Разработка и исследование системы автоматизации технологического процесса реагентной водоочистки на базе программного комплекса LabVIEW - презентация

1 Сабырханова Г.Ш СМИТ-12-2 рс

2 * ВВЕДЕНИЕ * * Актуальность работы: Вопросы экологии и охраны окружающей среды были и остаются одним из злободневных на сегодняшний день. К данной проблеме, в частности, относятся рациональное использование водных ресурсов и создание замкнутых систем водопользования. Для повторного использования очищенных сточных вод на производственные нужды большинства предприятий целесообразно ограничиться удалением из них взвешенных частиц (примесей). В структуре таких предприятий обязательными элементами являются очистные сооружения от жидких выбросов. Одним из основных условий на начальном этапе внедрения малоотходной и безотходной технологии является наличие систем повторного и оборотного использования воды, совершенствование методов очистки сточных вод. * Сточные воды большинства промышленных предприятий загрязнены в основном взвешенными веществами. При очистке таких стоков, с целью их повторного использования целесообразно удалить из них взвешенные частицы твёрдой фазы. * В процессах разделения твердых взвешенных веществ из жидкости большую трудность представляют частицы размерами менее 10 мкм. Поэтому для интенсификации процессов агрегации взвешенных веществ и последующего их удаления из таких стоков требуется разработка и исследование системы автоматизации технологического процесса реагентной водоочистки на базе программного комплекса LabVIEW. * Решение этой проблемы без понимания механизмов процессов, происходящих на границе раздела фаз "твердое-жидкость", явлений переноса отдельных частиц и взаимодействия системы "частица-частица", представляется затруднительным. * В связи с этим, исследование гидродинамических и кинетических закономерностей и разработка математических моделей процессов агрегации взвешенных частиц в камерах хлопьеобразования представляет большой научный и практический интерес, и весьма актуально, так как это открывает пути и возможности совершенствования действующих технологических установок, определения их оптимальных условий работы, а также автоматического управления ими.

3

4

5 Технологическая схема реагентной водоочистки Типовая схема очистки сточных вод, действующих на заводах, включает следующие операции: * 1. Процесс первичного осветления в отстойниках-сгустителях непрерывного действия одноярусного типа; * 2. Нейтрализацию - осветленной воды с одновременным получением взвеси; * 3. Вторичное осветление нейтрализованной воды, обработанной флокулянтом. * Вторично осветленная вода направляется в накопители для повторного использования. * Для сточных вод, имеющих рН > 5, особенно богатых высокодисперсными взвесями, при первичном осветлении с целью обеспечения надлежащей скорости осаждения взвесей применяют коагулянт - раствор сернокислого алюминия А1 2 (SO 4 ) 3.

6 * Научная новизна: * - выполнено математическое описание процессов агрегации взвешенных частиц в аппарате совмещённого действия с цилиндрическими перемешивающими устройствами; * - разработаны алгоритмы и программы расчета математической модели процесса хлопьеобразования, конструктивных и эксплуатационных параметров аппарата совмещённого действия для очистки сточных вод от взвешенных частиц. * - разработана и исследована система автоматизации технологического процесса реагентной водоочистки на базе программного комплекса LabVIEW. * Практическая ценность: * система автоматизации технологического процесса реагентной водоочистки на базе программного комплекса LabVIEW может быть применена в промышленности.

7 * Метод или методология проведения работы. * Для решения этой задачи рассмотрены существующие аппараты, используемые в практике водоочистки и возможности их использования в нашем случае.Коагуляция и флокуляция являются основными методами агрегации частиц. На стадии механического разделения твердых частиц от жидкости используются различные методы (седиментация, фильтрация, флотация) в зависимости от физических параметров агрегатов Физико-химические методы очистки сточных вод: сорбционные, экстракционные, электрохимические, обратного осмоса и ультрафильтрации, позволяющие интенсифицировать очистку сточных вод. Однако на практике в настоящее время главным образом используются и реагентные методы. * Результаты работы и их новизна. * - разработаны алгоритмы и программы расчета математической модели процесса хлопьеобразования, конструктивных и эксплуатационных параметров аппарата совмещённого действия для очистки сточных вод от взвешенных частиц; * - разработана и исследована система автоматизации технологического процесса реагентной водоочистки на базе программного комплекса LabVIEW; * - разработано математическое описание процессов агрегации взвешенных частиц в аппарате совмещённого действия с цилиндрическими перемешивающими устройствами. *

8 1 - отстойник I-ой ступени; 2 - нейтрализатор; 3 - отстойник II-ой ступени Рисунок 1- Узел нейтрализации сточных вод.

