Разработка и внедрение автоматизированной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха

• Автор: Бурыкин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 250 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ОСНОВНЫХ

ЗАДА ЧДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

1.1. Особенности управления доменной плавкой

в современных условиях.

1.2. Современные тенденции развития компьютерных систем поддержки принятия решений для решения

задач МЕ8уровня в металлургии.

1.3. Математическое моделирование в исследовании доменного процесса.

1.4. Современные принципы построения прикладного программного обеспечения, применяемые для

создания систем поддержки и принятия решений

1.5. Постановка задач диссертационного исследования
Глава 2 СТРУКТУРА СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И
ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИТУАЦИЙ ДОМЕННОГО ЦЕХА.
2.1. Функциональная модель автоматизированной информационной системы анализа и прогнозирования производственных ситуаций доменного цеха.
2.2. Разработка структуры подсистемы сбора, первичной обработки и хранения данных
2.3. Разработка структуры подсистемы визуализации
данных о работе доменной печи
2.4. Разработка структуры подсистемы формирования технического отчета о работе доменных печей и цеха
2.5. Разработка структуры подсистемы сопоставительного анализа работы доменных печей и цеха.
2.6. Разработка структуры подсистем модельной поддержки принятия решений, диагностики работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций.
2.7. Выводы.
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ, АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ
И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕШЕНИЯ
ЗАДА ЧПО УПРАВЛЕНИЮ КОМПЛЕКСОМ
ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
3.1. Математическое обеспечение подсистемы формирования отчетных данных о работе доменных
печей и цеха.
3.2. Математическое обеспечение подсистемы модельной поддержки принятия решений, диагностики работы доменных печей и прогнозирования технологических ситуаций.
3.4. Выводы
Глава 4. РАЗРАБОТКА МИФОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ БАЗЫ ДАННЫХ СИСТЕМЫ АНАЛИЗА И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ СИТУАЦИЙ ДОМЕННОГО ЦЕХА
4.1. Разработка инфологической модели базы данных подсистемы визуализации показателей работы доменных печей.
4.2. Разработка инфологической модели базы данных подсистемы формирования технического отчета о
работе доменных печей и цеха.
4.3. Разработка инфологической модели базы данных подсистемы сопоставительного анализа показателей работы доменных печей.
4.4. Выводы
Глава 5. РАЗРАБОТКА И ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНЫХ
ПРИЛОЖЕНИЙ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДА Ч УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОМ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
5.1. Реализация и описание подсистемы отображения
данных о работе доменных печей.
5.2. Реализация и описание подсистемы формирования технического отчета доменного цеха
5.3. Реализация и описание подсистемы сопоставления отчетных показателей работы доменного цеха
5.4. Реализация и описание подсистемы расчета материального и теплового балансов доменной
плавки.
5.5. Реализация и описание подсистемы оценки газодинамического режима доменной плавки
5.6. Реализация и описание подсистемы оценки шлакового режимадоменной плавки
5.7. Использование системы для анализа и ирогнозирования.шлакового режима доменных печей
ОАО ММК.
5.8. Выводы.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРА ФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ
П1. Функциональная спецификация блоков модели
подсистемы газодинамического режима
Г. Функциональная спецификация блоков модели
подсистемы газодинамического режима
ПЗ. Акты внедрения результатов работы
П4. Акт приемки работы программного комплекса мониторинга динамики изменения отчетных показателей работы доменных печей и цеха в
корпоративной сети предприятия.
П5. Акт приемки в промышленную эксплуатацию
программного комплекса АРМ технолога доменного
цеха Сравнение показателей работы.
П6. Акт испытаний программного модуля АРМ технолога доменного цеха Тренды отчетных
показателей.
П7. Акт испытаний программного модуля АРМ
технолога доменного цеха Балансы
П8. Акт внедрения результатов работы в учебных процесс
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность


Однако общий тепловой баланс не позволяет оценивать влияние условий протекания процессов теплообмена в объеме печи, так как он рассчитывается по начальному и конечному состоянию системы, т. При этом не принимается во внимание, при каких температурах происходит передача тепла от газов к материалу. Поэтому даже при условии малой невязки составляющих общего теплового баланса нельзя ничего сказать о характере протекания процессов в диапазоне от начального состояния системы до конечного. Поскольку диапазон температур материалов и газов в печи большой, а ценность высоко и низкотемпературного тепла с точки зрения потребности кокса различна, часто представляет интерес распределение тепла в отдельных зонах по высоте и определение лимитирующих определяющих зон. Преимуществом включения зональных тепловых балансов в модели является возможность определения температуры колошникового газа расчетным путем, что обеспечивает большие прогнозные возможности этих моделей по сравнению с моделями, основанными на общем тепловом балансе доменной печи. Однако при этом приходится априорно задаваться степенью завершенности отдельных процессов в различных температурных интервалах. Несколько позднее получил распространение математикостатистический метод определения расхода кокса, производительности печи и других показателей доменной плавки. Использование отдельных статистических зависимостей например, степени прямого восстановления железа от расхода восстановителей, степени использования оксида углерода от расхода топлива и другие в балансовых методах по расчету расхода кокса положило начало развитию балансовостатистических методов доменного процесса 3. Существенный вклад в исследование тепловых явлений доменного процесса внесен Уральской школой металлурговтеплотехников, основателем которой является проф. Б.И. Китаев ,0,5. Обстоятельный анализ математических моделей этого класса выполнен в работах , где отмечено, что в настоящее время даже при самом строгом теоретическом учете всех особенностей процесса невозможно избавиться от массы коэффициентов, определяемых опытным путем. К числу первых наиболее полных моделей доменного процесса можно отнести кинетикодинамическую модель доменного процесса, разработанную в свое время во Всесоюзном институте металлургической теплотехники ВНИИМТ ,,0. Как показывает практика, кинетические модели позволяют решать широкий круг практических задач получать температурные и концентрационные ноля доменной печи при плавке чугунов любого состава, вдувании горячих восстановительных газов оценивать влияние на показатели работы печи таких параметров плавки, как восстановимость, степень металлизации железорудных материалов, реакционная способность кокса определять общие закономерности динамических характеристик доменной печи но различным каналам. В ряде случаев кинетические модели обогащаются моделями газодинамики, что расширяет область их применимости. Математическая модель газодинамики. Практически реализована методика расчета газодинамической сетки и поля скоростей газа с использованием теории функций комплексного переменного при решении задачи о точечном источнике. Математическая модель теплообмена. Получено аналитическое решение задачи о нагреве слоя при противоточном движении шихты и
газа в случае произвольного изменения по высоте печи коэффициента теплоотдачи, теплоемкости потока газа и отношения теплоемкостей потоков шихты и газа с использованием поля скоростей газа. Математическая модель восстановления. Выполнено численное решение системы дифференциальных уравнений массообмена и восстановления при введении в нее в явном виде модуля скорости газа, получаемого из математической модели газодинамики, а также с учетом зависимости суммарного коэффициента массообмена как от температуры, так и от степени восстановления. Аналогичный подход использован и в модели Московского института стали и сплавов . В то же время существуют серьезные проблемы при создании и использовании кинетических моделей этого класса. Анализ процессов, протекающих в объеме доменной печи, свидетельствует о значительном многообразии сложных, не полностью изученных явлений.