Научная статья на тему 'Имитационная модель технологического процесса уничтожения химического оружия (зарина и зомана)'

Имитационная модель технологического процесса уничтожения химического оружия (зарина и зомана) Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
359
56
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОБЪЕКТ УНИЧТОЖЕНИЯ ХИМИЧЕСКОГО ОРУЖИЯ / МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ / ОТРАВЛЯЮЩИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА / ЛИНЕЙНАЯ ФУНКЦИЯ / ПРОЦЕСС ДЕТОКСИКАЦИИ / ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОПЕРАЦИЯ / ОПТИМАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ / ОБЛАСТЬ ДОПУСТИМЫХ ЗНАЧЕНИЙ / OBJECTS OF DESTRUCTION OF CHEMICAL WEAPONS / MATHEMATICAL MODEL / TOXIC CHEMICALS / LINEAR FUNCTION / DETOXIFICATION PROCESS / MANUFACTURING OPERATION / OPTIMAL CONTROL / TOLERANCE RANGE OF REGIME PARAMETERS

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Стукалова Наталия Александровна, Матвеев Юрий Николаевич, Долженко Алексей Борисович

В данной статье исследована возможность имитационного моделирования технологического процесса уничтожения химического оружия. В работе рассматриваются модели технологических операций: детоксикации, дозревания, нейтрализации, битумирования, выпаривания. Проведена формализация задачи управления. Сформулирована задача оптимального управления, как задача максимизации. Задача оперативного управления производственным комплексом ставится в виде задачи линейного программирования. Целевая функция данной задачи это линейная функция, которая определяет максимально возможные массы отравляющих веществ, уничтожаемых за один цикл. Коэффициенты линейной функции это цена продуктов и энергетических потоков. Области допустимых значений режимных параметров технологических операций (уравнения баланса ёмкости, допустимые отклонения материальных потоков, диапазоны нагрузок) определяют область ограничений для целевой функции.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Стукалова Наталия Александровна, Матвеев Юрий Николаевич, Долженко Алексей Борисович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Simulation model of the technological process of the destruction the chemical weapon (sarin and soman)

This article investigated the possibility of simulation technology process for destruction of chemical weapons. In this paper, we consider a model of technological operations: detoxification, ripening, neutralization, bituminization, evaporation. Formalization of management task performed. The problem of optimal control formulated as a maximization problem. Problem of operational management industrial complex formulated in the form of a linear programming problem. The objective function of this problem it is a linear function, which determines the maximum possible mass of toxic substances destroyed in a single cycle. Coefficients of the linear function are the price of products and energy flows. Tolerance range of regime parameters of technological operations (balance equation capacity, tolerances material flows, load range) define the scope of restrictions on the objective function.

Текст научной работы на тему «Имитационная модель технологического процесса уничтожения химического оружия (зарина и зомана)»

УДК 519.711.3:681.3:623.45

Стукалова Наталия Александровна

ФГБОУ ВПО «Тверской государственный технический университет» (ТвГТУ)

Россия, Тверь Доцент

E-Mail: nast77@mail.ru

Матвеев Юрий Николаевич

ФГБОУ ВПО «Тверской государственный технический университет» (ТвГТУ)

Россия, Тверь доктор технических наук, профессор E-Mail: matveev4700@mail.ru

Долженко Алексей Борисович

ФГБОУ ВПО «Тверской государственный технический университет» (ТвГТУ)

Россия, Тверь кандидат технических наук, доцент E-Mail: dolzhenko_2010@mail.ru

Имитационная модель технологического процесса уничтожения химического оружия (зарина и зомана)

Аннотация: В данной статье исследована возможность имитационного моделирования технологического процесса уничтожения химического оружия. В работе рассматриваются модели технологических операций: детоксикации, дозревания, нейтрализации,

битумирования, выпаривания. Проведена формализация задачи управления. Сформулирована задача оптимального управления, как задача максимизации. Задача оперативного управления производственным комплексом ставится в виде задачи линейного программирования. Целевая функция данной задачи - это линейная функция, которая определяет максимально возможные массы отравляющих веществ, уничтожаемых за один цикл. Коэффициенты линейной функции

- это цена продуктов и энергетических потоков. Области допустимых значений режимных параметров технологических операций (уравнения баланса ёмкости, допустимые отклонения материальных потоков, диапазоны нагрузок) определяют область ограничений для целевой функции.

