Гурін О. М. Розробка та дослідження системи керування з моделлю колоною синтезу аміаку у виробництві аміаку

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії в галузі знань 15 – Автоматизація та приладобудування 151 – Автоматизація та комп`ютерно-інтегровані технології – Східноукраїнський національний університет імені Володимира Даля Міністерства освіти і науки України, Київ, 2025. Дисертаційна робота присвячена створенню комп’ютерно-інтегрованої системи керування з математичною моделлю колони синтезу аміаку, спрямованої на підвищення ефективності, стабільності та енергоощадності технологічного процесу виробництва аміаку. У роботі розроблено комплексну математичну модель колони синтезу аміаку, яка враховує тепло- та масообмінні процеси у реакційних зонах, вплив холодних байпасів і рекуперативного теплообміну. Модель дозволяє визначати оптимальні температурно-концентраційні режими по висоті колони та оцінювати ефективність роботи технологічного обладнання при різних навантаженнях. Запропоновано алгоритм адаптивного керування з моделлю, що поєднує параметричну ідентифікацію математичної моделі та оптимізаційний пошук режимів роботи. Такий підхід забезпечує можливість динамічного коригування параметрів у реальному часі, підвищує точність регулювання та знижує вплив зовнішніх збурень. Розроблено структуру комп’ютерно-інтегрованої системи керування колоною синтезу аміаку, реалізовану на базі програмованого логічного контролера Siemens SIMATIC S7-400 та системи візуалізації SCADA TRACE MODE 6, що дозволяє здійснювати моніторинг і керування технологічним процесом у реальному часі. Проведене імітаційне моделювання показало, що використання системи керування з моделлю дозволяє підвищити концентрацію аміаку на виході колони на приблизно 1% у порівнянні з регламентними характеристиками, скоротити тривалість перехідних процесів і забезпечити аперіодичний характер зміни параметрів без перевищення допустимих меж. Досягнуті результати дослідження мають важливе практичне значення для хімічної промисловості, оскільки дослідження системи керування з моделлю сприяє підвищенню продуктивності, зменшенню енергоспоживання, стабілізації параметрів процесу та зниженню експлуатаційних витрат. Крім того, математична модель і запропоновані алгоритми можуть бути використані як навчально-дослідницький інструмент для підготовки інженерів-автоматників і розробників промислових систем керування. Отримані результати відкривають перспективи подальшого розвитку інтелектуальних систем керування складними хіміко-технологічними процесами та створення цифрових двійників технологічних об’єктів для оптимізації промислового виробництва аміаку.