Интеллектуальные методы обеспечения энергосбережения в системах обжига окомкованного фосфатного сырья

Объект исследования: конвейерная обжиговая машина для производства фосфоритовых окатышей как сложная многостадийная химико-энерготехнологическая система. Цель: разработка новых методов математического моделирования и процедур обработки информации в автоматизированных системах управления процессами в технологических аппаратах фосфорных производств с использованием искусственных нейронных сетей и нечетких продукционных правил для построения интеллектуальных моделей теплообмена в слое кускового фосфатного материала при наличии эндотермических превращений, комплексно учитывающих взаимозависимость основных физических, химических, гранулометрических, технологических свойств сырья и технических особенностей агрегатов. Указанные интеллектуальные модели могут быть использованы для определения оптимальных с точки зрения ресурсо- и энергосбережения режимов обжига сырьевых материалов, обеспечивающих требуемое качество готового продукта в химико-технологической системе термической обработки окатанного фосфатного сырья. Решаемые задачи: разработка структуры интеллектуальной системы управления процессом термической подготовки фосфоритовых окатышей в обжиговой машине с использованием в контуре управления нейросетевой и нечетко-логических моделей; разработка нечетко-логического алгоритма поиска оптимальных режимов обжига сырьевых материалов в реагирующем плотном слое; разработка обобщённой нейросетевой модели плотного слоя дисперсного “термически толстого” материала с перекрестной подачей теплоносителя при наличии эндотермических превращений; построение экспертной системы для определения режимов интенсифицирующих процессов прокалки и спекания фосфоритовых окатышей в зоне высокотемпературного обжига конвейерной машины, недопускающих остеклования окатышей; разработка нечетко-логических моделей процессов прокалки и спекания фосфоритовых окатышей в плотном слое зоны обжига конвейерной машины; определение критериев энергоэффективности процесса слоевой сушки окомкованного фосфатного сырья на базе интенсификации тепло- и массообмена в зоне сушки обжиговой конвейерной машины с использованием экспертной системы; разработка нечетко-логической модели процесса сушки фосфоритовых окатышей в плотном слое зоны сушки обжиговой конвейерной машины, учитывающей перераспределение влаги по высоте слоя;разработка нейросетевых инструментов обеспечения систем анализа сложной химико-технологической схемы обжига окомкованного фосфатного сырья; разработка методов интеллектуального анализа данных о характеристиках взаимосвязанных химико-технологических термически-активируемых процессов в фосфатном сырье, реализуемых в обжиговых машинах; разработка нечетко-логической модели процесса сушки фосфоритовых окатышей, которая описывает зависимость кинетики влагосодержания в окатышах; разработка архитектуры и режимов функционирования интеллектуальной автоматизированной системы управления процессом подготовки фосфатного сырья. Для решения поставленных задач использовали нейросетевые модели и системы нечетко-логического вывода с помощью базы нечетких продукционных правил, построенных на основе экспериментальной и экспертной информации. Предлагаемый подход к управлению процессами в технологических аппаратах фосфорных производств, основанный на применении методов интеллектуального анализа данных, позволил проводить моделирование процессов обжига сырьевых материалов не только для определения теплофизических и химико-технологических свойств сырьевых материалов, но и для оптимизации режимных параметров химико-энерготехнологической системы.