Ключевые слова: Объект уничтожения химического оружия; математическая модель; отравляющие химические вещества; линейная функция; процесс детоксикации; технологическая операция; оптимальное управление; область допустимых значений.

Идентификационный номер статьи в журнале 152TVN613

Natalija Stukalova

Tver State Technical University Russia, Tver E-Mail: nast77@mail.ru

Jurij Matveev

Tver State Technical University Russia, Tver E-Mail: matveev4700@mail.ru

Aleksej Dolzhenko

Tver State Technical University Russia, Tver E-Mail: dolzhenko_2010@mail.ru

Simulation model of the technological process of the destruction the chemical weapon (sarin and soman)

Abstract: This article investigated the possibility of simulation technology process for destruction of chemical weapons. In this paper, we consider a model of technological operations: detoxification, ripening, neutralization, bituminization, evaporation. Formalization of management task performed. The problem of optimal control formulated as a maximization problem. Problem of operational management industrial complex formulated in the form of a linear programming problem. The objective function of this problem it is a linear function, which determines the maximum possible mass of toxic substances destroyed in a single cycle. Coefficients of the linear function are the price of products and energy flows. Tolerance range of regime parameters of technological operations (balance equation capacity, tolerances material flows, load range) define the scope of restrictions on the objective function.

Keywords: objects of destruction of chemical weapons; mathematical model; toxic chemicals; linear function; detoxification process; manufacturing operation; optimal control; tolerance range of regime parameters.

Identification number of article 152TVN613

В России интенсивная разработка оптимальной и безопасной технологии уничтожения химического оружия началась с конца 1980-х годов. В 1995 году государственная комиссия утвердила метод уничтожения химического оружия, разработанный специалистами Государственного научно-исследовательского института органической химии и технологии (ГосНИИОХТ) - ведущего института, имевшего большой опыт работы с отравляющими веществами [1]. Суть метода заключалась в двухстадийной технологии, основанной на химической детоксикации отравляющих веществ (ОВ).

На первой стадии отравляющее вещество вступает в реакцию со специальными реагентами, в результате чего боевое отравляющее вещество (БОВ) превращается в связанную реакционную массу, по своей токсичности сравнимую с обычными промышленными отходами химического предприятия. На второй стадии полученная масса битумизируется и становится практически безвредной смолой, способной храниться в специальных контейнерах.

Уничтожение химического оружия может осуществляться только при условии высокой степени автоматизации технологических процессов [2, 9]. Целью создания АСУТП является обеспечение безопасного непрерывного и эффективного управления технологическим процессом уничтожения химического оружия.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

обеспечение оперативного персонала полной и достоверной информацией о ходе технологического процесса;

контроль и управление технологическими процессами в реальном масштабе времени;

минимизация затрат на обслуживание за счёт применения высоконадёжных технических средств;

создание систем обеспечения безопасности (СОБ);

своевременное обнаружение и предупреждение нарушений технологических режимов, возникновения опасных ситуаций и нарушений состояния окружающей среды;

исключение контакта оперативного персонала с отравляющими веществами в процессе отбора и доставке аналитической пробы в лабораторию

применение оцифрованного технологического телевидения с архивированием происходящих процессов;

обеспечение деятельности международных инспекторов по проверке процесса уничтожения химического оружия (ХО) на объекте согласно положениям Конвенции;

повышение качества подготовки персонала.

Высокое качество работы АСУТП обеспечивается наличием адекватных математических моделей управляемых объектов [3, 8]. В предлагаемой статье рассмотрены имитационные модели химической части процесса уничтожения зарина и зомана, а именно, последовательная обработка отравляющего вещества на стадиях детоксикации (операции детоксикации ОВ и дозревания реакционной массы (РМ)) и битумирования (операции нейтрализации РМ и получения битумно-солевой массы (БСМ)).

