Разработка ученых Пермского Политеха позволит эффективнее получать губчатый титан

Фото: unsplash.com/@rozetsky

Ученые Пермского Политеха предложили робастную систему, которая позволит более эффективно управлять процессами восстановления тетрахлорида титана магнием в промышленных аппаратах. Такая система сможет осуществлять непрерывное отслеживание и управление температурой зоны экзотермической реакции аппаратов в условиях нестационарности процесса восстановления, повышая при этом производительность и снижая энергозатраты. Разработка позволит снизить себестоимость губчатого титана, что будет способствовать повышению конкурентоспособности на мировом рынке.

Результаты исследования разработчики опубликовали в журнале «Вестник ПНИПУ. Электротехника, информационные технологии, системы управления» (2022).

Развитие промышленного производства губчатого титана сдерживается из-за сложности технологии его получения и недостаточной производительности оборудования.

— Губчатый титан получают восстановлением тетрахлорида титана магнием и последующей вакуумной сепарацией реакционной массы. Мы разработали робастную систему управления на основе типового линейного регулятора, устойчивую к изменению параметров технологического оборудования и возмущениям, которая позволит эффективно управлять температурой зоны реакции, — рассказывает один из разработчиков, кандидат технических наук, доцент кафедры «Химическая технология и экология» Березниковского филиала Пермского Политеха Юрий Кирин.

Система позволит поддерживать максимально допустимую температуру в зоне реакции при любых изменениях динамических параметров оборудования и действующих возмущениях. При этом процесс восстановления титана сможет протекать более интенсивно, а образующийся в результате химической реакции побочный продукт будет отделяться от других веществ. При создании системы ученые использовали пропорционально-интегральные регуляторы. С помощью имитационного моделирования в программном пакете MatLab они изучили различные режимы работы системы управления.

— Мы выяснили, что система повышает качество управления температурой в зоне реакции. Разработка позволяет снизить ошибку регулирования с 29 до 9°С и повысить точность поддержания заданной температуры. Система обеспечивает непрерывное управление воздушным охлаждением зоны экзотермической реакции в зависимости от изменения расхода тетрахлорида титана, — поясняет исследователь.