Өндiрiстiк кешеннің автоматтандырылған

Компьютермен модельдеу негіздері 
 
 
191
фильтрлерде  (СЭ)  шаңнан  арылып,  күкiрт  қышқылы  цехының 
жуып-тазарту  бөлiмiне  (ПБ)  барады.  Бұл  бөлiм  жуып-тазарту 
мұнарасы және скруббер-электрфильтрлермен (МЭ) жабдықталған. 
Осы қондырғыларда күкiрттелген газ ағыны себелеп тұрған 
күкiрт қышқылынан өтiп, әртүрлi зиянды қоспалардан арылады. 
Содан кейiн газ ағыны кептiру мұнарасынан (СБ) өтiп, контакты 
аппараттар  (КА)  бөлiмiне  келедi.  Осы  жерде  реакциясы  өтiп, 
күкiрт ангидриді алынады. 
.
SO
O
SO
3
2
2
2
2


 
Содан кейiн газ моногидратты абсорбер (А) бөлiмiне жетіп, 
ондағы  концентраттығы  жеткiлiксiз  күкiрт  қышқылындағы 
сумен реакцияға түседi 
4
2
2
3
SO
H
O
H
SO


. 
Күкiрт  қышқылының  концентраттығы  93-95  %  жеткенде, 
ол қоймаға жiберiледi. 
 
13.3.2. Кешеннің математикалық модельдерi 
 
Күкiрт 
қышқыл 
өндiрiсi 
көптоннажды 
өндiрiс 
болғандықтан, 
оның 
технологиялық 
процестерiнiң 
әрбiр 
сатысында  бiр  емес,  бiрнеше  бiрiне  бiрi  ұқсас  қондырғылар 
қатар  жұмыс  iстейдi.  Осы  қатарлас  қондырғыларды  бұдан-
былай  бiр  iшенекешен  деп  атайық.  Сонда,  күкiрт  қышқылын 
өндiретiн  кешен  бiрнеше  параллельдi  қондырғылардан  тұратын 
iшенекешендердiң тiзбегiн құрайды (13.5-сурет). 
Басқаруға жататын объект ретiнде осы тiзбектi-параллельдi 
кешен мынадай қасиеттермен сипатталады: 
-  жалпы  кешенді  алғанда  оның  технологиялық  режимінiң 
стационарлығы;  осы  қасиеттiң  негiзi  –  iшенекешендердiң 
арасындағы коллекторлық байланыстың болуы; 
-  көпөлшемдiлiк;  бұл  қасиет  осы  кешеннiң  өзгермелi 
айнымаларының көптiгiмен байланысты; 
 

Д.Н. Шоқаев 
 
 
192
 
 
13.5-сурет 
 
-  көп критерийлiк; бұл қасиет кешеннің әрқайсысының өз 
нысанасы бар көп iшенекешендерi болғандығынан туады; 
-  сатылылық;  бұл  қасиет  әр  қондырғылардың  бiр 
iшенекешенге бiрiгiп, ал ол iшенекешендер бiр күрделi кешенді 
құрғандығынан көрiнедi. 
Осы  қасиеттерге  сүйене  отырып,  қарастырылатын  кешен-
нің  статикалық  моделiн  құрастыруға  болады  деген  тұжырымға 
келемiз. 
Кешеннің  математикалық  моделi  мына  қатынастарынан 
тұрады: 
-  әрбiр  қондырғының  кiрiс  айнымалары 
,
x
ij
 
ij
z
,  басқару-
шы айнымалары 
ij
U
 және шығу айнымалары 
ij
y
 аралығындағы 
тәуелдiлiктер 
;
m
,
S
,
n
,
j
,
n
,
i
),
U
(
)
z
(
V
)
x
(
y
i
i
ij
ijs
ij
ijs
ij
ijs
ijs
1
1
1








 
 
(13.1)  
әр  iшенекешеннің  iшiндегi  қондырғылардың  арасындағы 
айнымалар қатынастары 
.
L
s
,
l
.,
n
,
i
,
y
y
,
z
z
;
L
s
,
l
,
n
,
i
,
y
y
,
x
x
is
ijs
j
il
ijl
n
j
is
ijs
n
j
jl
ijl
i
i
2
1
1
1
1
1














 

