Алгоритм автоматизированного управления процессом десублимации производства гексафторида урана

Abstract

Актуальность исследования обусловлена требованием к равномерному заполнению товарным гексафторидом урана транспортных емкостей и принятием решения о прекращении наполнения ёмкости по степени её объёмного заполнения. Указанное требование может быть достигнуто вводом в эксплуатацию автоматизированной системы управления аппаратом десублимации. Цель: разработка алгоритма расчёта интервала захолаживания трубчатки аппарата десублимации, обеспечивающего накопление заданной толщины слоя десублимата в автоматизированном режиме. Объект: аппарат десублимации производства гексафторида урана. Методы: математическое моделирование технологических процессов; проведение полных факторных экспериментов на математической модели; регрессионный анализ; статистический анализ; производственные эксперименты на аппарате десублимации производства ГФУ. Результаты. Для реализации системы стабилизации заданной толщины слоя десублимата на охлаждаемом элементе в качестве управляющего воздействия используется длительность интервала захолаживания. Для проведения вычислительных экспериментов и нахождения аналитической зависимости расчёта длительности интервала захолаживания используется математическая модель аппарата десублимации, описывающая протекающие в нём теплообменные и массообменные процессы. Адекватность модели подтверждена сравнением результатов математического моделирования и производственных данных. Вывод об адекватности модели сделан по величине приведённой среднеквадратичной погрешности предсказания моделью производственных данных. В результате полного факторного эксперимента на разработанной математической модели получено уравнение расчёта интервала захолаживания. Уравнение позволяет исходя из значений регистрируемых на производстве технологических переменных рассчитывать необходимую длительность интервала

The relevance of the research is caused by the requirement for uniform filling of transport casks with uranium hexafluoride and for solution to stop filling it according to the degree of its fill up. This requirement can be achieved by the commissioning of an automated control system for deposition apparatus. The main aim of the research is to develop the algorithm for calculating the cooling interval of the deposition apparatus tube bundle, which ensures the accumulation of the given deposit layer thickness in an automated mode. Object of the research is uranium hexafluoride deposition apparatus. Methods: mathematical modeling of technological processes; full/factor experiments on the mathematical model; regression analysis; statistical analysis; field experiments on the deposition apparatus for uranium hexafluoride production. Results. Duration of cooling interval is used as a control action for implementation of stabilization system for a given deposit layer thickness on the cooled element (tube bundle). The mathematical model of the deposition apparatus is used to conduct numerical experiments and to find an analytical dependence for calculating the duration of the cooling interval. The mathematical model describes the heat exchange and mass transfer occurring in the apparatus. The adequacy of the model is confirmed by comparing the results of mathematical modeling and production data. The conclusion about the adequacy of the model is made by the magnitude of the reduced standard error of prediction by the model of production data. The equation for calculating the cooling interval was obtained using the developed mathematical model as a result of a full factorial experiment. The equation allows calculating the required duration of the cooling interval for the tube bundle, during which the operator/specified deposit layer will be accumulated. Results. System analysis of operation of valve-type water treatment plants shows that the parameters of a special purification equipment have the largest number of relations among all the elements of the internal structure. Therefore, further study of the system is related to selection of corresponding subsystem, which determines only purification as well as to determination of this process physical pattern. The authors have proposed the hypothesis of purification physical nature. Taking into account this pattern, you can notice that the main aim of the entire system is implemented in the subsystem «Operating conditions - constructive and technological parameters of valve performance». Identification of this subsystem allowed in general determining the relationship between purification performance and the main elements of the internal structure of this process. Practical use of the found interrelations is in possibility of informed search for optimal design parameters of the valve type device and purification flow rate through it, depending on the main factors.