Репортаж от Wedoany，Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (Perm National Research Polytechnic University) создали первую автоматизированную систему диагностики воды для целлюлозно-бумажной промышленности. В отличие от существующих решений, система работает в реальном времени, предотвращая снижение качества бумаги, помогая предприятиям сократить убытки и тем самым сдерживая рост потребительских цен.
Целлюлозно-бумажная промышленность является крупным потребителем воды, и предприятия часто используют воду повторно в замкнутых циклах для экономии ресурсов. Однако после многократного использования, даже после очистки, в сточных водах остаются мелкие органические примеси, такие как древесные волокна и реагенты, которые постепенно накапливаются, создавая условия для размножения микроорганизмов, включая бактерии и грибки. Количество микроорганизмов напрямую влияет на химический состав воды, приводя к ее закислению и снижению прочности бумаги. В настоящее время предприятия оценивают качество воды с помощью периодических лабораторных анализов, но результаты поступают с задержкой, что не позволяет отслеживать изменения в реальном времени и своевременно корректировать режимы очистки. Убытки от брака и потери ресурсов могут достигать миллионов рублей. Эти потери закладываются в стоимость продукции и в конечном итоге ложатся на плечи потребителей. В России ежегодно производится более 10 миллионов тонн бумажной продукции, и даже небольшой процент брака оказывает значительное влияние.
Основными факторами, влияющими на размножение микроорганизмов в воде, являются температура, кислотность среды и содержание органических загрязнителей, однако существующие методы измеряют их по отдельности. Исследователи разработали математическую модель, которая сводит различные показатели (температуру, кислотность, уровень загрязнения) к единому значению, отражающему степень отклонения качества воды от нормы. Для проверки модели использовались экспериментальные данные с реальных предприятий, где расчеты сравнивались с фактическими изменениями, и результаты совпали с производственными записями. Кроме того, ученые спроектировали систему управления для бумажного производства, установив в цехах датчики, непрерывно измеряющие температуру, кислотность и электропроводность. Все данные передаются на небольшой промышленный компьютер, который с помощью модели в реальном времени вычисляет общий показатель состояния воды и подает сигнал при появлении признаков ухудшения.
Старший преподаватель кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского национального исследовательского политехнического университета Ольга Билоус (Olga Bilous) отметила, что скорость работы системы в несколько раз превышает скорость лабораторного анализа, позволяя выявлять проблемы на стадии формирования условий для размножения бактерий, а не после потери прочности бумаги. Система полностью автоматизирована и не требует вмешательства человека для мониторинга параметров. Благодаря своевременному выявлению проблем, данное решение помогает сократить объем испорченной воды, уменьшить количество бракованной бумаги и картона, а также снизить расход химических реагентов. В зависимости от масштаба предприятия, система позволяет экономить от сотен тысяч до миллионов рублей в год, напрямую снижая себестоимость продукции.
