Введение к работе
Актуальность темы. Задача совершенствования усреднения сырья на агломерационных фабриках и уменьшения колебаний химического и гранулометрического состава агломерата определяется возрастающей конкуренцией со стороны крупнейших мировых производителей металлопродукции. Решение этих задач может быть достигнуто главным образом за счет таких факторов, как развитие промышленной технологии производства агломерата, усовершенствование конструкции металлургических агрегатов, а также повышение качества исходного шихтового сырья. В настоящее время проблема качества сырья приобрела особое значение, поскольку именно подготовка сырья для доменной плавки долгие годы финансировалась по остаточному принципу, в результате чего она стала тем лимитирующим звеном, без усовершенствования которого невозможно радикальное повышение эффективности производства агломерата. На сегодняшний день существует целый ряд проблем применительно к участку усреднения концентратов: недостаточная эффективность усреднительного оборудования, не способного обеспечить высокую дисперсность рассредоточения материалов на всю длину штабеля, недостаточность диагностической информации, представляемой эксперту о процессе формирования штабеля, отсутствие эффективных способов диагностики и корректировки процесса, отсутствие методов оценки качества формируемого штабеля, недостаточность знаний эксперта о возможных последствиях изменения качества формируемого штабеля, в случае нарушений нормальной работы усреднительного оборудования, что приводит к выработке не эффективных корректирующих воздействий, отсутствие каталогов технологических ситуаций, оказывающих влияние на процесс формирования штабеля. Решение проблем усреднения шихтовых материалов позволит существенно улучшить технико-экономические показатели производства металлопродукции. В связи с этим и встает со всей очевидностью необходимость в рассмотрении такого важного вопроса, как разработка моделей и алгоритмов системы диагностики процесса формирования штабеля шихты.
Объект исследования. Технологический комплекс формирования штабеля шихты.
Предмет исследования. Алгоритмы и модели системы диагностики процесса формирования штабеля шихты.
Цель работы. Снижение колебаний химического состава шихты и доли брака в формируемом штабеле, за счет разработки моделей и алгоритмов системы диагностики процесса формирования штабеля.
Задачи исследования. Исходя из цели работы, были поставлены следующие задачи:
исследовать технологические аспекты формирования стабильного химического состава шихтового сырья;
исследовать зависимости работы усреднительного комплекса на качественные характеристики формируемого штабеля;
разработать имитационную модель процесса формирования штабеля шихты;
разработать алгоритмы и модели системы диагностики процесса формирования штабеля шихты.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы системного анализа, математического моделирования и оптимизации, численных методов, математической статистики, методы аналитической геометрии, выпуклого анализа.
Научная новизна и основные положения, выносимые на защиту:
-
-
Алгоритмы и модели системы диагностики процесса формирования штабеля шихты, позволяющие повысить достоверность контроля технологического процесса усреднения материальных потоков. Отличающиеся тем, что в отличие от существующих решений учитывается состояние технологического комплекса формирования штабеля шихты.
-
Модель прогнозирования качественных характеристик штабеля шихты, отличающаяся тем, что для прогнозирования качественных показателей шихты используется набор классов функциональных состояний и скрытых связей между показателями состояния.
-
Модель оценки зон с неравномерным химическим составом, обусловленных структурой и параметрами усреднительного комплекса, позволяющая оценивать качество процесса усреднения шихтового сырья. В литературе до настоящего времени не было дано формального описания оценки зон с неравномерным химическим составом, возникающих в результате нарушений работы технологического комплекса.
Практическая ценность работы и реализация результатов работы.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что разработанные алгоритмы и модели системы диагностики процесса формирования штабеля, позволяют повысить достоверность контроля, прогнозировать основные качественные показатели формируемого штабеля и выдавать рекомендации по корректировке материальных потоков поступающих на усреднение, в результате чего позволяет поддерживать химический состав штабеля, на уровне необходимом для производства агломерата требуемого качества. По результатам оценки эффективности разработанных алгоритмов и моделей системы диагностики установлено, что система диагностики позволяет по отношению к промышленным данным снизить колебания химического состава шихты в штабеле в 2 раза, а также снизить долю брака в среднем в 1,5 раза. При этом применение разработанной системы диагностики, позволило сократить время пребывания процесса формирования штабеля шихты за границами допуска в 3 раза. Ошибка прогнозирования Fe в штабеле составила 0,376, доли брака 2,67, общей массы отдозированной шихты 1,2.
Результаты диссертационной работы внедрены в виде практических методик реализации этапов создания системы диагностики сложных технических систем и процессов, в учебный процесс кафедры информатики УГГУ с 1 мая 2012 года по дисциплинам «Моделирование систем», «Информационные технологии», «Основы теории управления» для студентов 3- го, 4-го курсов специальности 220200 «Автоматизированные системы обработки информации и управления» (АСУ), кафедры общетехнических дисциплин с 1 мая 2012 года по дисциплинам «Численные методы», «Компьютерное моделирование», «Математическое моделирование» для студентов 3-го, 4-го курсов специальности «080801 - Прикладная информатика (в образовании), «050203.00 - Физика и информатика» института физики и технологии УРгППУ.
Кроме того разработанные алгоритмы и модели диагностики используются в ООО «Интеллект» (г. Екатеринбург). Результаты работы в виде программного обеспечения «Система диагностики и управления процессом агломерации железных руд» (этап подготовки шихтового сырья) (свид. № 2012619126 от 08.10.2012 и № 2012619059 от 05.10.2012) внедрены в ООО «НПО УГГУ» (г. Екатеринбург).
Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международной научно-практической конференции «Связь-пром 2011», проводимой в рамках VIII международного форума «Связь-промэкспо 2011» (г. Екатеринбург, 2011), 69-ой межрегиональной научно-технической конференции «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (г. Магнитогорск, 2011), Международной научно-практической конференции «Связь-пром 2010» в рамках VII евро-азиатского форума «Cвязь-пpoмэкcпo 2010» (г. Екатеринбург, 2010), Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов проводимой в рамках международной научно-практической конференции «Уральская горная школа-регионам» (г. Екатеринбург, 2011), Всероссийской научной конференция с международным участием «Информационные технологии в горном деле» (г. Екатеринбург, 2011), Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов проводимой в рамках международной научно-практической конференции «Уральская горная школа-регионам» (г. Екатеринбург, 2012).
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 25 печатных работ. В том числе: 4 - в журналах рекомендованных ВАК, 3 - в зарубежных рецензируемых журналах, 2 - свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ, 3 - материалы международных конференций, 13 - в других сборниках.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, 6 приложений, заключения, списка литературы (160 наименования). Общий объем работы составляет 140 машинописных страниц, включая 45 рисунков и 7 таблиц
Похожие диссертации на Алгоритмы и модели системы диагностики процесса формирования штабеля шихты
-
