В химической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности используют технологические процессы сушки сыпучих материалов. Влажность продукта оценивают с помощью лабораторного анализа, которой занимает от трех до пяти часов. За это время крупное производство может изготовить более сотни тонн продукции. Ученые Пермского Политеха повысили точность виртуального анализатора, который позволит отслеживать качество процессов в режиме реального времени. Технология поможет оперативно реагировать на изменения показателей продукции и экономить средства компаний.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления». В разработке также приняли участие исследователи ООО «Спутник-2» (Пермь). Решить задачу оперативного измерения влажности продукции после сушки ученым предложило ПАО «Уралкалий». К технологии уже проявили интерес также другие производители удобрений и предприятия химической промышленности.
Сейчас технологи поддерживают тепловой режим с некоторым запасом по влажности, что может приводить к избытку энергопотребления. «Один из альтернативных методов оперативного мониторинга — использование виртуальных анализаторов, математических моделей, связывающих значения показателей качества продукции с текущими данными технологических параметров процесса.
Виртуальные анализаторы позволяют оптимизировать производственные режимы. Таким образом предприятие сможет увеличить объем выпуска продукции и повысить ее качество, сократить повреждения оборудования и уменьшить энергопотребление», ¬– рассказал один из разработчиков, аспирант кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского Политеха Дмитрий Корнилицин.
Ученые исследовали параметры технологических процессов установки и выявили два основных режима ее работы. Для каждого из них они обучили статистическую модель, которая устанавливает зависимость влажности от значений параметров процесса. На основе кластерного анализа исследователи разработали алгоритм учета режима. Затем они провели вычислительный эксперимент, который показал, что разработка существенно повысила качество работы анализатора.
«В отличие от аналогов, наша разработка обладает функцией экспертной системы. Область задач, которые выполняет анализатор, можно расширять, а стоимость программного решения ниже других инструментов. Конкуренты чаще предлагают анализаторы в виде универсальных коробочных решений, которые можно быстро внедрить.
Но такие продукты неприменимы на сложных, многопараметрических и нестационарных производствах. В частности, сейчас нет компаний, которые производят виртуальные анализаторы в области сушки веществ», – поясняет научный руководитель разработки, профессор кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» Пермского Политеха, доктор технических наук, профессор Александр Шумихин.
Разработку пермских ученых уже внедрили на одном из рудоуправлений компании ПАО «Уралкалий». Расчетный экономический эффект от внедрения разработки составил 5-7 процентов за счет экономии топлива, которое расходуется на сушку. Модели и алгоритмы виртуального анализатора можно внедрить, в частности, в химической, фармацевтической и пищевой отраслях промышленности. Срок реализации проекта на новом производстве составит от трех до шести месяцев.
Материалы исследований ученые представили на Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-34», Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Химия. Экология. Урбанистика» и Всероссийской научно-технической конференции «Автоматизированные системы управления и информационные технологии».