Jamiyat fikrining abstraktlanish jarayoni

Texnologik tizimlarni tahlil qilish, sintez qilish va optimallashtirish.

EHMni texnologik jarayonlarni va tizimlarni tadqiq qilishda qo’llash.



Tayanch iboralar: muhit, mashina, EHM, texnologik tizim, texnologik muhit, ishlab chiqarish, jarayon, modellashtirish, statik, dinamik, vaqt, fizik modellashtirish, matematik modellashtirish, optimallashtirish.


Muhit deb, mashina faoliyat ko‘rsatganida, uni o‘rab turuvchi borliqga aytiladi. Texnologik muhit boshqa muhitlardan farqli bo‘lib, mashina bilan tizimli o‘zaro ta'sirda bo‘libgina qolmay, boshqa muhitlarning energetik, informatsion va moddiy o‘zgarishlarini amalga oshirish imkoniyatini beradi.
Muhitning o‘zi, tizimning faoliyati davomida, u bilan uzviy bog‘liq bo‘lgani kabi, muhitni o‘rganish ham mashinalar tizimini o‘rganishdan ajralmasdir. Mashina texnologiyalarini tashkil qilish uchun muhitning miqdoriy ko‘rsatkichlari kerak bo‘ladi. Bu ko‘rsatkichlarga, uning energetik, informatsion ko‘rsatkichlari va muhitni tashkillashtirish uchun chiqimlar darajasi kiradi.
O‘z navbatida, muhitning miqdoriy ko‘rsatkichlarini aniqlash, mashinalar ta'siri ostida muhitning mayjud bo‘lish fazalarini, muhitga o‘zgartiruvchi ta'sir ko‘rsatish uchun tashkillashish darajasi, qonunlarini mukammal o‘rganishni talab qiladi.
Mashinalararo texnologik oqimlar tuzilishi va texnologik oqimlar tizimi kirish parametrlari berilgan bo’lsa, texnologik tizimlarni tahlil qilishda, shu tizim texnologik oqimlarining chiqish va oraliq parametrlari va texnologik tizimlar mashinalarining konstruktiv va texnologik parametrlarining berilgan qiymatlari uchun effektivlik kriteriysi aniqlanadi.
Texnologik tizimlarni optimallashtirishda mashinalararo oqimlartuzilishi ma’lum bo’lganda, texnologik tizimning effektivlik kriteriysi ko’rsatkichining optimal qiymatlari aniqlanadi.
Texnologik tizimlarni sintez qilishda, xom ashyodan kerakli mahsulot olish usuli ma’lum bo’lsa, optimal texnologik sxema ishlab chiqiladi.
Odatda, texnologik tizimlarni tahlil qilish, optimallashtirish va sintez qilish masalalarini ishlab chiqish sharoitida yoki tajriba moslamalarida yechish juda murakkab masala bo’ilb, hamma vaqt ham yechish mumkin emas. Bu masalalarni yechish matematik modellashtirish usullarini qo’llash bilan ancha osonlashadi. Bunda, texnologik tizimlarning alohida jarayonlarining matematik ifodalari tuzilib, ular asosida butun tizim uchun matematik ifoda tuziladi. Bu matematik apparat yordamida hisoblash eksperimenti o’tkazilib, texnologik tizimlarni optimallashtirish, tahlil qilish va sintez qilish masalalarini yechish mumkin.
Odatda, texnologik ob’ektni o’rganishda ma’lum qiyinchiliklar bo’lsa, unda modellashtirish usullari qo’llaniladi (masalan, ob’ektning xavfsizligi bo’yicha tajriba o’tkazish mumkin bo’lmasa).
Modellashtirilayotgan ob’ekt xususiyatlari uning modelida olingan analogik xususiyatlarni tahlil qilish yo’li bilan o’rganiladi. Bunda model va ob’ekt o’xshash bo’lishi kerak. Odatda, o’xshashlik fizik, matematik, mexanik, geometrik va h.k.
Fizik modellashtirishda, ob’ekt xususiyatlari kichik masshtabli moslamalarda o’rganilib, u ob’ektni o’rganishni kam xarajatlar bilan o’tkazishga imkoniyat beradi. Fizik modellashtirishda ob’ektning ba’zi bir xususiyatlari modelda olingan natijalardan farqli bo’lishi mumkin. Shuning uchun odatda fizik modellashtirishda olingan natijalarni to’g’ridan-to’g’ri ob’ekt uchun qo’llab bo’lmaydi.
Matematik modellashtirish usuli oxirgi 30-40 yil ichida juda tez rivojlanib bormoqda. Ayniqsa, zamonaviy kompyuterlarning imkoniyatlarini oshib borishi bilan matematik modellashtirish yo’li bilan texnologik jarayon xususiyatlarini o’rganish yaxshi natijalar bera boshladi.