Процесс детоксикации ОВ, извлеченного из боеприпасов, осуществляется в два этапа: в реакторах детоксикации Р1301-4, расположенных в непосредственной близости от агрегата

расснаряжения Х105, и в реакторах-дозревателях Р2131,2, Р1401,2. Реакторы Р1301,2, работающие со станком расснаряжения Х105 по линии выгрузки реакционной массы, соединены с дозревателями Р2131,2, реакторы Р1303,4, работающие со станком расснаряжения Х105, по линии выгрузки реакционной массы связанны с дозревателями Р1401,2. Каждый реактор детоксикации в указанной паре реакторов Р1301,2 и Р1303,4 работает попеременно (в то время как в одном осуществляется прием ОВ и реагента из станков Х105, в другом производится выдержка реакционной массы и выгрузка ее в дозреватель).

Прием ОВ и реагента от станка Х105 в реактор Р1301,2 осуществляется с помощью вакуума, создаваемого в нем системой технологического вакуума. К началу загрузки реактора в нем находится некоторое остаточное количество реакционной массы или реагента, что необходимо для обеспечения перемешивания в начальный период заполнения реактора.

Загрузка реактора Р1301,2 начинается с подачи в него реагента из мерников. Количество реагента рассчитано с учетом реагента, поступающего из корпуса боеприпаса от станка Х105, в реактор детоксикации Р1301,2 и различно для всех видов ОВ.

После загрузки реагента в реакторе создается вакуум минус 60 кПа и начинается операция приема ОВ и реагента из станка. Величина вакуума в реакторе регулируется клапаном, установленным на байпасной линии вакуум-насоса. Поступающий из агрегата расснаряжения азот с уносимыми из реактора компонентами реакционной массы через обратные холодильники направляются в абсорбционную колонну очистки технологического вакуума. Конденсат из холодильника возвращается в реактор. В качестве хладоагента при уничтожении зарина и зомана в теплообменнике используется вода захоложенная с температурой 7-12 0С.

Обеспечение оборудования, размещенного в помещении I группы опасности, рассолом, захоложенной водой, горячей водой производится от вторичных контуров, расположенных в помещении II группы.

По мере поступления в реактор ОВ и реагента в нем начинают протекать химические реакции, сопровождающиеся тепловыми эффектами. Съем тепла реакции детоксикации осуществляется подачей рассола с температурой (минус 7 - минус 6) 0С в рубашку и змеевик реактора Р1301,2 при уничтожении зарина и зомана. Загрузка реактора Р1301,2 прекращается при достижении максимального веса, который соответствует ~ 60% его объема. ОВ, реагент подается в другой реактор Р1301,2, предварительно подготовленный к операции приема. Переключение приема ОВ, реагента с одного реактора на другой осуществляется по программе.

По окончании загрузки реактора производится «гашение» вакуума в нем через систему азотного дыхания. Проводится выдержка реакционной массы при перемешивании в течение 15 минут для зарина, 30 минут для зомана.

По окончании выдержки реакционная масса с помощью вакуума передается в дозреватель Р1401,2.

Схемой предусмотрено прекращение подачи ОВ, реагента в реакторы Р1301,2 в следующих случаях:

• при достижении максимального веса реакционной массы в реакторе;

• при максимальной температуре в реакторе;

• при остановке мешалки в реакторе;

• при прекращении подачи раствора на орошение в колонну.

Работа реакторов Р130з,4, Р3301,2, Р2101,2, принимающих ОВ и реагент из станка Х105, Х305, Х204 аналогична Р1301,2.

Реакционная масса из реакторов детоксикации Р1301,2 передается в дозреватели Р2131,2, из реакторов Р130з,4 в дозреватели Р1401,2 с помощью вакуума, создаваемого системой транспортного вакуума.

Дозреватели Р1401,2 работают попеременно: в один идет прием реакционной массы, в другом происходит нагрев, выдержка реакционной массы, отбор проб для анализа и откачка в сборник Р2241,2. При достижении максимального веса в одном из дозревателей Р1401,2 предусмотрено автоматическое переключение приема реакционной массы в другой.

После заполнения дозревателя в нем сбрасывается вакуум до атмосферного давления подачей азота через систему азотного дыхания. Затем реакционная масса нагревается до 50600С подачей горячей воды в рубашку аппарата. Производится выдержка реакционной массы при перемешивании в течение 2-3 часов. Во время выдержки температура в дозревателе Р1401,2 поддерживается в пределах 50-60 0С клапаном, установленным на трубопроводе подачи горячей воды в рубашку.

По окончании выдержки производится отбор проб реакционной массы на анализ. Если содержание ОВ не превышает допустимых значений: 10-4 % масс - для зарина и зомана, реакционная масса из дозревателя Р1401,2 насосом подается в сборник реакционной массы

При содержании ОВ выше допустимого производится повторный отбор пробы. Продолжительность анализа 30-45 минут определяет дополнительную выдержку реакционной массы. В случае повтора неудовлетворительного результата анализа в дозреватель подают дополнительно реагент из мерника.

Количество, дополнительно подаваемого реагента составляет 5% от первоначальной загрузки. После этого производится выдержка реакционной массы в течение одного часа при температуре 50-60 0С и перемешивании, затем отбирается проба на анализ. Реагент подается в мерник насосом от узла приема реагента. Из сборника Р2241,2 реакционная масса после анализа насосом передается в сборник Р4 на битумизацию.

Операция смешения РМ после детоксикации зарина и зомана с гидроокисью кальция предназначена для полной нейтрализации кислых продуктов и проводится в реакторе-нейтрализаторе Р81,2,3, - емкостном аппарате с рубашкой и турбинной мешалкой. Температура 50±5°С в реакторе измеряется термопреобразователем, поддерживается подачей пара в рубашку. Реакционная масса из сборника Р4 дистанционно со щита управления или по месту загружается в реактор Р81,2,3. При достижении заданном массы в реакторе Р81,2,3 автоматически отсекается подача реакционной массы из сборника Р4.

Дистанционно с операторской станции или по месту открывается шаровой кран и включается шлюзовый питатель на трубопроводе загрузки предварительно взвешенной гидроокиси кальция из бункера. Загрузка гидроокиси кальция в реактор осуществляется при работающей мешалке в течение 0,4-0,5 часа. После окончания загрузки гидроокиси кальция смесь выдерживается в реакторе Р81Д3 при перемешивании и температуре 50±5°С в течение

0,25-0,5 часа.

Операция смешения нейтрализованной реакционной массы с битумом проводится в реакторе-битуматоре Р91,2,3 - емкостном аппарате с рубашкой и рамной мешалкой, работающем в периодическом режиме.

Р2241,2.

Битум из кольцевого трубопровода со склада битума дистанционно с операторской станции или по месту загружается в реактор Р91,2,3. При достижении заданной массы в реакторе автоматически клапаном отсекается подача битума.

Температура 100-180°С в реакторе Р91,2,зподдерживается подачей пара давлением 1,6 МПа в рубашку.

Нейтрализованная реакционная масса от детоксикации зарина и зомана при постоянном перемешивании загружается из реактора P8i,2,3 в реактор-битуматор P9i,2,3 в течение 0,5-1 часа.

После загрузки нейтрализованной реакционной массы производится перемешивание битумно-реакционной массы в течение 0,25-0,5 часа при температуре 110-140°С. На операторской станции предусмотрены показание и регистрация температуры и массы среды в реакторе P9i,2,3.

Пары легколетучих компонентов из реакторов P8i,2,3 и P9i,2,3 поступают в нижнюю часть насадочной колонны.

Приготовленная битумно-реакционная масса из реактора P9i,2,3 насосом непрерывно подается в циркуляционный контур.

