Меню

Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали автоматизированную систему диагностики состояния оборотной воды для предприятий целлюлозно-бумажной промышленности. Решение позволяет в режиме реального времени контролировать ключевые параметры воды и своевременно выявлять отклонения, которые могут привести к развитию микроорганизмов и ухудшению качества бумаги и картона.

Производство бумаги и картона относится к числу наиболее водоемких промышленных процессов. На предприятиях ЦБП вода многократно используется в замкнутом цикле, однако даже после очистки в ней постепенно накапливаются органические примеси — частицы древесного волокна и химических реагентов. Это создает благоприятную среду для развития бактерий и грибков, изменяющих химический состав воды. В результате снижается прочность бумаги, увеличивается количество брака и возрастает расход реагентов на очистку.

Сегодня контроль состояния оборотной воды в основном основан на лабораторных анализах. Они проводятся периодически, поэтому технологи получают информацию с задержкой, когда параметры воды уже успели измениться. Это затрудняет оперативную корректировку технологического режима.

В ПНИПУ предложили оценивать состояние воды не по отдельным показателям, а по их совокупному воздействию. Известно, что на развитие микроорганизмов влияют температура, кислотность среды и содержание органических загрязнений, однако именно сочетание этих факторов определяет скорость их размножения.

Для этого ученые разработали математическую модель, объединяющую несколько параметров в единый диагностический показатель, который отражает степень отклонения состояния воды от нормы.

«Для проверки модели мы использовали данные из известных экспериментальных исследований, где на реальном предприятии были замерены ключевые параметры жидкости с разной периодичностью. Далее мы подставили эти сведения в свою модель, с ее помощью определили общее состояние воды и сопоставили результат с тем, что в действительности происходило в экспериментах. В ходе сравнения оказалось, что наши расчеты совпадают с изменениями, которые были зафиксированы на производстве. Чем больше результаты модели отклонялись от нормы, тем сильнее ухудшались свойства бумаги», — рассказала старший преподаватель кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» ПНИПУ Ольга Билоус.

На основе математической модели исследователи спроектировали систему автоматизированного контроля. Она предусматривает установку датчиков, непрерывно измеряющих температуру, кислотность и электропроводность оборотной воды. Полученные данные поступают в промышленный компьютер, который рассчитывает интегральный показатель состояния воды и при необходимости сигнализирует о возникновении неблагоприятных условий. Разработчики также определили диапазоны значений этого показателя, позволяющие автоматически различать нормальный режим работы и ситуацию, требующую вмешательства.

По информации ПНИПУ, система позволяет выявлять изменения состояния оборотной воды быстрее, чем при использовании лабораторных анализов, и обнаруживать неблагоприятные условия еще до того, как они начинают сказываться на качестве продукции.

По оценке разработчиков, применение системы может способствовать сокращению объема брака бумаги и картона, снижению расхода химических реагентов, а также затрат на очистку и замену оборотной воды. Потенциальный экономический эффект, в зависимости от масштабов предприятия, оценивается от сотен тысяч до миллионов рублей в год.