Matematik modellashtirish uch bosqichda olib boriladi:
o’rganilayotgan jarayonning matematik modelini tuzish;
asosiy parametrlar qiymatlarini hisoblash uchun masalani yechishni dasturlash (algoritmlash);
modelni o’rganilayotgan jarayonga adekvatligini aniqlash.
Ob’ektda kechayotgan jarayonlarni ifodalaydigan matematik tenglamalar tizimini tuzish.
Shunga asosan, texnologik jarayonning matematik modelini tuzishni quyidagi uch aspektda ko’rishimiz mumkin:
mazmuniy ifodasi;
analitik ifodasi;
hisoblash usuli.
Birinchi, ob’ektning fizik mohiyati o’rganilib, uning mazmuniy ifodasi tuziladi.
Ikkinchi, mazmuniy ifodani analitik ko’rinishda, ya’ni matematik tenglamalar tizimi ko’rinishida ifodalanadi.
Uchinchi, modelni hisoblash usullari, ya’ni modellashtirish algoritmi aniqlanadi.
Har qanday matematik modelni tuzish ob’ektni mazmuniy ifodasini tuzishdan boshlanadi. Texnologik ob’ektlarni modellashtirishdan avval, ularning elementar jarayonlari aniqlab olinadi.
Ba’zi bir to’la o’rganilmagan elementar jarayonlarni matematik modelga kiritmasdan jarayonning matematik modelini tuzish mumkin, lekin bunda jarayonning matematik modelining xatoligi juda katta bo’lib ketmasligiga e’tibor berish kerak bo’ladi.
Modellashtirishdan olingan natijalar aniqligi ob’ektning har xil parametrlarini bu modelga qanchalik to’la hisobga olinganligiga bog’liq. Bu parametrlarga quyidagilarni kiritish mumkin: konstruktiv parametrlar; fizik va elementar jarayon parametrlari.
Konstruktiv parametrlarga, struktura parametrlari va geometrik parametrlar kiradi.
Fizik parametrlarga, jarayonning holat parametrlari va xususiyat parametrlari kiradi.
Elementar jarayon parametrlariga statik va dinamik parametrlar va fizik parametrlar kiradi.
Modellashtirilayotgan ob’ektning matematik ifodasini tuzishda tizimli tahlil usullaridan foydalanib, jarayonning elementar jarayonlari chuqur tahlil qilinadi. Avval matematik ifodani tuzishning asosi sifatida jarayonning statik va dinamik modeli o’rganiladi. So’ngra uning kinematikasi va jarayonlari o’rganilib, har bir yuqoridagi jarayonlar uchun matematik ifoda tuziladi. Modelni tuzishni oxirgi bosqichida, barcha o’rganilgan elementar jarayonlarning matematik ifodalari umumiy tenglamalar tizimiga birlashtiriladi.
Shunday qilib, har qanday texnologik jarayonning matematik modelini tuzishda quyidagilarni hisobga olish kerak:
mexanika qonunlarini ifodalovchi matematik ifodalar;
elementar jarayonlarni ifodalovchi tenglamalar va boshqalar;
texnologik jarayon parametrlari orasidagi bog’liqlikni ifodalovchi har xil empirik tenglamalar (masalan, ob’ekt to’g’risida yetarli nazariy ma’lumotlar bo’lmasa, unda statistik modellardan foydalaniladi);
jarayon parametrlariga har xil cheklamalar.
Modellashtirilayotgan har xil ob’ektlarning xususiyatlarini oddiy algebraik tenglamalar, oddiy differensial tenglamalar, integral tenglamalar va xususiy hosila ko’rinishidagi tenglamalar orqali ifodalanadi. Matematik ifodada ob’ekt parametrlarining o’zgarishi vaqt bo’yicha ifodalanishi yoki ifodalanmasligiga qarab, modellar statik va dinamik bo’lishi mumkin. Ob’ektning statik holatini statik modellar ifodalaydi. Parametrlari mujassamlangan ob’ektlarning statik (statsionar) holatini, odatda oddiy algebraik tenglamalar orqali ifodalash mumkin. Bunday ob’ektlarning dinamik (nostatsionar) holatini oddiy differensial tenglamalar orqali ifodalash mumkin.
Agar jarayonning parametrlari ham vaqt bo’yicha, ham boshqa parametrlar bo’yicha o’zgarmasa, unda bunday ob’ektlar odatda xususiy hosila ko’rinishidagi differensial tenglamalar orqali ifodalanadi va ular parametrlari taqsimlangan model deyiladi.
Oddiy birinchi tartibli differensial tenglamalar orqali parametrlari mujassamlangan ob’ektlarning dinamik (nostatsionar) holatini va parametrlari taqsimlangan ob’ektlarning statik (statsionar) holati ifodalanadi.
Ba’zi bir holatlarda ob’ektlarning differensial tenglamalar orqali ifodalangan matematik modellari yordamida o’rganish, hisoblash nuqtai nazaridan nihoyatda murakkab masala bo’lib, bunda ko’pincha ob’ektning uzluksiz, parametrlari taqsimlangan ko’rinishidagi differensial tenglama yordamida ifodalangan matematik modeli o’rniga, diskret, parametrlari mujassamlangan, ammo, yacheykali ko’rinishga keltirib yechiladi.
Matematik ifodada tenglamalar tizimini yechish ketma-ketligini aniqlab, hisoblash algoritmini tuzib chiqish kerak bo’ladi. Matematik tenglamalar tizimini analitik yechish mumkin bo’lsa, unda maxsus modellashtirish algoritmlarini yaratishga zaruriyat bo’lmaydi, ammo ko’p holatlarda matematik tenglamalar tizimi murakkab ko’rinishga ega bo’lib, effektiv modellashtirish algoritmini tuzish mumkinligiga qarab, bu modeldan foydalanish samaradorligiga bog’liq bo’ladi. Yana bir asosiy faktorlardan biri, olinayotgan natijalarni fizik mohiyatini yaxshi anglash, effektiv hisoblash algoritmlarini tuzishda yordam beradi.
Ba’zi bir holatlarda murakkab modellashtirish algoritmini EHMda yechish uchun matematik modelni soddalashtirishga to’g’ri keladi. Albatta bu matematik model aniqligini pasaytiradi.
Tabiiy gazni dastlabki qayta ishlashning asosiy jarayonlari: qayta ishlashga tayyorgarlik, ajratish va barqarorlashtirish, shuningdek gazni qayta ishlash zavodlarida gazni kimyoviy bo‘lmagan qayta ishlashning asosiy texnologiyalariga bo‘linadi. Har bir texnologiyani qo‘llashning afzalliklari, cheklovlari va qo‘llanilish meyorlari mavjud.
Gaz tarkibining murakkabligi uni qayta ishlash va tayyorlashga ta’sir etishini ta’kidlash lozim. Uglevodorod gazlari tarkibida ko‘p miqdordagi kislotali gazlar, suv bug‘lari, mexanik aralashmalar, tuzlar, oz miqdordagi neft va uglevodorod kondensati mavjud bo‘ladi.
Absorbsiya gazni qayta ishlashning asosiy jarayonlaridan biri bo‘lib, qaytar jarayondir, shuning uchun u nafaqat suyuqliklarda gaz eritmalarini olish uchun, balki gaz aralashmalarini ajratishda ham qo‘llaniladi. Ushbu texnologiyaning rivojlanishi jarayonning haroratini pasaytirish va bosimni oshirish hisobiga amalga oshirildi. Gazning yutilishi absorbentda erishi natijasida yoki u bilan kimyoviy o‘zaro ta’siri natijasida yuzaga kelishi mumkin. Birinchi holda, jarayon fizik absorbsiya deb nomlanadi, ikkinchi holda – ximosorbsiya deb nomlanadi.
Absorbsiya va desorbsiyaning birgalikdagi kombinatsiyasi absorbentni qayta ishlatishga va so‘rilgan gazni sof shaklda chiqarishga imkon beradi.
Gazni uglevodorod va vodorod sulfididan tozalash uchun monoetanolamin (MEA), dietanolamin (DEA), diglikolamin (DGA), metildietanolamin (MDEA) eng ko‘p ishlatiladi.
MDEA suvli eritmalari bilan vodorod sulfidining yutilishi kimyoviy reaksiya bilan murakkablashgan holda massa almashinishni amalga oshiriladi. MDEA qo‘llaniladigan eng tez rivojlanayotgan sohalardan biri— bu tabiiy gazni suyultirish maqsadida uni CO2 dan tozalash jarayonidir. MDEA gazni tozalashda selektiv amin sifatida ishlatiladi. Tozalash uchun beriladigan tabiiy gazda karbonat angidridning molyar ulushi 2,5% dan oshmasligi zarur. MDEA karbonat angidrid tarkibini 50 ppm. gacha kafolatli ravishda kamaytirish va energiya manbalarini sezilarli tejash imkonini beradi. Tabiiy gazni tozalashda MDEAdan foydalanish yuqori qo‘llash xususiyatlari uzoq muddatli foydalanish, past darajadagi buzilish, past korroziya faolligiga ega absorbent vositasini olish imkonini beradi.
