Любанова А.Ш. и др. Моделирование процессов и объектов в металлургии. Практикум

Подождите немного. Документ загружается.

ЛАБ. Р. 8. СИНТЕЗ МАТ. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТР

МИ

Краткие теоретические сведения



Моделирование процессов и объектов в металлургии. Лаб. практикум

-91-

Рис. 8.6. Внешний вид рабочего листа Напряжения

Ввод и редактирование теплофизических характеристик элек-

тролизера

. Выбрать в меню Характеристики раздел Электролизер, на эк-

ране появится диалоговое окно

Теплофизические характеристики электро-

лизера

. Для создания в базе ЭВМ записи нового варианта конструктивного

решения электролизера следует нажать на кнопку

Создать, в появившемся

диалоговом окне

Создание новой записи ввести название типа электролизе-

ра и нажать на кнопку

Сохранить для сохранения информации или кнопку

Отмена для отмены ввода. В диалоговом окне Теплофизические характе-

ристики электролизера

внести теплофизические характеристики электроли-

зера, в поле

Коэффициент линейного расширения для шва выбрать один из

имеющихся типов набивной массы. Коэффициент линейного расширения на-

бивной массы вводится в разделе

Набивная масса меню Характеристики.

После ввода всех характеристик нажать кнопку

Сохранить для сохранения

информации или кнопку

Отмена для отмены ввода. Использовать кнопку

Удалить для удаления записи о свойствах электролизера.

Ввод и редактирование температурного режима обжига. Выбрать

в меню

Режим раздел Температурный режим, на экране появится диалого-

вое окно

Разработка траектории нагрева. Для создания в базе ЭВМ записи

нового режима обжига электролизера нажать на кнопку

Создать, в появив-

шемся диалоговом окне

Создание новой записи ввести название режима

обжига и нажать на кнопку

Сохранить для сохранения информации или

кнопку

Отмена для отмены ввода. В таблицу диалога Разработка траекто-

рии нагрева

внести время и значение температуры, данные сохраняются ав-

томатически. Для удаления ненужной строки использовать кнопку «–». По-

сле ввода данных щелкнуть левой кнопкой мышки на графике для отображе-

ЛАБ. Р. 8. СИНТЕЗ МАТ. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТР

МИ

Краткие теоретические сведения



Моделирование процессов и объектов в металлургии. Лаб. практикум

-92-

ния графика нагрева. Использовать кнопку Удалить для удаления темпера-

турного режима нагрева.

Ввод и редактирование режима подачи топлива при обжиге. Вы-

брать в меню

Режим раздел Режим подачи топлива, на экране появится

диалоговое окно

Разработка режима подачи топлива. Для создания в базе

ЭВМ записи нового режима нажать на кнопку

Создать, в появившемся диа-

логовом окне

Создание новой записи ввести название режима и нажать на

кнопку

Сохранить для сохранения информации или кнопку Отмена для от-

мены ввода. В таблицу диалогового окна

Разработка режима подачи топ-

лива

внести время, количество подачи топлива и воздуха, данные сохраня-

ются автоматически. Для удаления ненужной строки использовать кнопку «–

». После ввода данных щелкнуть левой кнопкой мышки на графике для ото-

бражения графиков подачи топлива и воздуха. Использовать кнопку

Уда-

лить

для удаления режима подачи топлива.

Режим полного расчета с управлением температурой

. Выбрать

пункт главного меню

Расчёт, указать тип расчёта – полный, управление –

температурой, выбрать тип электролизера и температурный режим, нажать

Продолжить. На листе Режим появится график температурного режима, на

листах

Прогрев и Напряжения – результат расчета прогрева подины и воз-

никающие термические напряжения.

Режим полного расчета с управлением подачей топлива. Выбрать

пункт главного меню

Расчёт, указать тип расчёта – полный, управление –

подачей топлива, выбрать тип электролизера и режим подачи топлива, на-

жать

Продолжить. На листе Режим появятся графики температурного ре-

жима, режимов подачи топлива и воздуха, на листах

Прогрев и Напряжения

– результат расчета прогрева подины и возникающие термические напряже-

ния.

Режим пошагового расчета с управлением подачей топлива. Вы-

брать пункт главного меню

Расчёт, указать тип расчёта – пошаговый, управ-

ление – подачей топлива, нажать

Продолжить. На листе Режим появятся

блок задания управляющих воздействий и графики температурного режима,

режимов подачи топлива и воздуха. Указать необходимое количество топли-

ва на сгорание, период подачи данного задания и вид задания – ступенчатое

(с данного момента времени и в течение заданного периода осуществляется

заданная подача топлива) или линейное (в течение заданного периода подача

топлива линейно из

меняется с текущего значения вплоть до заданного значе-

ния) и ввести конкретные значения. Для дальнейшего расчета нажать на

кнопку

Следующий шаг. Для осуществления прогнозирования нажать на

кнопку

Прогноз. Прогнозирование осуществляется с учётом вида задания.

