Кафедра "Автоматизація технологічних систем та екологічного моніторингу"

Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/3767

Офіційний сайт кафедри http://web.kpi.kharkov.ua/acem

Кафедра заснована у 1964 р. для підготовки спеціалістів з автоматизації виробництва.

Кафедра займається підготовкою спеціалістів з розробки і експлуатації комп’ютерно-інтегрованих та автоматизованих систем керування різноманітних об’єктів та процесів і виробництв (побутові, харчові, нафто- та газопереробні, хімічні ттощо).

Кафедра входить до складу Навчально-наукового інституту комп’ютерного моделювання, прикладної фізики та математики.

У складі науково-педагогічного колективу кафедри працюють 2 доктори технічних наук, 5 професорів, 6 доцентів.

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 6 з 6

Algorithmic tools for optimizing the temperature regime of evaporator at absorption refrigeration units of ammonia production
(Технологический центр, 2018) Babichenko, A.; Kravchenko, Y.; Babichenko, J.; Krasnikov, I.; Lysachenko, I.; Velma, V.
Проведено аналіз випарників абсорбційно-холодильних установок блоку вторинної конденсації виробництва аміаку як об’єктів керування. Визначені координати векторів стану, керування та зовнішніх збурень. Обґрунтована необхідність розв'язання задачi мiнiмiзацiї температури охолодження циркуляційного газу у випарниках для пiдвищення енергоефективностi виробництва. За результатами аналізу промислового апаратурно-технологічного оформлення блоків первинної i вторинної конденсації з'ясовані особливостi умов роботи випарника, що зумовлюють параметричну невизначенiсть у функцiонуваннi об’єктiв керування. Основна з таких невизначеностей пов’язана з керуючою дією витрати флегми. Методом математичного моделювання за розробленим алгоритмом визначені закономiрностi керуючої дiї витрати флегми на ефективнiсть процесiв теплообміну у випарниках абсорбцiйно холодильних установок. Встановлено екстремальний характер залежностi тепловогопотоку (холодопродуктивностi) та температури охолодження циркуляцiйного газу вiд витрати флегми. Максимальна холодопродуктивнiсть, а отже i мiнiмальна температура охолодження циркуляцiйного газу за певного температурного напору, обумовленi досягненням критичного режиму бульбашкового кипiння холодоагенту. Подальше збiльшення температурного напору з пiдвищенням витрати флегми сприяє встановленню перехiдного режиму i зниженню ефективностi поверхнi теплообмiну. Визначенi показники енергоефективностi виробництва амiаку, а саме витрати природного газу в умовах змiни керуючої дiї витрати флегми та значень координат вектора збурень. Розроблене алгоритмiчне забезпечення дозволяє здiйснити розв’язання задачi мiнiмiзацiї температури охолодження циркуляцiйного газу безградiєнтним способом крокового типу з використанням методiв одномiрного пошуку екстремуму. Показано, що за рахунок мiнiмiзацiї температури охолодження циркуляцiйного газу рiчна витрата природного газу може бути знижена в середньому на 500 тис. нм3.
Design of an intelligent system to control the technological system of ammonia production secondary condensation
(PC тесhnology сеntеr, 2022) Babichenko, A.; Kravchenko, Ya.; Babichenko, J.; Lysachenko, I.; Krasnikov, I.; Velma, V.
This paper has analyzed the functioning conditions for the technological system of secondary condensation (TSSC) in a typical ammonia synthesis unit of the AM-1360 series with the use of a system-control approach. The coordinates of control vectors and external disturbances have been determined. An algorithm has been developed for predicting the coordinates of the control vector for the subsystem of decision support under the conditions of external disturbances for such a complex inertial object with high metal consumption as TSSC. The method of mathematical modeling was used to determine, based on the developed algorithm, the patterns and quantitative dependences of the influence of external disturbances such as the temperature of primary condensation and the flow rate of circulation gas on the efficiency of TSSC heat exchange processes. The regularity of increase in the heat flows and coordinates of control vector with an increase in the temperature of primary condensation has been established. The parametric sensitivity of the coordinates of the control vector under the conditions of change in the temperature of the primary condensation has been determined, which, compared with the circulation gas flow rate, exceeds it by more than six times. The executed software implementation of the algorithm employing the MATLAB programming environment makes it possible, owing to the embedded client part (ORC client), free software access to the current data on the technological process. The functional structure of computer-integrated TSSC technology with the proposed correction subsystem under a supervisory control mode has been designed. Correction solutions involving the additional hardware and software based on the programmable logic controller VIPA and SCADA-system Zenon have been practically implemented. The implementation of the developed system ensures the stabilization of the secondary condensation temperature at the regulatory level of −5 °C, which reduces the consumption of natural gas by almost 1 million nm³ per year.
