ифа, принцип постановки и его применение для определения концентрации иммуноглобулинов, цитокинов и растворимых форм рецепторов
Изучить принцип метода определения сд3-, сд4-, сд8- и др субпопуляций лимфоцитов методом иммунофенотипирования
Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах iconАлюминий
Цель урока: Изучить строение атома алюминия, его физические и химические свойства, уметь составлять уравнения реакций с участием...
Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах iconАдаптивная система управления внутрисосудистым медицинским микророботом
Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н. Э. Баумана
Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах iconРегиональная информационно-измерительная система мониторинга концентрации глюкозы в крови больных сахарным диабетом
Разработка информационно-измерительной системы мониторинга концентрации глюкозы в крови больных сахарным диабетом
Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах icon«Производство алюминия» (интегрированный урок химия, география, физика.)
Формировать понятие школьников об особенностях получения металлов и их географии, научных принципах производства металлов, о природных...
Адаптивная полиметрическая система определения концентрации алюминия и щелочи в алюминатных растворах iconПравила безопасности для производств, использующих неорганические кислоты и щелочи пб 09-224-98
Настоящие Правила безопасности для производств, использующих неорганические кислоты и щелочи *1, распространяются на
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница