Интегрированная система обучения операторов управлению процессом электролиза в производстве алюминия

• Автор: Самарина, Анастасия Михайловна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 162 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ И ОБУЧАЮЩИЕ СИСТЕМЫ ПРЕДПРИЯТИЙ АЛЮМИНИЕВОЙ ОТРАСЛИ
1.1 Современное состояние мирового рынка алюминия
1.2 Обзор автоматизированных систем управления на предприятиях алюминиевой отрасли
1.3 Обзор автоматизированных систем обучения для алюминиевых производств
1.4 Классификация компьютерных систем обучения
Выводы к главе
ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ
2.1 Электролитический способ получения алюминия
2.1.1 Основы электролиза криолит-глиноземных расплавов
2.1.2 Требования к качеству сырья
2.1.3 Требования к качеству алюминия
2.1.4 Общая характеристика электролизеров и их классификация
2.2 Электролизный цех алюминиевых заводов
2.3 Автоматизация процесса получения алюминия
2.4 Влияние различных факторов на эффективность процесса
2.5 Формализованное описание процесса электролиза как объекта изучения и
управления. Постановка задач управления и обучения производственного персонала
Выводы к главе
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИЗА
3.1 Структура математической модели
3.2 Материальный баланс
3.3 Энергетический баланс
3.4 Электрический баланс
3.5 Алгоритм решения математической модели
3.6 Проверка адекватности математической модели
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ИНТЕГРИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ ОПЕРАТОРОВ УПРАВЛЕНИЮ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОЛИЗА В ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ
4.1 Понятие интегрированной системы. Среда разработки. Сетевая структура
интегрированной системы
4.2 Функциональная структура интегрированной системы
4.3 Информационное обеспечение интегрированной системы
4.4 АРМ обучаемого
4.5 Характеристика интегрированной системы обучения
4.5.1 Структура системы обучения и описание ее компонентов
4.5.2 Информационный справочник
4.5.3 Трехмерная модель электролизной ванны
4.5.4 Тестирование знаний производственного персонала
4.5.5 Режим самостоятельного обучения
4.5.6 АРМ инструктора
4.5.7 Сценарии и протокол обучения
4.6 Тестирование интегрированной системы
4.8 Характеристика программного обеспечения
Выводы к главе
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение А. Сравнительная характеристика современных 8САГ)А-систем
Приложение Б. Характеристика БСАПА-системы ІпТоисЬ
Приложение В. Описание возможных нештатных ситуаций технологического
процесса получения алюминия электролизом криолит-глиноземного расплава
Приложение Г. Свидетельство о регистрации программного обеспечения
Приложение Д. Акты о внедрении

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
скат/и ' площадь поверхности теплопередачи от зоны плавления к электролиту, м2; hAl - высота слоя жидкого алюминия, м;
Кшгот - высота слоя электролита, м;
СА/2о, ~ концентрация глинозема в электролите, мас.доли;
mAi2o, - масса глинозема, кг;
те1еагоЫ - масса электролита, кг;
тм - масса расплава алюминия в ванне, кг;
Sai& ' удельный расход глинозема, кг/кгА|;
gmoda - удельный расход анодов с учетом механических потерь, кг/кгдь
Sfluoride * удельный расход фтористых солей, кг/кгдь
Samdcjoss - механические потери анодов, в том числе с пеной, кг/кгА1;
0А,Л - расход глинозема, кг/с;
(-та„,кк ~ расход анодной массы (обожженных анодов), кг/с;
Gлиоме - расход фторидов (криолита), кг/с;
Gco - расход окиси углерода, кг/с;
G(:/h - расход углекислого газа, кг/с;
Gc - расход углерода, кг/с;
Gс jo.* - механические потери углерода, кг/с;
hydrocarbon
- расход углеводорода и летучих соединений, кг/с;
Pscries - мощность электролизной серии, Вт;
/sate - сила тока электролизной серии, А;
I - сила тока на электролизере, А;
Кксши - сопротивление электролита, Ом;
work " рабочее напряжение, В; итШе - среднее напряжение, В;
warm ~ греющее напряжение, В;

Таблица 6 - Технические требования к фториду алюминия
Сорт фторида алюминия Массовая доля, %
Потери при прокаливании, не менее А1Р3, не менее А120з, не более (віОг + Ре20з), не более 804, не более Р2О5, не более
Высший 2,5 93 4 0,3 0,5 0
Первый 3,5 88 7 0,4 0,7 0
Второй 6,0 88 7 0,5 1,0 ОД
Таблица 7 - Технические требования к фториду натрия
Сорт фторида натрия Массовая доля, %
ЫаР (не менее), % ЫазСОз, не более Доля сульфатов в пересчете на 804, не более Доля нераствори мого остатка, не более Доля влаги, не более Доля остатка на сите 0,5 мм, не более
Высший 97,0 отсутствует 0,3 0,7 0,2 не нормируется
Первый 95,0 отсутствует 0,6 2,0 0,3 не нормируется
В производстве алюминия электролитическим способом применяют различные виды угольных материалов и изделий. Самообжигающиеся аноды формируются из анодной массы, а для обожженных анодов используется предварительно прокаленные блоки [58-60]. Шахту электролизера выполняют из угольных блоков, так как они являются практически единственным материалом, способным противостоять воздействию расплавленного алюминия и электролита и хорошо проводить электрический ток [60]. На современных отечественных электролизерах бортовую футеровку собирают из предварительно обожженных плит, изготовленных из тех же материалов и по той же технологии, что и подовые блоки. Свойства этих плит должны несколько отличаться, так как они не предназначены для прохождения через них тока [61-63].
2.1.3 Требования к качеству алюминия
Соблюдение технологии процесса получения алюминия и качество исходного сырья определяют содержание примесей в полученном алюминии-сырце (первичный или технический алюминий). Качество алюминия регламентируется ГОСТ 11069-74. В первичном алюминии присутствуют различные металлические примеси, причем в большем количестве содержится железо и кремний. Даже относительно малые примеси этих компонентов заметно изменяет механические свойства алюминия [57]. Технический алюминий, например марки А99, содержит всего лишь 1% суммы всех