Из циркуляционного контура битумно-реакционная масса периодически поступает в мерник-дозатор E111,2,3 через подогреватель. Из мерника E111,2,3 битумно-реакционная масса непрерывно подается в роторно-пленочный испаритель P 161,2,3; предусмотрена стабилизация расхода с помощью регулирующего клапана по скорости изменения массы в E111,2,3. В сборнике Е11 предусмотрен замер температуры 150-180°С и массы среды, сигнализация максимальной и минимальной массы.

Роторно-пленочный испаритель - стандартный аппарат с рубашкой и ротором с подвижными лопатками, в котором в тонкой пленке интенсивно протекают процессы тепломассообмена, что обеспечивает максимально полное испарение растворителей из битумносолевой массы.

Роторно-пленочный испаритель работает при остаточном давлении 0,01-0,02 МПа и температуре 170-180°С, регулируемой подачей пара давлением 1,6 МПа в рубашку. Пары растворителя, отбираемые из верхней части роторно-пленочного испарителя, поступают в конденсаторы Т211Д3, Т221Д3, охлаждаемые соответственно оборотной водой и рассолом с температурой 0°С.

Расплав битумно-солевой массы из нижней части роторно-пленочного испарителя Р 161,2,3 непрерывно стекает в сборник Р 171,2,3, - емкостной аппарат с рубашкой и рамной мешалкой. Для предотвращения застывания битумно-солевой массы в рубашку сборника предусмотрена подача пара с давлением 0,6 МПа. Осуществляется замер температуры 150-180°С и массы и сигнализация максимальной массы в сборнике Р 171,2,3.

Прошедшая контроль битумно-солевая масса (БСМ) насосом подается по кольцевому трубопроводу на розлив БСМ в барабаны.

Функциональная схема стадий детоксикации и битумирования химикотехнологического комплекса уничтожения химического оружия представлена на рис. 1.

Структура комплекса и описанные выше стадии детоксикации и битумирования химико-технологического комплекса уничтожения химического оружия являются основой для разработанной имитационной модели [10], в которой каждое i-e ОВ является компонентой

К,.

Здесь функционирование компоненты Кг представляет собой последовательность функциональных действий, где] - номер операции). При] = 1 осуществляется загрузка ОВ г-го типа (зарин и зоман определённой массы и концентрации) в реактор детоксикации.

Для записи уравнений связи системы целесообразно обозначить параметры процесса, принятые на схеме (рис. 1), через Хг (г = 0,.. ,,К), т.е.:

хо - Шов - масса ОВ для детоксикации;

Х1 - Шр1 - масса реагента для детоксикации;

Х2 - Шрм1 - масса реакционной массы, поступающей в дозреватель;

Х3 - Шр2 - масса реагента, поступающего в дозреватель;

Х4 - Шрм2 - масса реакционной массы, поступающей в сборник РМ Р2241,2 из дозревателя;

Х5 - Шрмз - масса реакционной массы, поступающей в из сборника Р2241,2 (Р425) в сборник Р4;

Рис.1. Функциональная схема стадий детоксикации и битумирования химикотехнологического комплекса УХО:

Р1301-4, Р2101,2, Р3301,2 - реакторы детоксикации; Р1401,2, Р2131,2, Р3401,2 - дозреватели; Р2241,2, Р4251,2 - сборники реакционной массы (РМ); Р81-3 - реактор-нейтрализатор; Р91-3 -реактор-битуматор; Е111-3 - мерник-дозатор БРМ; Р161-3 - роторно-плёночный испаритель (РПИ); Т211-3, Т221-3 - конденсаторы с охлаждением водой и рассолом соответственно;

Р171-3 - сборник БСМ

хб - Шрм4 - масса РМ, поступающей на нейтрализацию;

Х7 - Шгок- масса гидроокиси кальция, поступающей в реактор-нейтрализатор;

хв - ШрмШх - масса реакционной массы вязкого зомана, поступающей в реактор-битумизатор;

х9 - Шнрм - масса нейтрализованной реакционной массы зарина и зомана;

Х10 - Шбит - масса битума, поступающего в реактор-битумизатор;

хц - Шбрм - масса битумно-реакционной массы (БРМ);

Х12 = At•qбрм, где дврм - средний расход БРМ, поступающей в роторно-плёночный испаритель (РПИ);

Х13 = At•qp, где qp - средний расход растворителей и инертов, поступающих в конденсаторы;

Х14 = At•qбсм, где qбсм - средний расход расплава БСМ;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

At - продолжительность процесса выпаривания в РПИ.