MDEA uchlamchi aminlardan hisoblanadi. U past to‘yingan bug‘ bosimiga, parchalanishga yuqori turg‘unlikka va minimal korroziyaga qarshi faollikka ega. MDEA ning H2S ga nisbatan yuqori selektivligi, CO2 mavjud bo‘lgan vaziyatlarda, uchlamchi aminlarning karbonat angidrid bilan karbamatlar hosil qilish qobiliyatining pastligi bilan izohlanadi.
Gaz ishlab chiqarish texnologiyasi obyektlarining matematik modellari modellashtirilayotgan jarayonlarning xususiyatlarini izomorfik ravishda aks ettiradigan tuzilmalar to‘plamidir. Matematik modellardagi asosiy parametrlar bo‘lib, qayta ishlangan tabiiy gaz va gaz kondensati (konsentratsiyasi) xususiyatlari, tarkibiy komponentalari xususiyatlari aniqlanadigan nuqtaning koordinatalari, ushbu nuqtadagi jarayon ko‘rsatkichlari (jarayon tezligi, harorat, bosim, sorbentlar faolligi), jarayonning davomiyligi va boshqalar hisoblanadi.
Absorber modelini qurishning ikki: analitik va eksperimental-statistik yo‘nalishi mavjud.
Birinchi yo‘nalish, asosan, fizik absorbsiya jarayonlari nazariyasiga asoslanadi, bunga oid juda ko‘p ilmiy ishlar bajarilgan bo‘lib, muhim natijalarga erishildi. Ushbu asarlar orasida, xususan, ta’kidlash mumkin. Ushbu yo‘nalishda olingan modellar, ularning yaroqliligi va yetarlicha katta bo‘lishiga qaramay, ularning keng qo‘llanilishini cheklovchi muhim kamchiliklarga ega.
Determinik modellarni qurishda yuqori tezlikda va ko‘p fazali tizimlarda bosim ostida yuz beradigan gazogidrodinamik hodisalarning asosiy qonuniyatlarini bilishga asoslangan tahliliy tadqiqotlar usullari qo‘llaniladi. Ushbu modellarning murakkabligi gaz ishlab chiqarish parametrlarining yetarlicha ko‘pligi va xilma-xilligi, parametrlar o‘rtasidagi o‘zaro bog‘liqlik va ularning o‘zaro ta’sirida juda ko‘p namoyon bo‘ladi va bitta parametrning o‘zgarishi boshqa parametrlarning o‘zgarishiga olib keladi.
Tabiiy gazni absorbsiyali tozalash jarayonining matematik tavsiflanishi “gaz-suyuqlik” tizimdagi massa uzatish tenglamalariga, material va issiqlik balanslariga asoslangan va bu jarayonni dinamik rejimda quyidagi tenglamalar tizimi ko‘rinishida ifodalash mumkin:
Absorbsiya jarayoni uchun boshqarish kanalida kechikish va g‘alayonlar paydo bo‘lgan holatida modeli olinadi. Bundan tashqari, differensial tenglamaning parametrlari noaniq, chunki ular ko‘plab omillarga bog‘liq (absorberning geometrik o‘lchamlari, konsentratsiya va bosimni o‘lchash aniqligi, termodinamik parametrlarning beqarorligi, absorber tarkibiy qismlarining eskirishi va ishdash chiqishi kabilar). Aprior mulohazalar yoki nazariy (jadval ma’lumotlari va absorber parametrlarini hisoblash orqali) jihatdan kelib chiqib parametrlarni tanlash va ularning o‘zgarishini yetarlicha aniqlik bilan kuzatish deyarli mumkin emas. Shu bilan birga absorbsiya jarayonini tahlil qilishlar ta’sirlarni uzatish kanallarining dinamik modeli tuzilishi haqidagi ba’zi bir aprior ma’lumotlarni olishga imkon beradi.
Absorbsiya texnologik jarayonining boshqarish obyekti sifatida tasvirlanishi rasmda berilgan.

Boshqarish obyekti
Ko‘rib chiqilayotgan obyektda kiruvchi ta’sirlar sifatida quyidagilar tanlangan:
– absorber kirishidagi absorbent sarfi;
– absorber kirishidagi tozalanmagan gaz sarfi.
Boshqariladigan chiquvchi parametrlar:
– absorber chiqishidagi absorbent konsentratsiyasi;
– absorber chiqishidagi gaz konsentratsiyasi.
G‘alayon parametrlari, ular jarayon borishi davomida o‘zgarishi mumkin:
– absorbent harorati;
– gaz harorati.
Tizimning bu g‘alayon ta’sirlari haqidagi ma’lumotlar diagonal matritsada joylashadi.
Absorbsiya jarayonining matematik modelini quyidagi ko‘rinishda ifodalash mumkin:

bunda – matritsali uzatish funksiyasi, – g‘alayon ta’sirlar, – matritsali uzatish funksiyasi.