Длительность прогнозирования определяется текущими настройками. На

листах

Прогрев и Напряжения отражается результат расчета прогрева по-

дины и возникающие термические напряжения.

Режим пошагового расчета с управлением температурой

. Выбрать

пункт главного меню

Расчёт, указать тип расчёта – пошаговый, управление –

ЛАБ. Р. 8. СИНТЕЗ МАТ. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТР

МИ

Краткие теоретические сведения



Моделирование процессов и объектов в металлургии. Лаб. практикум

-93-

температурой, нажать Продолжить. На листе Режим появятся блок задания

управляющих воздействий и график температурного режима. Выбрать вид

задания – скорость нагрева (с данного момента времени и в течение заданно-

го периода нагрев осуществляется с заданной скоростью) или значение тем-

пературы (в течение заданного периода осуществляется линейное изменение

температуры с текущей вплоть до заданного значения) и ввести конкретные

значения. Для дальнейшего расч

ёта нажать на кнопку Следующий шаг. Для

осуществления прогнозирования нажать на кнопку

Прогноз. Прогнозирова-

ние осуществляется с учётом вида задания. Длительность прогнозирования

определяется текущими настройками. На листах

Прогрев и Напряжения от-

ражается результат расчета прогрева подины и возникающие термические

напряжения.

1. Ознакомиться с технологией процесса обжига катодов алюминие-

вых электролизеров.

2. Включить компьютер и запустить программу «Обжиг катодов алю-

миниевых электролизёров».

3. В меню

Настройки указать масштаб времени, шаг расчёта по вре-

мени, количество интервалов по глубине, координаты, режим прогноза («за-

вершение прогноза» – до заданного времени или «период прогноза» – в тече-

ние периода) и его длительность.

4. В разделе

Электролизер меню Характеристики выбрать тип элек-

тролизера из имеющихся в базе ЭВМ на основе варианта задания (табл. 8.2

табл. 8.3

), при необходимости внести изменения в теплофизические характе-

ристики электролизера или создать и сохранить отсутствующий вариант кон-

струкции электролизера.

5. Произвести полный расчет с управлением температурой. В диало-

говом окне

Старт расчета выбрать температурный режим из имеющихся в

базе ЭВМ на основе варианта задания (табл. 8.4

), при необходимости внести

изменения или создать и сохранить новый режим в разделе

Температурный

режим

меню Режим.

6. Выполнить полный расчет с управлением подачей топлива. В диа-

логовом окне

Старт расчета выбрать режим подачи топлива из имеющихся

в базе ЭВМ на основе варианта задания (табл. 8.5

), при необходимости вне-

сти изменения или создать новый режим в разделе

Режим подачи топлива

меню

Режим.

7. Произвести пошаговый расчет с управлением температурой, ис-

пользуя кнопку

Прогноз для получения прогноза.

8. Осуществить пошаговый расчет с управлением подачей топлива,

используя кнопку

Прогноз для получения прогноза.

ЛАБ. Р. 8. СИНТЕЗ М

Т. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С РАСПРЕ

ЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТР

МИ



Моделирование процессов и объектов в металлургии. Лаб. практикум

-94-

Варианты индивидуальных заданий приведены в табл. 8.2, значения

основных параметров в соответствии с заданным вариантом − в табл. 8.3

табл. 8.4

, табл. 8.5, табл. 8.6.

Таблица 8.2

Номер варианта

Номе

ст

оки с исхо

ными

анными в табли

8.3

8.4 8.5

1 1 1 1

2 2 2 2

3 3 3 3

4 4 4 4

5 5 5 5

6 1 5 6

7 2 4 6

8 3 2 5

9 4 3 4

10 5 1 3

11 1 3 2

12 2 5 1

13 3 4 1

14 4 1 2

15 5 2 3

Таблица 8.3

Номер строки с исходными

данными

Темпе

ат

ур

ные

ежимы обжига

емя

ч Темпе

ат

ур

800

300

900

100

300

440

540

584

800

400

580

650

720

750

ЛАБ. Р. 8. СИНТЕЗ М

Т. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С РАСПРЕ

ЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТР

МИ

Задание



Моделирование процессов и объектов в металлургии. Лаб. практикум

-95-

Таблица 8.4

Номер строки с исходными

данными

Режимы подачи топлива и воздуха

Время, ч Топливо, кг/ч Воздух, м

/ч

387,3

774,6

903,7

1 032,8

387,3

710,1

968,3

1 032,8

322,8

774,6

903,7

1 032,8

Продолжение табл. 8.4

Номер строки с исходными

данными

Режимы подачи топлива и воздуха

Время, ч Топливо, кг/ч Воздух, м

/ч

516,4

581

774,6

968,3

516,4

774,6

903,7

1 032,8

Таблица 8.5

Номер

строки с

исходными

данными

Теплофизические характеристики различных типов электролизеров

λ,

Bт/(м

С)