Общая задача текущего управления записывается следующим образом:

14 5

^ с.х. + ^ ^ max , г=0 )=1 (1)

х2 = /2(х0, х1, Ы1), Ы1 £ и, (2)

х4 = /4(х2, х3, Ы2), Ы2 £ , (3)

х9 = /9(хб, х7, Ы3), Ы3 £ из , (4)

х11 = /11(х9, х10, Ы4), Ы4 £ и4 , (5)

х11а = }11а(хв, х10, Ы4а), Ы4а £ и4^ , (5а)

х14 = }14(х12, х13, Ы5), Ы5 £ и5 , (6)

х5 - х4 = Д1, хб - х5 = Д2, х12 - х11 = Д3, (7)

хшгп ^ хг ^ хгшах, 1 1, 3, 5, 6, 8, 12. (8)

Уравнение (5 а) является моделью операции битумирования реакционной массы вязкого зомана.

Технико-экономический показатель управления (1) является линейной функцией искомых переменных Хг и Ыг. В этом случае коэффициенты Сг и й) - цены продуктов и энергетических потоков, определяющих режим работы технологических операций (стадий). Уравнения (2), (3), (4), (5), (5а) и (6) являются моделями проводимых технологических операций: детоксикации, дозревания, нейтрализации, битумирования, выпаривания. Эти модели в общем случае являются известными нелинейными функциями входных нагрузок и режимных параметров [4, 6]. Области допустимых значений режимных параметров Щ, и2, и3, и4, и41, и являются заданными и взаимно независимыми. Уравнения баланса ёмкостей (7) определяют зависимости материальных потоков различных операций, связанных через ёмкости. Заданные значения Д1, Д2 и Д3 определяют допустимые разницы материальных потоков. Ограничения (8) выделяют диапазон нагрузок между известными нижними и

верхними ограничениями, при которых могут нормально проводиться технологические

операции.

Нелинейные уравнения (2)-(6) можно представить в следующем виде:

х2 = /2(хо, х1, Ы1) = аоо хоо + а1 х1 + у2(хо, х1, Ы1), (9)

х4 = /4(х2, х3, Ы2) = а2 х2 + а3 х3 + У4(х2, х3, Ы2), (10)

х9 = /9(хб, х7, Ы3) = аб хб + а7 х7 + У9(хб, х7, Ы3), (11)

х11 = }п(х9, х10, Ы4) = аб хб + а7 х7 + уп(х9, х10, Ы4), (12)

х11а = }11а(хв, х10, Ы4а) = ав хв + а 10 х10 + У11а(хв, х10, Ы4а), (12а)

х14 = }м(х12, х13, Ы5) = а 12 х12 + а 13 х13+ У14(х12, х13, Ы5), (13)

где ао, а1, а2, аз, ав, ау, ав, аю, ап, ав - известные коэффициенты, у2, у 4, уя, уп, уна, у 14

известные функции.

Теперь ограничения (2)-(6) можно представить в виде:

Х2 - а0 Х0 - а і хі = у2(х0, хі, иі), (14)

Х4 - а2 Х2 - аз хз = У4(Х2, Хз, и2), (15)

Х9 - ав хв - а7 Х7 = У9(хв, Х7, из), (16)

Хіі - ав Хв - а7Х7 = уіі(х9, хю, щ), (17)

Х11а - а8 Х8 - аі0 Хі0 = У11а(Х8, Хі0, Ща), (17а)

Хі4 - аі2 Хі2 - аіз Хіз = Уі4(хі2, Хіз, и), (18)

Задача оперативного управления производственным комплексом ставится в виде следующей задачи линейного программирования:

14

XПгХг ^ тах , (19)