9 1 - отстойник 1-ой ступени; 2-нейтрализатор; 3-отстойник II-ой ступени; 4 - экспериментальная установка. Рисунок 2 - Технологическая схема реагентной водоочистки с аппаратом совмещённого действия с цилиндрическими перемешивающими устройствами

10

11

12 * Концентрация взвешенных в сточной и осветленной воде измеряется мутномерами, так как известно, что существует удовлетворительное соответствие между мутностью и количеством взвешенных частиц. И с пользованный промышленный мутномер М-101, позволяет осуществлять периодический контроль за процессом осветления воды. Прибор построен по оптической схеме однолучевого фотометра. Градуировка мутномера была произведена на сточной воде, поступающей в цех переработки фосфорного шлама. Для этого была отобрана проба воды после отстойника первый ступени и сотрудниками центральной заводской лаборатории проведен анализ на содержание взвешенных частиц. Концентрация взвешенных оказалась равной 837,3 мг/л. Далее эту пробу в кювете объемом 30 мл установили в прибор. Затем последовательно к 30 мл исходной суспензии добавлялось поочерёдно 30, 60, 90 и 120 мл дистиллированной воды, в результате этого получались пробы с концентрациями взвешенных частиц соответственно 418, 279, 209 и 167 мг/л. Эти пробы были исследованы на мутномере.

13

14 * LabVIEW является виртуальным измерительным приборам. Виртуальный прибор имитируют реальные измерительные приборы, такие как осциллографы и мультиметры а также содержит полный набор инструментов для сбора, обработки, отображения и регистрации данных. LabVIEW помогает отладить разрабатываемую программу, а также состоит из трех основных компонентов: окна лицевой панели, блок- диаграммы и иконки. LabVIEW управляет а также регулирует данных. * LabVIEW это язык графического программирования, в котором для создания приложения используются иконки вместо строк текста. В противоположность текстовым языкам программирования, где выполнение программы определяется последовательностью инструкций, LabVIEW использует потоковое программирование (dataflow programming), в котором последовательность выполнения определяется потоком данных. * Виртуальный прибор сохраняет результаты измерений концентрации в индикаторе. Блок-диаграмма имеет белый фон, а лицевая панель имеет серый фон рабочего пространства и включает элементы управления и индикаторы. Во- первых создаем алгоритм технологической схемы. Приведен пример на рисунке 3 технологической схемы.

15

16 Создаем виртуальный прибор, который измеряет концентрацию. При запуске LabVIEW на экране появится окно первоначального запуска Getting Started, затем создаем новый виртуальный прибор. Выбираем меню VIEW Getting StartedWindow.

17 Рисунок 5 - Лицевая панель виртуального прибора

18 * Заключение * В диссертационной работе разработана и исследована система автоматизации технологического процесса реагентной водоочистки на базе программного комплекса LabVIEW. * Для решения поставленной задачи разработано программное обеспечение и доработано математическое описание процессов агрегации взвешенных частиц в аппарате совмещённого действия с цилиндрическими перемешивающими устройствами * Рассмотрены управления технологическими процессами в аппарате совмещенного действия с цилиндрическими перемешивающими устройствами с применением графического программного обеспечения LabVIEW. * Разработаны алгоритмы и программы расчета математической модели процесса хлопьеобразования, эксплуатационных и конструктивных параметров аппарата совмещённого действия для очистки сточных вод от взвешенных частиц. * В результате выполнения работы на тему «Разработка и исследование системы автоматизации технологического процесса реагентной водоочистки на базе программного комплекса LabVIEW» произведен анализ процесса фильтрации воды как объекта управления и системно-технический синтез системы управления. * Результаты теоретических и экспериментальных исследований на полупромышленной установке. * Основной частью работы было создание компьютерной программы контроля и управления процесса очистки воды. Программа была реализована в LabVIEW. * Выбрано оборудование и датчики для измерения концентрации воды в колонне. Для выбранных датчиков в среде LabVIEW разработаны виртуальные приборы регистрации концентрации. *

19