α,

Bт/(м

С)

ïá

пб

с,

Дж/(кг·

С)

ρ,

кг/м

áë

⎡⎤

⎣⎦

МПа

[

]

áë⊥

σ ,

МПа

Тип на-

бивной

массы

1 10 2 0,21 4·10

-6

1 717 1 570 26 13 1

2 10 2,5 0,2 4·10

-6

1 717 1 550 33 15 2

3 7 1,5 0,22 4·10

-6

1 710 1 550 40 20 1

4 9 2 0,21 5·10

-6

1 750 1 620 57 26 2

5 12,5 3 0,2 6·10

-6

1 750 1 560 50 20 1

6 7 0,8 0,22 3·10

-6

1 750 1 620 25 11 2

Примечание. Е

пб

= 8 000 МПа, Е

шва

= 6 000 МПа, σ

шва1

= 16 МПа, σ

шва2

= 12 МПа.

ЛАБ. Р. 8. СИНТЕЗ М

Т. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С РАСПРЕ

ЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТР

МИ

Задание



Моделирование процессов и объектов в металлургии. Лаб. практикум

-96-

Таблица 8.6

Тип 1

Температура,

С 0 100 200 350 400 450 550 675 750 900

Коэффициент β

шва

·10

–

0 0,5 1,5 3,4 3,6 1,8 0,7 0 –1 –1,6

Тип 2

Температура,

С 0 100 200 300 400 450 550 675 750 900

Коэффициент β

шва

·10

–

0 0,5 1,3 2 2,5 1,5 0 –0,8 –1 –1,2

Примечание. β

шва

– коэффициент линейного расширения набивных масс.

С какой целью производится обжиг катодов алюминиевых электро-

лизеров?

Приведите режимы обжига катодов и дайте их сравнительный анализ.

На какие качественные характеристики влияет режим обжига катодов?

Какие режимы расчета напряжений катодов применяются на практике?

Поясните сущность пошагового расчета напряжений.

Опишите порядок работы с тренажером.

Назовите режимы работы тренажера и дайте их сравнительный анализ.

Приведите вид кривой напряжений и поясните, какие параметры

можно по ним определить.

Поясните сущность расчета с листа.

10.

Какие первоначальные параметры влияют на качество обжига ка-

тодов.

11.

Приведите кривые изменения температуры для различных слоев

катода.



Моделирование процессов и объектов в металлургии. Лаб. практикум

-97-

1. Любанова, А. Ш. Методы оптимизации / А. Ш. Любанова. Красно-

ярск : ГАЦМиЗ, 2002. 80 с.

Сухарев, А. Г. Курс методов оптимизации / А. Г. Сухарев, А. В.

Тимохов, В. В. Федоров. М. : Наука, 1986. 328 с.

Реклейтис, Г. Оптимизация в технике: в 2 кн. / Г. Реклейтис,

А. Рейвиндран, К. Рэгсдел; пер. с англ. М. : Мир, 1986. Кн. 1. 352 с. Кн. 2. 320 с.

4. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс / Б. Банди; пер.

с англ. М. : Радио и связь, 1988. 128 с.

5. Ракитин, В. И. Практическое руководство по методам вычислений

с приложением программ для персональных компьютеров / В. И. Ракитин,

В. Е. Первушин. М. : Высш. шк., 1988. 383 с.

6. Новиков, Ф. А. Дискретная математика для прораммистов / Ф. А. Но-

виков. СПб. : Питер, 2000. 304 с.

7. Горенский, Б. М. Математическое моделирование и оптимизация

технологических систем в цветной металлургии : учеб. пособие / Б. М. Го-

ренский. Красноярск : ГАЦМиЗ, 1994. 152 с.

8. Горенский, Б. М. Принципы построения автоматизированных сис-

тем управления / Б. М. Горенский. Красноярск : ГАЦМиЗ, 1995. 84 с.

9. Советов, Б. Я. Моделирование систем / Б. Я. Советов, С. А. Яков-

лев. М. : Высш. шк., 1998. 319 с.

10. Цымбал, В. П. Математическое моделирование металлургических

процессов / В. П. Цымбал. М. : Металлургия, 1986. 240 с.

11. Новые информационные технологии в управлении металлургиче-

скими процессами / Б. М. Горенский, Ю. Н. Чурсанов, А. В. Киселев, О. Е. Ха-

ликова. Красноярск : ГАЦМиЗ, 1999. 80 с.