2=0

Х2 - ао хо - аі хі = 0, (20)

Х4 - а2 Х2 - аз хз = 0, (21)

Х9 - ав хе - а7 Х7 = 0, (22)

хіі - авхв - а7Х7 = 0, (23)

Х11а - а8 Х8 - а 10 хі0 = 0, (23а)

хі4 - аі2 хі2 - а із хіз = 0, (24)

Х5 - Х4 = Лі, Хв - Х5 = Л2, Хі2 - Хіі = Лз, (25)

Хітіп ^ Хі ^ Хітах, І 1, 3, 5, 6, 8, 12. (26)

Здесь в качестве моделей операций используются линейные части зависимостей (9)-(13). При этом предполагается, что ноль входит в области значений функций у2, у4, У9, уіі, упа,

Уі4-

В результате решения задачи оперативного управления (19)-(26) будет найдено оптимальное решение: значения х°, і = 0,..., 14 (из них в дальнейшем будем использовать величины х°,х°,х°,х°0 , являющиеся нагрузками) и двойственные оценки Л, Л, Л, Л, Л, Л ограничений (20)-(24), полученных в результате линеаризации моделей операций.

Для максимизации показателя (1) задачи локальной статической оптимизации операций детоксикации, дозревания, нейтрализации и битумирования имеют соответственно следующий вид:

тах[Л° У2 (хО, хО, щ) + йхих ], (27)

щ еи

тах[Л°^4 (х°, х° , и2) + й2и2 ], (28)

и2еи 2

о0

тах[Лз^ (х°6 , х°,щ) + йъиъ ], (29)

иъеиъ

тах[Л04ги(х9°,х°0,и4) + ё4и4], (30)

таХ (Х8 , X1О0, Щ4а ) + ^4аЩ4 а ] , (30а)

и4а еи 4а

тах[Л°°^ ( х° , х°3 , щ ) + ё5и5 ]. (31)

и* еи«

Данная имитационная модель, позволяющая обеспечить эффективность и безопасность технологических процессов уничтожения химического оружия, в частности, зарина и зомана, использована как типовое проектное решение в математическом, алгоритмическом и программном обеспечении АСУТП, внедренных на объектах хранения и уничтожения химического оружия: «Марадыковский», «Щучье», «Леонидовка», «Почеп» [5, 6, 7, 8].

ЛИТЕРАТУРА

1. Оценка масштабов и последствий аварийных ситуаций на объектах хранения и уничтожения химического оружия: методика ОКР/ФГУП ГосНИИОХТ.- М., Изд-во ФГУП ГосНИИОХТ, 2002. - 128 с.- (шифр «Система»).

2. Иващук В. В. Построение эффективных алгоритмов идентификации технологических объектов управления/В.В. Иващук // Приборы и системы: управление, контроль, диагностика.- 2001.- №10.- С. 68-72.

3. Характеристики уровня опасности, порождаемой техногенным объектом/В.М. Колодкин, А.В. Мурин, А.К.Петров//Вестник Удмуртского университета.- 2000.

- №4.- С. 92-107.

4. Бояринов А.И. Методы оптимизации в химической технологии/А.И. Бояринов, В.В. Кафаров.- М.: Химия, 1975.- 576 с.

5. Матвеев Ю.Н. Техническая реализация функций и задач АСУ ТП на объекте

уничтожения химического оружия/Ю.Н. Матвеев, Н.А.

Стукалова//Промышленные АСУ и контролеры.- 2011.- № 2.- С.1-4.

6. Ю.Н. Матвеев. Основы построения автоматизированных систем оперативного управления технической безопасностью химических производств. Матвеев Ю.Н. //Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук/ Тверь, ТвГТУ, 2011.

7. Матвеев Ю.Н. Автоматизированная система управления технологическими процессами уничтожения химического оружия/Ю.Н. Матвеев, Н.А. Стукалова//Информационно-вычислительные технологии и их приложения: сб. статей XIV Международной научно-технической конференции.- Пенза: МНИЦ ГСХА, 2010.- С. 88-91.

