ВВЕДЕНИЕ 4
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ОСНОВНЫХ ЗАДАЧ
МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ 6
1.1 Структура информационных систем металлургического предприятия
для решения технологических задач доменного производства 6
1.2 Математическая модель оптимального распределения топливноэнергетических ресурсов в группе доменных печей 2
1.3 Требования к программному обеспечению 7
1.4 Программные средства решения оптимизационных задач 10
1.5 Постановка цели и задач магистерской диссертации 11
2РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СИСТЕМЫ
ОПТИМАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛНИЯ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
РЕСУРСОВ В ГРУППЕ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ 13
2.1 Разработка функциональной модели программного обеспечения 13
2.2 Разработка архитектуры подсистемы 15
2.3 Реализация модуля решения задачи оптимизации 17
2.4 Разработка базы данных 21
2.5 Создание программного обеспечения в системе управления версиями
АЙаззхап ВИЬиске1 8
2.6 Разработка пользовательского интерфейса 9
2.7 Вывод по главе 13
3ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 14
3.1 Установка и настройка программного продукта 14
3.2 Функциональные возможности программного продукта 14
3.3 Описание работы программного обеспечения 14
3.4 Вывод по главе 19
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 20
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 21
ПРИЛОЖЕНИЕ А 25
Черная металлургия является одним из крупнейших промышленных секторов в современной экономике. Производство черных металлов обладает исключительной значимостью - ее продукция используется повсеместно, многие отрасли промышленности напрямую зависят от работы металлургических предприятий.
Особое место в комплексе технологических операций получения металлопродукции отводится доменному переделу как самому энергоёмкому и сложному, на долю которого приходится до 50 % топлива, используемого в чёрной металлургии. В 2015 году мировое производство чугуна составило 1 622 млн. т. При этом был использовано 600 млн. т металлургического кокса, который был получен путем переработки свыше 820 млн. т дефицитных коксующихся углей [1]. Поскольку себестоимость каждой тонны чугуна на 4850% определяется стоимостью кокса, то вся история доменного процесса связана с поиском путей экономии дорогостоящего кокса. Один из возможных эффективных способов снижения удельного расхода кокса - использование комбинированного дутья, обогащенного природным газом и кислородом.
Цены на кокс и природный газ, согласно экономическим прогнозам, продолжат расти в ближайшей и долгосрочной перспективе. При заданном на доменный цех общем расходе этих ресурсов целесообразно иметь оперативную методику оценки эффективности использования топливно-энергетических ресурсов на отдельных доменных печах и осуществлять их оптимальное распределение. Это особенно актуально для крупных доменных цехов, включающих до 10 доменных печей, выплавляющих в сутки до 30 тыс. тонн чугуна, для чего используется около 45 тыс. тонн железорудного сырья, 13 тыс. тонн кокса, 3,5 млн. м3 технологического кислорода, до 4,0 млн. м3 природного газа [2].
Эффективность применения комбинированного дутья определяется факторами теплоэнергетического, технологического, экономического характера и внешними условиями. Наличие многих факторов и критериев, определяющих эффективность использования комбинированного дутья, а также ограничений на расходы топливно-энергетических ресурсов существенно усложняет задачу по определению оптимальных параметров дутья, при которых достигаются наилучшие технико-экономические показатели работы как отдельных доменных печей, так и группы печей или цеха в целом. Решить эту задачу можно только на основе широкого использования современных методов математического моделирования и разработок на этой основе автоматизированных систем оптимизации распределения энергоресурсов [3-5]. Анализ состояния вопроса по реально используемым математическим моделям в практике ведения технологии доменной плавки показывает: в настоящее время разрыв между потенциальными возможностями средств автоматизации и реальными возможностями используемого программного обеспечения огромен [2, 6, 7].
Автоматизированная подсистема оптимального распределения инжектируемого топлива в режиме «советчик» позволит рекомендовать для инженерно-технологического персонала оптимальные параметры комбинированного дутья для каждой печи при изменении индивидуальных режимных параметров их работы, объема имеющихся топливно-энергетических ресурсов и конъюнктуры рынка [2, 6, 7].
В процессе проектирования и создания информационно-моделирующей системы «Расчет оптимального распределения природного газа в группе доменных печей для обеспечения максимальной эффективности его вдувания» было создано следующее:
• функциональная модель проектируемой программы;
• тестовый файл расчета и проверки методики расчета Excel;
• программное средство для расчета оптимального распределения природного газа в группе доменных печей в базовом периоде;
• создана база данных для хранения данных для расчета;
• справочная система программы;
• руководство пользователя.
Разработанное программное средство отвечает всем задачам, определенным в начале проектирования, обеспечивает заданную функциональность.
Информационная система ориентирована на использование специалистами инженерно-технологической группы доменных цехов металлургических предприятий. Использование системы помогает пользователям оценить, насколько эффективно был использован природный газ. В частности, можно рассчитать для прошедшего периода оптимальный расход природного газа на каждую печь, определить показатели работы печей при этом расходе и выполнить сравнительный анализ всех вышеперечисленных показателей при базовой и оптимальной подаче природного газа.
Она может быть использована в учебном процессе для обучения бакалавров и магистрантов по направлениям «Металлургия» и «Информационные системы и технологии».
Работа была представлена и обсуждена на ряде научно-практических конференций [26-30].