Компьютермен модельдеу негіздері 
 
 
193
Бұл жерде 
ij
x
 және 
ij
z
 кiрiс айырмашылығын айтып кеткен 
жөн. 
ij
x
  айнымалысы  арқылы  қондырғыға  келiп  түскен  газдың 
мөлшерiн  белгiлеп,  ал 
ij
z
  -  арқылы  осы  газдың  кондициялық 
параметрлерiн  бейнелеймiз  (температурасы,  күкiрттi  газдың 
процентi және т.б.); 
-  iшенекешеннің 
аралығындағы 
материалдық 
және 
кондициялық айнымалар байланыстары 
 
 
 
 
 
 
.
L
s
,
l
,
n
,
i
,
U
z
V
x
y
z
,
L
s
,
l
,
n
,
i
,
U
z
V
x
y
x
i
i
n
j
ij
ijs
i
is
i
is
is
l
,
i
n
j
ij
ijs
i
is
i
is
is
l
,
i
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1


























            (13.2) 
1
L   және 
2
L   –  материалдық  және  кондициялық  ағындарды 
бейнелейтiн айнымалар индекстерiнiң iшенежиындары. 
Бүкiл 
кешеннің 
критерийi 
F
, 
iшенекешендердiң 
критерийлерi 
i
F   және  әр  кондырғылардың  критерийлерi 
ij
F
 
аралығында мынадай приоритеттер болсын 
.
F
F
F
ij
i


 
Жоғарыда  келтiрiлген  (13.1)  тәуелдiлiктерiнiң  нақтылы 
түрлерi  белгiлi  идентификациялау  алгоритмдерiнiң  көмегiмен, 
ал (13.2) қатынастары күрделендірумен алынады [35, 36]. 
 
13.3.3. Кешенді басқару нысаналары мен иерархиялары 
 
Осы  кешеннiң  технологиялық  процестерiн  автоматтан-
дырылған  жүйелермен  басқарғанда  әр  деңгейде  әр  түрлi 
мәселелердi шешу керек болады. 
Қарастырылып  отырған  кешеннiң  әрбiр  қондырғысы 
күрделi  объект  болғандықтан,  ондағы  процестердi  оптималды 
жүргiзудiң  өзi  үлкен  мәселе,  iшенекешендердiң  деңгейiнде 

Д.Н. Шоқаев 
 
 
194
қатарлас  жұмыс  iстеп  жатқан  қондырғылардың  әрқайсысының 
мүмкiншiлiгiн дұрыс пайдалану үшiн кiрiстегi газдың мөлшерiн 
оларға дұрыс бөлiп беру керек. Бұл да бiр күрделi мәселелердiң 
бiрi.  Ал,  бүкiл  кешеннің  деңгейiндегi  негiзгi  мақсат,  ол  барлық 
iшенекешендердiң қимыл бiрлiгiн қамтамасыз ету. 
Осы  мәселелердi  дұрыс  шешу  үшiн  автоматтандырылған 
басқару  жүйелерi  шеңберiнде  иерархиялық  (сатылық)  басқару 
әдiсiн  пайдалану  қажет  және  ол  жүйе  үш  сатыдан  тұруы  керек 
[34,37].  Ең  бiрiншi  сатыда  әрбiр  қондырғының  жұмысын 
оптималдау,  екiншi  сатыда  iшенекешендердiң  (бөлiмдердiң) 
алдындағы  газ  ағынын  қатар  iстеп  тұрған  қондырғыларға 
оптималды тарату, ал үшiншi сатыда барлық бөлiмдердiң жұмыс 
режимiн бiр-бiрiмен оптималды бiрлестiру керек. 
Осы  үшiншi  сатыда  анықталған  шешiмдер  екiншi  сатыға 
берiлген  жоспар  ретiнде,  ал  бұл  сатыда  алынған  нәтижелер 
келесi (бiрiншi) сатыға тапсырма ретiнде қолданылады. 
 
13.3.4. Кешеннің технологиялық процестерiн 
            оптималдау алгоритмi 
 
Жоғарыда  қаралған  кешенді  басқару  сатыларын  және  әр 
сатыдағы  мәселелердiң  бiр-бiрiмен    қарым-қатынасын  ескере 
отырып,  осы  кешеннiң  технологиялық  процестерiн  оптималдау 
үшiн 3 қадамнан тұратын мына алгоритмдi ұсынуға болады.  
1-қадам. Iшiнекешендердiң технологиялық режимдерiн бiр-
бiрiмен  бiрлестiру  үшiн  мына  математикалық  есептi  шешу 
қажет 
 
 




 
 




