Визначення особливостей функціонування колони синтезу аміаку з урахуванням зміни параметрів стану технологічного об’єкта
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2026.359439Ключові слова:
комбінована математична модель, колонa синтезу аміаку, транспортне запізнення, запас стійкості, деградація каталізатора, усталена похибкаАнотація
Об’єктом дослідження є технологічний процес синтезу аміаку в колоні синтезу як складний багатотоннажний хіміко-технологічний об’єкт із транспортним запізненням та змінними параметрами стану. Вирішувалась проблема, пов’язана з відсутністю кількісної оцінки впливу деградації каталізатора на динамічні характеристики об’єкта, зокрема на транспортне запізнення та запас стійкості, що ускладнює визначення меж ефективної експлуатації обладнання та своєчасне прийняття технологічних рішень.
У результаті проведеного аналізу встановлено, що зниження витрати синтез-газу на 10 % призводить до збільшення часу транспортного запізнення з 61 с до 67 с та зменшення запасу стійкості по модулю з 15,7 дБ до 15,0 дБ. Показано, що відновлення запасу стійкості до базового рівня можливе шляхом зменшення коефіцієнта підсилення на 8 %, що, у свою чергу, супроводжується зростанням усталеної похибки до 8,39 %, тобто погіршенням точності регулювання та відхиленням технологічних параметрів від заданих значень.
Отримані результати базуються на використанні запасу стійкості по модулю як інтегрального показника, чутливого до зміни параметрів стану об’єкта, що дозволяє кількісно пов’язати деградацію каталізатора з динамічними характеристиками системи керування. Встановлені закономірності пояснюються тим, що збільшення транспортного запізнення викликає додатковий фазовий зсув у системі та зменшує запас стійкості, тоді як зменшення коефіцієнта підсилення підвищує стійкість, але призводить до зростання усталеної похибки, формуючи компроміс між стійкістю та точністю.
Практична цінність отриманих результатів полягає у можливості їх використання для оцінювання технічного стану колони синтезу аміаку, визначення граничних режимів її експлуатації та обґрунтування моменту заміни каталізатора. Застосування результатів є доцільним за умов квазістаціонарності процесу, обмежених збурень та використання лінеаризованих математичних моделей об’єкта
Посилання
- Ellis, M., Durand, H., Christofides, P. D. (2014). A tutorial review of economic model predictive control methods. Journal of Process Control, 24 (8), 1156–1178. https://doi.org/10.1016/j.jprocont.2014.03.010
- Rosbo, J. W., Ritschel, T. K. S., Hørsholt, S., Huusom, J. K., Jørgensen, J. B. (2023). Flexible operation, optimisation and stabilising control of a quench cooled ammonia reactor for power-to-ammonia. Computers & Chemical Engineering, 176, 108316. https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2023.108316
- Schwenzer, M., Ay, M., Bergs, T., Abel, D. (2021). Review on model predictive control: an engineering perspective. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 117 (5-6), 1327–1349. https://doi.org/10.1007/s00170-021-07682-3
- Qin, S. J. (2012). Survey on data-driven industrial process monitoring and diagnosis. Annual Reviews in Control, 36 (2), 220–234. https://doi.org/10.1016/j.arcontrol.2012.09.004
- Ghavam, S., Vahdati, M., Wilson, I. A. G., Styring, P. (2021). Sustainable Ammonia Production Processes. Frontiers in Energy Research, 9. https://doi.org/10.3389/fenrg.2021.580808
- Wu, H., Zhao, J. (2020). Self-adaptive deep learning for multimode process monitoring. Computers & Chemical Engineering, 141, 107024. https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2020.107024
- Giraldo, S. A. C., Melo, P. A., Secchi, A. R. (2024). Enhanced control in time-delay processes: Diagnostic, monitoring, and self-tuning strategies for the filtered smith predictor in response to model-plant mismatch and abrupt load disturbances. Control Engineering Practice, 145, 105869. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2024.105869
- Eliseyev, P., Loriia, M., Tselishchev, O., Gurin, O., Kupina, O., Sotnikova, T. (2023). Use of additive test methods in the simulation of the methanol synthesis column for the creation of a control system from the model. EUREKA: Physics and Engineering, 5, 94–104. https://doi.org/10.21303/2461-4262.2023.003110
- Loriia, M. G., Tselishchev, O. B., Yeliseyev, P. Y., Porkuian, O. V., Gurin, O. M., Loriia, M. et al. (2022). Principles and stages of creation of automatic control systems with a model of complex technological processes. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (6 (120)), 20–29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.270519
- Mayne, D. Q. (2014). Model predictive control: Recent developments and future promise. Automatica, 50 (12), 2967–2986. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2014.10.128
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Petro Yeliseyev, Maryna Loriia, Olexii Tselishchev, Liudmyla Karpiuk, Oleksandr Duryshev, Yevgen Kobzarev
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
