Исследование процессов промывки в гальванотехнике и систем очистки сточных вод, как объектов управления. Анализ задачи оптимального управления системой водооборота и системой очистки сточных вод. Изучение особенностей системы замкнутого водооборота.
Аннотация к работе
Несоблюдение требованиям по максимальному значению концентраций отмываемых компонентов в промывных ваннах негативно сказывается на работоспособности технологической ванны вследствие изменения ионного состава, а порой приводит к потере работоспособности технологических растворов. Таким образом, промывные ванны потребляют значительное количество воды высокой степени очистки, сбрасывают большое количество сточных вод и при этом влияют на качество гальванического покрытия, получаемого в основных процессах. Следовательно, существует необходимость в учете изменения концентрации отмываемых веществ в промывных ваннах с помощью автоматического управления системой замкнутого водооборота, обеспечивающей требуемое качество промывки при минимальном потреблении водных ресурсов. Для достижения поставленной цели были сформулированы и решены следующие задачи: 1) исследование процессов промывки в гальванотехнике и систем очистки сточных вод как объектов управления; Научная новизна работы: - система замкнутого водооборота рассмотрена как объект управления; поставлена задача оптимального управления системой замкнутого водооборота, состоящей из системы водооборота и системы очистки сточных вод реагентным методом, по критерию минимального потребления ресурсов при обеспечении заданного качества и производительности;Математическая постановка задач: Задача 1. найти функции расхода чистой воды Gвод(?), л/с, потребляемой гальванической линией на разбавление промывных растворов, функцию перераспределения промывных вод между операциями промывки M{Gпр(?)}, л/с и функцию расхода сточной воды Gсбр(?), л/с, сбрасываемой с гальванической линии за промежуток времени [тнач; ткон], при которых затраты ресурсов на промывку будут минимальными: . , где V out (t) - объем промывной воды, выливающейся из ванны; V in (t) - объем промывной воды, поступающей в ванну; D out (t) - объем раствора промывной ванны, выносимый на единице поверхности детали; D in (t) - объем отмываемого раствора, поступающего в ванну на единице поверхности детали; F - площадь загрузки; C i (t) - концентрация отмываемых компонентов в промывной ванне; V - объем промывной ванны; C i in (t) - концентрация отмываемых компонентов, поступающих в промывную ванну на поверхности детали; - концентрация отмываемых компонентов, выносимых из промывной ванны на поверхности детали. Для описания работы многоступенчатой промывки используется система уравнений (в матричном виде): , (7) где - вектор, описывающий новое значение концентрации; - вектор, описывающий текущее значение концентрации; - вектор концентрации отмываемых компонентов в растворе, приносимом на поверхности детали; - вектор, описывающий суммарное поступление промывных вод, ; , …, - матрица, описывающая уменьшение концентрации в ванне при выносе промывного раствора из ванны и поступлении чистой воды; - матрица, содержащая значения, обратные объему ванны; - матрица, описывающая увеличение концентрации в ванне вследствие поступления загрязнений на поверхности обрабатываемых изделий. , (9) где - вектор, описывающий изменение концентрации; - вектор, описывающий текущее значение концентрации; - вектор концентрации отмываемых компонентов в растворе, приносимом на поверхности детали; - вектор, описывающий суммарное поступление промывных вод; - матрица, описывающая уменьшение концентрации на промывке при выносе; ; - матрица, описывающая изменение концентрации в ванне вследствие поступления промывной и чистой воды. Сделан вывод о том, что неучет изменения концентрации отмываемых компонентов в ванне при определении режима промывки может привести к значительным негативным последствиям, таким, как ухудшение качества промывки, перенос загрязнений в технологическую ванну.