kontakt    mapa strony  
    polski   english

intelliFlowControl

intelliFlowControl
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 W Instytucie Informatyki Stosowanej Politechniki Łódzkiej zbudowany został inteligentny systemy informatyczny dedykowany dla potrzeb diagnostyki i sterowania procesów przepływów dwufazowych. System, o nazwie intelliFlowControl, wyposażony jest m.in. w inteligentny moduł diagnostyczny (rys. 1), oparty o diagnostykę trójwymiarowej tomografii pojemnościowej, realizujący w czasie rzeczywistym identyfikację struktury przepływu oraz zadanie wyznaczania objętościowego udziału faz. Dzięki temu możliwy jest nieinwazyjny trójwymiarowy monitoring przepływu w nieprzeźroczystych i trudno dostępnych fragmentach rurociągów. Moduł ten został wyposażony w algorytmy rozmyte realizujące operację rozpoznawania struktur przepływów zgodnie z regułami logiki rozmytej. Podejście takie umożliwia pełną automatyzację pracy realizowanej dotychczas głównie przez wykwalifikowanych pracowników technicznych – ekspertów w dziedzinie przepływów dwufazowych.

 

Rys. 1. Diagram funkcjonowania systemu

Ważnym elementem systemu jest również inteligentny regulator rozmyty pracujący w pętli sprzężenia zwrotnego, który utrzymuje żądane nastawy parametrów przepływu w oparciu o zadany reżim przepływu. Aspekt inteligencji systemu oparty jest tu również o mechanizmy logiki rozmytej odwzorowujące analizę danych dokonywaną w ludzkim umyśle. Zaletą zastosowania regulatora rozmytego jest jego przewidywalna (wyuczona) reakcja na stany występujące w instalacjach badawczych i przemysłowych, w tym również na stany zagrożenia. Zastosowanie sterownika regulatora umożliwiło pełną automatyzację procesu sterownia pracą instalacji badawczej przy jego jednoczesnej optymalizacji (na przykład usunięcie czasu reakcji operatora instalacji potrzebego na podjęcie decyzji i wykonania odpowiednich czynności).

Ostatnim elementem systemu jest uniwersalny dotykowy panel monitorująco-sterujący. Jest to autorskie rozwiązanie, które może być w łatwy sposób dostosowane do różnych instalacji przemysłowych. Zawiera mechanizmy graficznego projektowania aktywnych i pasywnych komponentów modelu instalacji dzięki czemu stanowi alternatywę dla drogich komercyjnych rozwiązań.

Istnieją szerokie możliwości zastosowania systemu. Wszędzie tam, gdzie w produkcji transportowana jest mieszanina daz gaz-ciecz lub gaz-ciało stałe i proces ten nie funkcjonuje optymalnie bądź nie jest ekonomiczny, prezentowany stystem może temu zaradzić. Jest w stanie zapobiec wystąpieniu awarii i zatrzymaniu linii produkcyjnej lub ustrzec w sytuacji, gdy z przyczyn złych parametrów przepływu, finalny produkt będzie wadliwy. System może również być niezastąpiony, gdy dany proces przepływowy wymaga stałego nadzowu, a środowisko pracy stwarza zagrożenie bezpieczeństwa bądź utraty zdrowia lub życia pracowników, a potrzebny jest ciągły, automatyczny, nieinwazyjny a zarazem szybki monitoring trudno dostępnych fragmentów rurociągów.

Można by tutaj wymienić liczne przykłady praktycznych obszarów zastosowań. Chociażby wszędzie tam, gdzie przepływ ma się odbywać w konkretnym charakterystycznym zakresie. Identyfikacja parametrów przepływów dwufazowych w mieszaninach gaz-ciecz jest wtedy bardzo ważna . Przykładowo, podczas transportu dwufazowego zawiesin, będących substancjami o właściwościach nienewtonowskich, można zmniejszyć opory przepływu mieszaniny w sytuacji, gdy transport dwufazowy odbywa się w zakresie przepływu rzutowego, a ciecz (zawiesina) przed dodaniem do niej gazu płynie ruchem laminarnym. Aby uzyskać jak najmniejsze wartości oporów przepływu, trzeba wówczas prowadzić proces przy odpowiednich wartościach parametrów charakterystycznych przepływu rzutowego.

Znajomość aktualnych parametrów przepływu dwufazowego może być również bardzo potrzebna w sterowaniu procesami wymiany ciepła w przypadkach, gdy w trakcie tych procesów zachodzi odparowanie czynnika biorącego udział w wymianie ciepła. Dzieje się tak w systemach chłodzenia reaktorów jądrowych i w aparatach wyparnych.

Zainstalowanie systemu identyfikującego przepływ dwufazowy może być niezwykle użyteczne przy kontrolowaniu obecności pęcherzy powietrznych w cieczach będących półproduktami, w których obecność powietrza jest niedopuszczalna. Istnienie pęcherzy powietrznych w przygotowanych do produkcji szarżach, może spowodować nieodwracalne straty. Przykładowo, istnienie pęcherzy powietrznych w przygotowanych do procesu przędzenia włókien roztworach włóknotwórczych, bądź stopach polimeru, może znacznie utrudnić procesy przetłaczania tych substancji przez filiery. Także obecność powietrza w półproduktach ciekłych o wyższych lepkościach w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym i spożywczym, może być w pewnych przypadkach bardzo niekorzystna. Kontrolowanie w czasie rzeczywistym, pozwalające wykryć obecność pęcherzy powietrznych, może w tych przypadkach okazać się bardzo przydatne.

W przypadku procesów transportu pneumatycznego ciał stałych, system identyfikacji umożliwia bieżące kontrolowanie udziału cząstek ciała stałego w przepływającym strumieniu. Po połączeniu układu identyfikacji z układem dozowania, umożliwić to może właściwe sterowanie procesem.

System identyfikujący kształty może być niezwykle przydatny do kontrolowania jakości wyrobów w zautomatyzowanych liniach produkcyjnych prefabrykatów budowlanych, bądź wyrobów ceramicznych. Analiza kształtu w połączeniu z automatyką umożliwi odrzucenie półproduktu nie w pełni uformowanego (z ubytkami masy) lub posiadającego pęknięcia.

Na koniec należy nadmienić, że system i poszczególne jego moduły zostały wielokrotnie nagrodzone na międzynarodowych wystawach wynalazczości, złotym medalem na Międzynarodowej Wystawie Wynalazczości w Seulu w 2014, złotym medalem na wystawie IWIS 2012 i srebrnym w 2014, a także nagrodą specjalną organizacji Chinese Innovation & Innovetion Society (TAIPEI) 2011. System został również z entuzjazjem przyjęty na pokazie w dniu 5.12.2014r. przygotowanym dla przedstawicieli przedsiębiorstw. O wydarzeniu tym można przeczytać tu.

Autorami rozwiązania są dr inż. Radosław Wajman, dr inż. Robert Banasiak, dr hab. Jacek Kucharski Prof. PŁ, dr inż. Jacek Nowakowski, mgr inż. Paweł Fiderek i mgr inż. Tomasz Jaworski z Instytutu Informatyki Stosowanej. Współautorem rozwiązania jest również dr inż. Henryk Fidos, adiunkt w Katedrze Inżynierii Chemicznej na Wydziale Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska.

Zapraszamy do odwiedzenia strony http://intelliflowcontrol.iis.p.lodz.pl/.

System jest efektem ukończonych prac badawczych w ramach projektu SONATA finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki nr 2011/01/D/ST6/07209 (kierownik projektu: dr inż. Radosław Wajman).

powrót do góry


Redakcja:
Radosław Wajman

Ostatnia modyfikacja:
2015-01-23 15:42:35, Radosław Wajman