Development of hardware and software support of computer-integrated technology of complex of secondary condensation of ammonia production
(PC тесhnology сеntеr, 2022) Babichenko, A.; Lysachenko, I.; Kravchenko, Ya.; Babichenko, J.; Krasnikov, I.; Shutynskyi, O.
The object of research is the technological complex of secondary condensation (TCSC) and the control system of a typical ammonia synthesis unit of the AM-1360 series. The analysis of the conditions of its functioning and hardware and technological design was carried out. The coordinates of the control vector are determined. The features of the proposed functional diagram and the necessary algorithmic software for the computer-integrated control technology of the TCSC with a correction subsystem for decision-making under uncertainty are established. The implementation of the proposed solutions is complicated by the use of the information and control complex TDC-300 (USA) with closed-type software installed on the existing ammonia synthesis units. The need for such a control complex to implement a decision-making subsystem under conditions of uncertainty is shown to supplement the existing control system with hardware and software of an "open" type. A computer-integrated TCSC technology based on a three-level hierarchical structure has been created. The implementation of the zero and first levels of such a structure form single software and hardware complex consisting of a programmable logic controller and an automated operator’s workplace based on an industrial computer with installed software. A software implementation of decision-making on the correction of the coordinates of the control vector by additional hardware and software based on the VIPA logic controller and the Zenon SCADA system was made. A scheme of network information flows has been implemented, which illustrates the functioning of the decision-making correction subsystem in the general structure of the TCSC computer-integrated control technology. Implementation of the developed system allows, under the existing uncertainties, to reduce the secondary condensation temperature by an average of 3 °C, which ensures an annual reduction in natural gas consumption by 1 million nm³. The proposed approach to the possibility of combining "open" and "closed" type hardware and software can be applied in other industries.
Features of creating systems development for obtaining mathematical models of heat exchangers
(Український державний університет залізничного транспорту, 2018) Krasnikov, I.; German, E.; Babichenko, J.
The paper presents analytical mathematical models of heat exchangers, based on typical hydrodynamic models of ideal mixing and ideal exclusion. These models allow researching the influence of technological parameters on the heat exchange process and determining the dynamic properties of heat exchangers through various channels. Mathematical models are implemented in the MATLAB environment and can be used in industrial control system (ICS) and computeraided design (CAD) systems.
Identification of heat exchange process in the evaporators of absorption refrigerating units under conditions of uncertainty
(Технологический центр, 2018) Babichenko, A.; Babichenko, J.; Kravchenko, Y.; Velma, S.; Krasnikov, I.; Lysachenko, I.
Проведено аналіз функціонування випарників абсорбційно-холодильних установок блоку вторинної конденсації типового для України агрегату синтезу аміаку. Обґрунтована необхідність мінімізації температури вторинної конденсації за рахунок створення автоматизованої адаптивної системи оптимального програмного управління. Встановлені рівняння для чисельної оцінки невизначеності теплового навантаження випарника та коефіцієнту теплопередачі. Розроблено алгоритмічне забезпечення щодо розв’язання задач ідентифікації та створення математичної моделі. Визначена технічна структура автоматизованої системи для їх реалізації.
System analysis of the secondary condensation unit in the context of improving energy efficiency of ammonia production
(Технологический центр, 2017) Babichenko, A.; Velma, V.; Babichenko, J.; Kravchenko, Y.; Krasnikov, I.
We established the mismatch between real and design coefficients of heat transfer, which is predetermined by the underestimation of condensation thermal resistance. The processes of heat exchange in a condensation column are identified and the equations for determining the coefficients of heat exchange, heat transfer and the concentration of ammonia in the circulation gas at the outlet of the column are derived. By applying the method of mathematical modeling, we defined necessary conditions for temperature distribution to exclude from the circuit of the unit for synthesis a turbo-compressor refrigeration unit with electric drive of capacity up to 4000 kW·h and reduction in the cooling temperature of circulation gas from 0 °C to – 5 °C at maximum thermal load with circulation gas on the complex of secondary condensation. The hardware-technological design is developed for the stage of secondary condensation based only on the absorption and steam-ejector refrigeration systems that utilize the heat of material flows of low (above 100 °C) and super-low (to 90 °C) potentials. We defined efficiency indicators for the reduction of specific energy consumption by electricity and natural gas, which are 60 kW·h/t NH₃ and 1.2 m³/t NH₃.