Тема: АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 10
1.1 Математическое моделирование доменного производства 10
1.2 Качество железорудного сырья 11
1.3 Системы поддержки принятия решений в доменном производстве 13
Выводы по разделу 1 16
2 ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ 18
2.1 Общее описание доменного процесса 18
2.2 Описание шихтовых материалов 21
2.2.1 Кокс 22
2.2.2 Железосодержащая часть шихты 23
2.2.3 Флюсы и отходы производства 24
2.3 Основность шлака 25
2.4 Схема управления качеством железорудного сырья 26
Выводы по разделу 2 28
3 ОПТИМИЗАЦИЯ СТРУКТУРЫ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ 29
3.1 Построение математической модели оценки основности шлака 29
3.2 Постановка задачи оптимизации структуры ЖРС 31
3.3 Пример расчёта оптимальной структуры 35
Выводы по разделу 3 43
4 АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО СЫРЬЯ 44
4.1 Описание алгоритма работы автоматизированной системы 44
4.1.1 Выбор периода расчёта 46
4.1.2 Сбор, агрегирование и обработка данных из БД 47
4.1.3 Расчет основности на статистике и вычисление поправочного коэффициента 48
4.1.4 Оптимизационный расчёт 49
4.1.5 Обработка и запись результатов в БД 50
4.2 Описание схемы базы данных 52
4.3 Программная реализация системы 64
4.3.1 Блок выгрузки данных из БД 65
4.3.2 Блок оптимизации 71
4.3.3 Блок интерпретации результатов 74
4.4 Результаты работы системы 75
4.4.1 Расчёт оптимальной структуры ЖРС по последнему выпуску чугуна 76
4.4.2 Ретроспективный режим работы 79
Выводы по разделу 4 85
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 87
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А 93
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 94
📖 Введение
За прошедшие годы этот процесс претерпел значительные изменения и улучшения. Автоматизация доменных печей произвела революцию в сталелитейной промышленности, повысив эффективность, снизив затраты и повысив безопасность. В свою очередь, развитие компьютерных и информационных технологий и внедрение их в доменное производство обеспечило возможность мониторинга, анализа и принятия решений в режиме реального времени. Использование новейших технологий в области программирования, анализа данных и искусственного интеллекта позволяет выявить новые закономерности в протекании доменного процесса на основе статистических данных, производить оптимизацию каждого этапа доменной плавки и строить прогнозные модели.
Также высокую актуальность в последнее время приобрели системы поддержки принятия решений на производстве, которые на основе математического моделирования и анализа данных в необходимые моменты времени дают рекомендации человеку, отвечающему за течение и результат процесса (мастеру доменного цеха).
В настоящее время в промышленно развитых странах все доменные печи в той или иной мере оборудованы современными автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУ ТП). На текущий момент задачи создания локальных систем автоматического управления, а также систем сбора и обработки информации в доменном производстве в значительной степени решены.
Тем не менее, существуют направления, в которых все еще остается потенциал повышения эффективности производства посредством использования математического моделирования и программирования.
Одно из таких направлений – повышение качества продуктов доменной плавки за счёт изменения структуры подаваемого в печь железорудного сырья. Одним из основных показателей качества выступает основность шлака, определяющая степень десульфурации (удаления серы из чугуна). Основность шлака рассчитывается на основе химического анализа сырья (содержания основных (CaO) и кислотных (SiO2) оксидов в составе сырья), а также массы его загрузки.
Целью данной работы является разработка автоматизированной системы, осуществляющей оптимизацию структуры железорудного сырья и выдачу своевременных рекомендаций мастеру для поддержания требуемых показателей качества продуктов доменной плавки.
Для достижения указанной цели в работе решаются следующие задачи.
1. Построение математической модели оценки основности шлака.
2. Формулировка задачи оптимизации структуры железорудного сырья.
3. Описание алгоритма работы автоматизированной системы управления качеством железорудного сырья.
4. Реализация программы на языке R с элементами языка SQL для автоматизированного сбора данных о ходе доменного процесса, решения задачи оптимизации и записи полученных результатов в БД.
Критерием оптимизации структуры железорудного сырья является минимизация массы добавок, загружаемых в шихту для изменения химического состава шлака. В качестве основных добавок выступает известняк, в составе которого преобладает оксид кальция CaO, и кварцит, состоящий, в основном, из оксида кремния SiO2.
Разработанная система будет обеспечивать:
1) сбор данных о химическом анализе и загрузке сырья;
2) вычисление фактического показателя основности шлака;
3) расчёт оптимальных значений масс загружаемых компонентов железорудного сырья и добавок;
4) интерпретацию результатов работы системы и выдачу рекомендаций мастеру доменного цеха;
5) возможность расчёта оптимальной структуры железорудного сырья в ретроспективном режиме за выбранный временной период.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений.
В первой главе приведен обзор литературы по данной тематике. Обозреваемая литература разбита на 3 части. В первой части рассмотрены существующие математические модели доменного процесса, проанализированы их преимущества и недостатки. Во второй части главы приведен обзор статей, посвященных повышению качества шихтовых материалов и способов их улучшения. В последнем разделе представлен обзор систем поддержки принятия решений на доменном производстве.
Во второй главе описан процесс доменного производства, виды загружаемых материалов и продуктов доменной плавки. Приведено обоснование выбора основности шлака как одного из важнейших показателей качества доменного процесса и выходную величину для системы управления качеством железорудного сырья, схема которого представлена также в этой главе.
В третьей главе построена математическая модель оценки основности шлака на основе загрузки шихтовых материалов и их химическом анализе, сформулирована задача оптимизации и представлен пример решения задачи с помощью программы Excel.
В четвертой главе описан алгоритм автоматизированной системы управления качеством железорудного сырья, определена схема базы данных, содержащая необходимый набор данных для решения задачи. Представлен код программы на языках R и SQL, представлены результаты работы системы в двух режимах (основном и ретроспективном) с представлением в виде графиков для ретроспективного режима работы.
✅ Заключение
В ходе работы были выполнены следующие задачи.
1. Описана схема управления качеством железорудного сырья.
2. Составлена математическая модель оценки основности шлака на основе загружаемых материалов как важнейшего показателя качества продуктов доменной плавки.
3. Сформулирована задача оптимизации структуры железорудного сырья в соответствии с требованиями и техническими условиями на производстве.
4. Реализована программа на языке R с элементами языка SQL для автоматизированного сбора информации и оптимизации структуры ЖРС в двух режимах: по последнему выпуску чугуна и ретроспективном режиме.