}.
m
,
S
,
l
,
n
,
i
,
y
x
;
I
i
,
F
k
U
z
V
x
/
z
,
x
{
X
;
X
z
x
;
k
U
z
V
x
max
F
i
is
l
,
i
i
n
j
ij
ijs
i
i
i
i
i
i
i
i
I
i
n
j
ij
ijs
i
i
i
i
i
i
1
1
1
1
1
1
2
3
1
1
0
0
1
0
0













































 

Компьютермен модельдеу негіздері 
 
 
195
Бұл  өрнекте 
1
I   –  дайын  өнiм  беретiн,  ал 
2
I   –  шикiзатты 
дайын  өнiмге  жеткiзу  аралығындағы  операцияларды  жүргiзетiн 
iшенекешендер  нөмірлерiнiң  жиындары  болады.  Бұл  жиын-
дардың бiрiне бiрiнiң қатысы мына өрнектермен бейнеленедi: 


2
1
I
I

,    
 
.
n
,
I
I
I
1
2
1



 
2-қадам. Әр iшенекешенге келiп түскен ағынды параллельді 
қондырғыларға  оптималды  тарату  үшiн  мына  математикалық 
есептi шешу қажет 
 
 








 
 








 
}.
n
,
j
,
x
x
x
,
k
x
x
;
R
k
U
k
z
V
x
P
/
x
{
X
;
X
x
;
k
U
k
z
V
x
max
F
i
i
i
n
j
i
B
ij
ij
H
ij
i
ij
is
n
j
ij
ijs
ij
ijs
ij
ijs
is
ij
i
i
ij
n
j
ij
ij
ij
ij
ij
ij
i































1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
0




 
3-қадам. 
Әр 
қондырғының 
технологиялық 
режимiн 
оптималдау үшiн мына математикалық есептi шешу керек 
 


 


 


 


 


.
u
u
u
,
m
,
s
;
W
u
k
x
V
/
u
U
;
U
u
;
u
k
z
V
k
x
max
F
B
ij
ij
H
ij
i
s
ij
ij
ijs
ij
ijs
s
ij
ij
ij
ij
ij
ij
ij
ij
ij
ij











1
0
0
0




 
Бүкiл  кешеннiң  оптималды  режимi  ретiнде  осы  есептердiң 
мына шартпен таңдалатын шешiмi алынады 






.
F
F
/
u
,
x
,
x
u
,
x
,
x
k
k
k
ij
k
ij
k
i
k
ij
k
ij
k
i






1
 
 
13.3.5. Кешеннің модельдеушi алгоритмi 
 
Автоматтандырылған  жүйелермен  басқарылатын  кешенді 
имитациялап модельдеу мақсаты, осы басқару жүйесiне арналып 
құрастырылған әртүрлi алгоритмдердi, iс жүзiне жақындатылған 
жағдайда, тексеру болады. 

Д.Н. Шоқаев 
 
 
196
Металлургия  пешiнен  шыққан  күкiрттелген  газдан  күкiрт 
қышқылын  өндiру  кешенінің  автоматтандырылған  басқару 
жүйесiнiң алгоритмдер сұлбасы 13.6-суретте келтiрiлген. 
Осы  сұлбаға  сәйкес  модельдеушi  алгоритмдi  құрастырған 
кезде,  бастапқы  деректердi  енгiзу  блогы  ретiнде  әртүрлi 
кездейсоқ  шамаларды  модельдейтiн  программаларды  қолдана-
мыз  [38].  Бұл  программалар  технологиялық  режимдi  бейнелей-
тiн әртүрлi көрсеткiштердi модельдеуге  мүмкiншiлiк бередi. 
Ал, келесi ''бiр ортадан бақылау'' және ''Идентификациялау'' 
блоктарында  технологиялық  процестердi  басқару  жүйелерiне 
арнап  құрастырылған    алгоритмдер  пайдаланылады  деп 
есептейiк. 
Модельдеушi  алгоритмнiң  сұлбасы  13.7-суретте  келтiрiлген. 
2-шi  оператордың  көмегiмен  қарастырылып  отырған  технология-
лық  процестi  сипаттайтын  әртүрлi  параметрлердiң  мәнi  модель-
денедi.  Осы  параметрлердiң  мәңдерiн  өлшеп  тексеру  3  және  4-шi 
операторларға  жүктелген.  Егер  осы  параметрлердiң  мәнiн  тексеру 
арқылы,  технологиялық  режим  дұрыс  жүрiп  жатыр  деген 
тұжырымға  келсек,  онда  6-шы  оператор  оның  моделiн  иденти-
фикациялауға  кiрiседi.  Керiсiнше  жағдайда,  әртүрлi  апаттарды 
болғызбау  үшiн,  немесе  апат  жағдайынан  тез  шығу  үшiн 
пайдаланылатын  ситуациялық  басқару  алгоритмдерiнiң  [39] 
жұмысы модельденедi (5-оператор). 
7-шi  оператордың  көмегiмен  басқару  жүйесiнiң  қандай 
режимде  жұмыс  iстеуге  тиiстiлiгi  анықталады.  Егер  бұл  толық 
режим  болса,  кезек  8-шi  операторға,  ал  толық  режим  болмаса, 
онда  жеке  бiр  iшенекешеннің  жұмысын  басқаруға  кезек  11-  шi 
операторға берiледi. 
8-шi  оператордың  көмегiмен  әрбiр  қондырғының  иденти-
фикацияланып  алынған  математикалық  модельдерiн  агрегация-
лау арқылы [36] iшенекешеннің iрiленген моделi анықталады. 
9  және  10-шы  операторлар  әртүрлi  iшенекешендердiң 
технологиялық режимдерiн бiр-бiрiмен сәйкестейдi. Осы табылған 
технологиялық  режимнiң  оптималдылығын  11-шi  оператор 
анықтайды. 

