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
А
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
А
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
А
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.
П
П
о
о
р
р
я
я
д
д
о
о
к
к
в
в
ы
ы
п
п
о
о
л
л
н
н
е
е
н
н
и
и
я
я
р
р
а
а
б
б
о
о
т
т
ы
ы
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
и
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
А
Т. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С РАСПРЕ
Д
ЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТР
А
МИ
Моделирование процессов и объектов в металлургии. Лаб. практикум
-94-
З
З
а
а
д
д
а
а
н
н
и
и
е
е
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
р
ст
р
оки с исхо
д
ными
д
анными в табли
ц
е
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
р
ат
ур
ные
р
ежимы обжига
В
р
емя
,
ч Темпе
р
ат
ур
а
,
о
С
1
0
10
26
48
20
40
800
800
2
0
40
48
20
800
800
3
0
10
40
48
20
300
900
900
4
0
1
4
8
12
16
44
20
100
300
440
540
584
800
5
0
10
15
20
30
48
20
400
580
650
720
750
ЛАБ. Р. 8. СИНТЕЗ М
А
Т. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С РАСПРЕ
Д
ЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТР
А
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
3
/ч
1
0
16
32
48
30
60
70
80
387,3
774,6
903,7
1 032,8
2
0
20
40
48
30
55
75
80
387,3
710,1
968,3
1 032,8
3
0
5
15
20
48
25
60
70
80
80
322,8
774,6
903,7
1 032,8
1 032,8
Продолжение табл. 8.4
Номер строки с исходными
данными
Режимы подачи топлива и воздуха
Время, ч Топливо, кг/ч Воздух, м
3
/ч
4
0
20
36
48
40
45
60
75
516,4
581
774,6
968,3
5
0
5
10
20
48
0
40
60
70
80
0
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
2
·
о
С)
α,
Bт/(м
2
·
о
С)
ïá
ν
β
пб
,
о
С
с,
Дж/(кг·
о
С)
ρ,
кг/м
3
áë
⎡⎤
σ
⎣⎦
,
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
А
Т. МОДЕЛИ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ С РАСПРЕ
Д
ЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТР
А
МИ
Задание
Моделирование процессов и объектов в металлургии. Лаб. практикум
-96-
Таблица 8.6
Тип 1
Температура,
о
С 0 100 200 350 400 450 550 675 750 900
Коэффициент β
шва
·10
–
6
,
о
С
–
1
0 0,5 1,5 3,4 3,6 1,8 0,7 0 –1 –1,6
Тип 2
Температура,
о
С 0 100 200 300 400 450 550 675 750 900
Коэффициент β
шва
·10
–
6
,
о
С
–
1
0 0,5 1,3 2 2,5 1,5 0 –0,8 –1 –1,2
Примечание. β
шва
– коэффициент линейного расширения набивных масс.
К
К
о
о
н
н
т
т
р
р
о
о
л
л
ь
ь
н
н
ы
ы
е
е
в
в
о
о
п
п
р
р
о
о
с
с
ы
ы
и
и
з
з
а
а
д
д
а
а
н
н
и
и
я
я
1.
С какой целью производится обжиг катодов алюминиевых электро-
лизеров?
2.
Приведите режимы обжига катодов и дайте их сравнительный анализ.
3.
На какие качественные характеристики влияет режим обжига катодов?
4.
Какие режимы расчета напряжений катодов применяются на практике?
5.
Поясните сущность пошагового расчета напряжений.
6.
Опишите порядок работы с тренажером.
7.
Назовите режимы работы тренажера и дайте их сравнительный анализ.
8.
Приведите вид кривой напряжений и поясните, какие параметры
можно по ним определить.
9.
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-
Б
Б
И
И
Б
Б
Л
Л
И
И
О
О
Г
Г
Р
Р
А
А
Ф
Ф
И
И
Ч
Ч
Е
Е
С
С
К
К
И
И
Й
Й
С
С
П
П
И
И
С
С
О
О
К
К
1. Любанова, А. Ш. Методы оптимизации / А. Ш. Любанова. Красно-
ярск : ГАЦМиЗ, 2002. 80 с.
2.
Сухарев, А. Г. Курс методов оптимизации / А. Г. Сухарев, А. В.
Тимохов, В. В. Федоров. М. : Наука, 1986. 328 с.
3.
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.