Автоматизация  управления  цехом  обезвоживания  осадков  сточных  вод

   Анализ особенностей функционирования цехов механического обезвоживания и термической сушки осадков сточных вод показывает, что экономическая задача управления таким объектом состоит в том, чтобы обеспечить высокую рентабельность производства побочных продуктов очистки. Основная управляемая величина при этом – прибыль, которая является целевой функцией производства и утилизации продукции в виде удобрений, строительных материалов и др.: Пр = S(ЦiWi) – (SЗj + Зп) (Цi и Wi – цена и количество i-го продукта; Зj и Зп – затраты по участкам фильтрации, сушки и полные по цеху в целом).
   Задача автоматизации управления в этом случае сводится к оперативному обеспечению Пр = max или Пр = Пр0 (Пр0– плановая прибыль). Составляющие правой части приведенного выражения прибыли связаны через себестоимость, а технологические и стоимостные показатели участка фильтрации осадков входят в SЗj, цель управления этим участком является составной частью целевой функции цеха обезвоживания.
   Если принять для упрощения, что затраты участка фильтрации не зависят от затрат на участке сушки, то связь между ними сводится к количеству и качеству промежуточного продукта – кека. Если при этом другие попутные продукты обезвоживания также отнести к участку фильтрации, то общую целевую функцию механического обезвоживания можно записать в виде G(t) = U(t) и S(t) = min (G(t) – текущая производительность цеха; U(t) – текущие требования по производительности; S(t) – технологическая часть себестоимости). На этом основании и существующей структуры цеха можно сформулировать целевые функции работы (алгоритмов управления) технолога и диспетчера цеха.
   Участок термической сушки получает в виде кека некоторое количество удобрений G = aSWiVi (а – коэффициент; С – содержание влаги в кеке; Vi – количество кека). В этом случает технологическая задача управления участком механического обезвоживания состоит в обеспечении соответствия средней нагрузки по кеку требованиям участка термической сушки, выполнения накладываемых процессом сушки ограничений по качеству обрабатываемого осадка и уменьшения до минимума колебаний основных параметров кека.
   В соответствии с функцией цели требуется также снизить до минимума затраты на механическое обезвоживание осадков. Анализ затрат на этом участке, показывает, что наибольшими являются затраты на коагулянты и электроэнергию (около 70%), а стоимость получаемого фильтрата, в ряде случаев, обеспечивает снижение общих затрат примерно на 15%. Таким образом, минимизация затрат на фильтрование достижима главным образом за счет максимально возможного количества образующегося кека в каждом фильтре и уменьшения его потерь с фильтратом, т.е. снижения удельного расхода коагулянтов и увеличения качества и количества фильтрата.
   Очевидно, что минимизация значения S(t) возможна также и при оптимальном распределении нагрузок между параллельно работающими фильтрами. При этом нормальная работа цеха как технологического объекта возможна при наличии резерва по производительности: потенциального – в виде резерва оборудования по нагрузке и реального – в виде резерного аппарата. Обеспечение такого условия – цель работы сменного диспетчера (начальника цеха), достигаемая координацией работы всех цеховых служб и сменного технолога в соответствии с задачами оперативного U(t) и перспективного U планов.
   Применение современных вычислительных средств позволяет ставить задачу о разработке алгоритма работы диспетчера типа “совета”, который по аналогии с функцией цели работы технолога должен иметь цель обеспечить минимальную себестоимость организации обработки осадков и получения побочных продуктов. Математически алгоритм такого диспетчерского управления (алгоритм восстановления и распределения резерва) формируется, например, на основе теории массового обслуживания.
   С учетом существующего опыта организации управления, а также изложенных выше соображений предлагаются новые структура соподчиненности цехового сменного персонала и структура связи деятельности технолога (Т) и диспетчера (Д) в системе управления цехом.
   Основной эффект от применения средств централизации, вычислительной и оргтехники – это упорядочение информации о событиях, происходящих в цехе, и увеличение скорости “обращения” этой информации, т.е. скорости ликвидации нежелательных явлений.
   На начальных этапах разработки и освоения автоматизированной системы управления цехом обезвоживания (АСУ ЦО) наиболее целесообразными, на наш взгляд, являются принципы автономно-этажный (независимость работы локальных систем автоматизации и цеховой АСУ) и автономно-структурный (независимость работы структурных единиц АСУ). Это диктуется как результатами выполненного анализа, так и надежностными характеристиками и различными сроками освоения средств автоматизации.
   К основным функциям АСУ ЦО можно отнести:
   · централизованный сбор, обработку и представление технологической и диспетчерской информации;
   · оперативный автоматизированный учет;
   · расчет и анализ технико-экономических показателей (ТЭП) обработки осадков;
   · определение текущих средних технологических и эксплуатационных характеристик машин и аппаратов обезвоживания;
   · накопление данных по аварийным ситуациям для определения их причин;
   · улучшение условий организации всех форм деятельности технического персонала и связи между ними.
   Основные функции управления на этом уровне развития АСУ ЦО реализуются человеком. Применение современных технических средств автоматизации не может исключить необходимость в действиях обслуживающего персонала, поэтому система диспетчеризации должна способствовать лучшей организации деятельности персонала цеха для получения целенаправленного производственного эффекта.

  К.Ю.Евстафьев, А.А.Рульнов, Д.А.Сунцев

  По материалам журнала "Противокражные системы материалы, оборудование, технологии XXI века"