Компьютермен модельдеу негіздері 
 
 
197
 
 
13.6-сурет 
 
Ал  12,  13,  18,  19-шы  операторлардың  көмегiмен  осы 
оптималды  iшiнекешендердiң  аралығындағы  газ ағынын,  iшiне-
кешендердiң  iшiндегi  қатарлас  жұмыс  iстеп  тұрған  қондырғы-
ларға  оптималды  тарату  мәселесi  шешiледi.  Барлық  қондырғы-
лардың жеке режимдерiн оптималдау есептерi. 
14-17 операторлары арқылы орындалады. 21-шi оператор осы 
есептердi шығарудың келесi итерациясына көшуге көмектеседi. 
Осы  модельдеушi  алгоритмнiң  автоматтандырылған  басқару 
жүйесiнде  қолданылатын  әртүрлi  әдiстердiң  сапасы  мен  бiрлесiп 
жұмыс  iстеу  қабiлеттерiн  алдын-ала  тексерiп    алуға  көп  пайдасы 
тиетiнi анық. 

Д.Н. Шоқаев 
 
 
198
 
 
13.7-сурет 
 
 
. 

Компьютермен модельдеу негіздері 
 
 
199
 
 
13.7-суреттің жалғасы 
 
 

Д.Н. Шоқаев 
 
 
200
13.4. Республиканың электр қорын бөлу  
         процесiн модельдеу 
 
13.4.1. Модельдеу объектiсі 
 
Электр энергиясын үнемдi пайдалану мәселесi бүкiл дүние 
жүзiнде жылдан жылға ең маңызды мәселе болып келе жатқаны 
күмәнсiз. Бұл мәселе бiздiң елде де өте өзектi болып тұр. 
Электр  энергиясынсыз  бiрде-бiр  халық  шаруашылығы 
салалары  жұмыс  iстей  алмайтын  болғандықтан,  оны  өндiретiн 
және  пайдаланатын  салалардың  энергетикалық  балансын 
қадағалау қажет. 
Республиканың  электр  энергиясын  тарату  жүйелерiнiң 
функционалды  сұлбасы  13.8-суретте  келтiрiлген.  Қазақстанның 
электр  энергия  балансының  пайдалану  жағы  динамизм 
қасиеттерiмен  сипатталса,  ал  энергия  қорымен  камтамасыз 
ететiн 
жүйелерi 
құрылым 
өзгерiстерiнiң 
сиректiгiмен 
бейнеленедi  [40].  Сондықтан  электр  энергия  қорын  оптималды 
тарату  үшiн  жалғыз  оптимизация  әдiстерiн  ғана  емес,  сонымен 
қатар  имитациялық  тарату  жүйелерiн  пайдалану  қажет.  Бұл 
жүйелер  қарастырылып  отырған  объектілердiң  динамикалық 
қасиеттерiн  және  iс  жүзiнде  жиi  кездесетiн  әртүрлi  кездейсоқ 
жағдайларды дұрыс ескеруге мүмкiншiлiк бередi. 
 