8. Матвеев Ю.Н. Модели для построения АСУТП объекта уничтожения химического оружия/Ю.Н. Матвеев, О.Л.Ахремчик//Кибернетика и высокие технологии 21 века: сб. докладов 12 Международной научно-технической конференции «С&Т 2011».—Воронеж: НПФ «Саквоее» ООО», 2011.- С. 283289.

9. Качество, надежность и безопасность средств и систем автоматизации уничтожения химического оружия: монография / Ю.Н. Матвеев [и др.].- Тверь: Альфа-Пресс, 2009. - 180 с: ил.

10. Матвеев Ю.Н. Основные подходы к построению моделей сложных систем / Ю.Н. Матвеев, Д.О. Крутиков // Программные продукты и системы.- 2007.-№2.- С. 64-65.

Рецензент: Дмитриев Геннадий Андреевич, ФГБОУ ВПО «Тверской государственный технический университет» (ТвГТУ), Российская федерация, Тверь, Заведующий кафедрой автоматизации технологических процессов ТвГТУ, доктор технических наук, профессор.

REFERENCES

1. Ocenka masshtabov i posledstvij avarijnyh situacij na ob’ektah hranenija i unichtozhenija himicheskogo oruzhija: metodika OKR / FGUP GosNIIOHT.- M., Izd-vo FGUP GosNIIOHT, 2002. - 128 s.- (shift «Sistema»).

2. Ivashhuk V. V. Postroenie jeffektivnyh algoritmov identifikacii tehnologicheskih ob’ektov upravlenija / V.V. Ivashhuk // Pribory i sistemy: upravlenie, kontrol', diagnostika.- 2001.- №10.- S. 68-72.

3. Harakteristiki urovnja opasnosti, porozhdaemoj tehnogennym ob’ektom / V.M. Kolodkin, A.V. Murin, A.K.Petrov // Vestnik Udmurtskogo universiteta.- 2000. -№4.- S. 92-107.

4. Bojarinov A.I. Metody optimizacii v himicheskoj tehnologii / A.I. Bojarinov, V.V. Kafarov.- M.: Himija, 1975.- 576 s.

5. Matveev Ju.N. Tehnicheskaja realizacija funkcij i zadach ASU TP na ob’ekte unichtozhenija himicheskogo oruzhija / Ju.N. Matveev, N.A. Stukalova // Promyshlennye ASU i kontrolery.- 2011.- № 2.- S.1-4.

6. Ju.N. Matveev. Osnovy postroenija avtomatizirovannyh sistem operativnogo upravlenija tehnicheskoj bezopasnost'ju himicheskih proizvodstv. Matveev Ju.N. //Avtoreferat dissertacii na soiskanie uchjonoj stepeni doktora tehnicheskih nauk / Tver, TvGTU, 2011.

7. Matveev Ju.N. Avtomatizirovannaja sistema upravlenija tehnologicheskimi

processami unichtozhenija himicheskogo oruzhija / Ju.N. Matveev, N.A. Stukalova // Informacionno-vychislitel'nye tehnologii i ih prilozhenija: sb. statej XIV

Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii.- Penza: MNIC GSHA, 2010.- S. 88-91.

8. Matveev Ju.N. Modeli dlja postroenija ASUTP ob’ekta unichtozhenija himicheskogo oruzhija/Ju.N. Matveev, O.L.Ahremchik//Kibernetika i vysokie tehnologii 21 veka: sb. dokladov 12 Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii «C&T 2011».— Voronezh: NPF «Sakvoee» OOO», 2011.- S. 283-289.

9. Kachestvo, nadezhnost' i bezopasnost' sredstv i sistem avtomatizacii unichtozhenija himicheskogo oruzhija: monografija / Ju.N. Matveev [i dr.].- Tver: Al'fa-Press, 2009.

- 180 s: il.

10. Matveev Ju.N. Osnovnye podhody k postroeniju modelej slozhnyh sistem / Ju.N. Matveev, D.O. Krutikov // Programmnye produkty i sistemy.- 2007.- №2.- S. 64-65.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.