13.4.2. Имитациялық жүйенiң құрылымы 
 
Осы  жүйенiң  құрылымы  оның  шеңберiнде  қойылатын 
мәселелердiң 
қарым-қатынастарына, 
алдына 
белгiлеген 
нысаналарына байланысты болуы қажет. 
Имитациялық  жүйе  жасау  мақсаты,  республика  электр 
энергиясының  қорын  энергобаланс  шеңберiнде,  iс  жүзiнде 
кездесетiн  әртүрлi  жағдайларды  неғұрлым  толық  ескере 
отырып, тиiмдi тарату болады. Бұл үшiн осы имитациялық жүйе 
бiрiмен  бiрi  байланысты  мына  мәселелерді  шешудi  қамтамасыз 
етуi тиiс: 
 

Компьютермен модельдеу негіздері 
 
 
201
 
 
13.8-сурет 
 
-  әртүрлi  өндiрiс  салалары  бойынша  электр  энергиясын 
пайдалану мөлшерлерiн нормативтерге сәйкес есептеу; 
-  электр  энергиясын  iс  жүзiнде  пайдалану  мөлшерлерiнiң 
өзгеру заңдылықтарын анықтау; 
-  электр  қорын  өндiру  және  пайдалану  мөлшерлерiнiң  әр-
түрлi жағдайларға байланысты кездейсоқ өзгерiстерiн имитациялау; 
-  лимиттелген 
электр 
қорын 
пайдаланушылардың 
арасында тиiмдi бөлу; 
-  осы 
имитациялық 
жүйенiң 
көмегiмен 
әртүрлi 
факторлардың  электр  энергияны  тиiмдi  пайдалану  барысына 
әсерiн анықтау. 
Осы  келтiрiлген  мәселелердiң  өзара  қатынастарын  талдау 
нәтижесiнде  имитациялық  жүйенiң  мына  жалпы  құрылымын 

Д.Н. Шоқаев 
 
 
202
13.9-суретте  келтiрiлген  күйде  таңдап  алуға  болады.  Ендi  осы 
құрылыммен танысайық. 
 
13.4.3. Әр өндiрiс саласының электр энергиясын 
             пайдалану мөлшерiн есептеу 
 
Әр  салаға  қажеттi  электр  энергиясын  есептеу  үшiн  алдын-
ала  орташаланған  шығын нормасын  белгiлеу  керек.  Ол  үшiн  әр 
сала  бойынша  i –  түрлi  өнiмдi  жоспарланып  отырған  мерзiм 
iшiнде  өндiруге  қажеттi  электр  энергиясы  есептеледi.  Содан 
кейiн,  осы  өнiмдi  барлық  салалар  бойынша  (
i
p   мөлшерiнде) 
өндiруге  қажеттi  энергия 
 
i
П   есептеледi.  Сондықтан,  осы  екi 
параметр  арқылы  iздеген  норманы  оңай  табуға  болады 
.
P
/
П
N
i
i
i

 
 
13.4.4. Энергия қорын өңдiру мен пайдаланудың 
            стохастикалық моделiн идентификациялау 
 
Электр  энергиясын  өңдiру  және  пайдалану  мөлшерлерiнiң 
кездейсоқ  шама  ретiнде  қарастырылуы  күмәнсiз  екенi  мәлiм. 
Сондықтан,  бұл  факторды  осы  жүйелердi  зерттегенде  еске 
ұстамасқа  болмайды.  Сол  себептен  құрастырылып  жатқан 
имитациялық модельдiң негiзгi мiндеттерiнiң бірі осы кездейсоқ 
мөлшерлердiң әр салаға сәйкес үлестiрiм заңын анықтау болады. 
Ол  үшiн  осы  кітаптың  8-шi  тарауында  келтiрiлген  әдiстердi 
қолдану қажет. 
 
13.4.5. Электр қорын пайдалану және өңдiру  
             мөлшерiн болжау 
 
Табылған үлестiрім заңдарының көмегiмен электр  энергия-
сын алдағы уақытта өңдiру және пайдалану мөлшерлерiн алдын-
ала  болжау  үшiн  осы  оқулықтың    3-7  тарауларында  келтiрiлген 
әртүрлi заңдылықтарды модельдеу әдiстерiн қолдануға болады. 
 

Компьютермен модельдеу негіздері 
 
 
203
13.4.6. Болжау нәтижесi мен электр энергияны iс жүзiнде  
           өңдiру және пайдалану мөлшерлерiнiң бiр-бiрiмен 
           теңдiгiн тексеру” және “Сұраныстарды орындау 
 
Бұл  блоктардың  жұмысын,  олардың  оңайлығын  ескере 
отырып, әдейiлеп қараудың қажетi жоқ сияқты. 
 

жүктеу/скачать 2,94 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: