Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате Евсеенко Илья Викторович

Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате
<
Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Евсеенко Илья Викторович. Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.04 : Москва, 2004 133 c. РГБ ОД, 61:05-5/13

Содержание к диссертации

Введение

1. Анализ состояния вопроса и постановка задачи 12

1.1. Использование кислорода в чёрной металлургии 12

1.1.1. Производство и распределение кислорода на металлургическом комбинате 12

1.1.2. Использование кислорода в конвертерном производстве 20

1.1.3. Использование кислорода в электросталеплавильном производстве 25

1.1.4. Использование кислорода в мартеновском производстве 30

1.1.5. Использование кислорода в доменном производстве 35

1.2. Схема системы обеспечения кислородом производств металлургического комбината 39

1.2.1. Схема обеспечения металлургических производств техническим кислородом 39

1.2.2. Схема обеспечения металлургических производств технологическим кислородом 40

1.2.3. Совместная схема обеспечения металлургических производств техническим и технологическим кислородом 41

1.3. Система аккумулирования кислорода на металлургическом комбинате .43

1.3.1. Система аккумулирования газообразного технологического кислорода 43

1.3.2. Система аккумулирования газообразного технического кислорода...48

1.3.3. Система аккумулирования жидкого кислорода 50

1.4. Выводы по главе 52

2. Анализ режимов потребления кислорода основными металлургическими производствами и статистическое моделирование системы кислородоснабжения 54

2.1 Статистическая модель работы конвертерного производства 54

2.1.1. Анализ режима потребления кислорода конвертерами 54

2.1.2. Выявление статистических закономерностей 56

2.2. Статистическая модель работы электросталеплавильного производства..63

2.2.1. Анализ режима потребления кислорода электросталеплавильной печью 63

2.2.2. Выявление статистических закономерностей 66

2.3. Анализ режима потребления кислорода мартеновским производством .68

2.4. Анализ режима потребления кислорода доменным производством 71

2.5. Статистическое моделирование системы кислородоснабжения 72

2.6. Выводы по главе 77

3. Динамическая модель системы кислородоснабжения металлургического комбината 80

3.1. Определение исследуемой системы 80

3.2. Постановка задачи исследования динамики процессов системы кислородоснабжения металлургического комбината 85

3.3. Построение математической модели 89

3.4. Реализация модели на ЭВМ 100

3.5. Выводы по главе 105

4. Проведение вычислительных экспериментов и тестирование результатов расчётов 107

4.1. Определение исходных данных 107

4.2. Расчёт параметров работы системы кислородоснабжения и тестирование результатов вычислительного эксперимента 111

4.3. Оценка величины перепуска технического кислорода в коллектор технологического 114

4.4. Оценка величины потерь технического кислорода 115

4.5. Определение влияния внешних и внутренних факторов на изменение параметров работы системы кислородоснабжения 116

4.5.1. Оценка влияния режимов потребления кислорода конвертерами на параметры работы системы кислородоснабжения 116

4.5.2. Оценка изменения параметров работы системы кислородоснабжения при исключении из схемы обратного клапана 119

4.5.3. Оценка влияния величины потерь технического кислорода и ёмкостных свойств системмы аккумулирования на параметры работы системы кислородоснабжения 120

4.6. Выводы по главе 124

Заключение 125

Список используемой литературы

Введение к работе

Одним из существенных резервов экономии топливно-энергетических ресурсов в чёрной металлургии является эффективное использование наиболее энергоёмких продуктов. Одним из них является кислород. В металлургии кислород используется практически во всех производствах как интенсификатор технологического процесса. На крупном металлургическом комбинате производительностью около 10 млн. т стали/год годовое производство кислорода составляет 1,5 млд. м3/год. Расход электроэнергии на производство кислорода составляет более 95 % в общих энергозатратах. На производство 1000 м3 кислорода расходуется 0,5 МВт*ч электроэнергии, ломимо этого, дополнительное количество электроэнергии затрачивается на сж~атие технического кислорода в кислородных компрессорах, для последующей подачи его сталеплавильным производствам. Потеря 1 % кислорода эквивалентна годовому перерасходу электроэнергии 8 тыс. МВт*ч/год, что в денежном выражение составляет 7,5 млн. руб/год. Таким образом, видно, что нерациональное использование кислорода на металлургическом комбинате неизбежно приводит к громадному перерасходу электроэнергии. Принимая во внимание тот факт, что производство электроэнергии на металлургическом комбинате зачастую не обеспечивается за счёт своих собственных мощностей и необходимая оставшаяся часть электроэнергии покупается по рыночным ценам, пути экономии электроэнергии приобретают ещё более важный акцент.

Проблемам кислородоснабжения посвящены труды таких выдающихся Российских учёных как Бродянский В. М., Архаров А. М., Беляков В. П.

Проведено множество научных исследований направленных на совершенствование технологических схем систем воздухоразделения и параметров работы различного технологического оборудования входящего в её состав с целью повышения качества продуктов воздухоразделения и снижению энергопотребления на их производство.

Однако исследования производились для расчётных режимов работы технологического оборудования без учёта режимных параметров работы всей системы кислородоснабжения в целом.

Система кислородоснабжения металлургического комбината это единый комплекс генерирующих и потребляющих его установок связанных протяжёнными сетями, и включающая в себя кислородные компрессора, аккумулирующие ёмкости, различную кислородную арматуру.

Основная трудность повышения эффективности кислородоснабжения состоит в том, что графики его потребления в чёрной металлургии носят переменный характер, а производители кислорода, в качестве которых выступают воздухоразделительные установки, имеют практически постоянные расходные характеристики и труднорегулируемы, поскольку производят кислород из воздуха в жёстких термодинамических условиях. В силу этого имеет место противоречие между постоянным характером производства и

случайным, а иногда и резкопеременным (конвертерное производство) характером потребления кислорода.

Задача снижения потерь кислорода решается сейчас на практике за счёт установки аккумулирующих ёмкостей, перепуска излишнего технического кислорода в сеть технологического, связи операторов производств потребителей кислорода с диспетчером кислородного производства.

Уровень автоматизации кислородного производства зачастую ограничивает возможности согласованного регулирования его работы с режимами работы основных потребителей кислорода. Поэтому возникает необходимость создания системы способной эффективно решать задачи кислородоснабжения металлургического комбината на основе исследований нестационарных газодинамических процессов в системе кислородоснабжения, обусловленных случайными колебаниями расходных характеристик потребителей кислорода. Решение данной задачи следует искать на основе комплексного системного подхода с использованием математического моделирования.

Впервые пути повышения эффективности кислородоснабжения металлургического комбината в целом были рассмотрены в научной работе Некуленкова К. Е. Им были разработаны и опробованы математические

алгоритмы для различных элементов системы кислородоснабжения, создана статистическая модель функционирования конвертерного производства по длительность циклов конвертеров и разработана математическая модель

снабжения кислородом конвертерного производства стали в виде системы алгебраических уравнений.

В разработанной им модели на изменение параметров системы кислородоснабжения влияли только режимы потребления кислорода конвертерным производством и небыли учтены режимы работы других основных потребителей кислорода, к числу которых относятся электросталеплавильное, мартеновское и доменное производства.

К недостаткам существующих решений по определению путей повышения эффективности кислородоснабжения металлургического комбината относятся:

отсутствие системного подхода при определении изменения

параметров системы кислородоснабжения металлургического

комбината;

не учитывается газодинамика происходящих процессов и вопросы

регулирования;

отсутствие возможности прогнозирования изменений параметров

системы кислородоснабжения и упреждение возникновения

аварийных ситуаций. Целью диссертационной работы является анализ и оптимизация режимов производства, аккумулирования и потребления кислорода на металлургическом комбинате на основе результатов динамического моделирования системы кислородоснабжения, с учётом работы всех основных потребителей кислорода.

Основными задачами исследования системы кислородоснабжения металлургического комбината являются:

анализ системы кислородоснабжения Череповецкого металлургического комбината (как типового предприятия металлургической промышленности с полным металлургическим циклом);

определение статистических зависимостей, отражающих наиболее характерные режимы работы основных потребителей кислорода, и определение оптимальных параметров работы системы кислородоснабжения;

разработка динамической модели и создание программы расчёта режимов работы системы кислородоснабжения, позволяющей проводить вычислительные эксперименты в масштабе реального времени и, таким образом, определять режимы надёжной и безаварийной работы оборудования;

оценка влияния режимов потребления кислорода основными потребителями, объёма системы аккумулирования технического кислорода и величины его потерь на параметры работы системы кислородоснабжения с учётом характеристик работы регулирующей аппаратуры;

реализация модели автоматизированного рабочего места диспетчера кислородного цеха на Череповецком металлургическом комбинате.

Предлагаемая динамическая модель системы кислородоснабжения металлургического комбината позволяет решать следующие задачи:

определение параметров работы кислородных компрессоров, а так же диаметров, длин, объёмов кислородной арматуры входящей в состав системы аккумулирования технического кислорода при заданных режимах его потребления;

определение совместных режимов потребления технического кислорода конвертерным, электросталеплавильным и мартеновским производствами с целью обеспечения минимального расхождения между выработкой кислорода на комбинате и его потреблением основными потребителями при условии надёжной и бесперебойной работы технологического оборудования;

проведение расчётов, определяющих параметры работы системы кислородоснабжения металлургического комбината, при увеличении темпов производства стали;

При соответствующем уровне автоматизации, предлагаемая динамическая

модель может входить в состав автоматизированного рабочего места

диспетчера кислородного производства для прогнозирования изменения

давления в системе аккумулирования технического кислорода с целью:

- упреждения возникновения аварийных ситуаций вызванных снижением

давления в системе аккумулирования до величины меньше минимальной

необходимой потребителям при одновременном наложении плавок различных сталеплавильных производств;

упреждения возникновения случаев байпасирования технического кислорода с нагнетания на вход кислородного компрессора, возникающих при увеличении давления в системе аккумулирования кислорода до критического значения;

снижения выбросов кислорода в атмосферу, обусловленных неравномерным потреблением его основными потребителями.

Разработанные и применённые в данной работе методы математического моделирования носят универсальный характер и могут быть применены для решения широкого класса задач промышленной теплоэнергетики.

Производство и распределение кислорода на металлургическом комбинате

Характерными особенностями кислородно-конвертерного процесса получения стали являются использование для окисления примесей технического кислорода и подача его преимущественно на поверхность расплава сверху с помощью вертикальных дутьевых сопел (фурм) /64/. К настоящему времени кислородно-конвертерный процесс приобрел главенствующее положение среди существующих способов массового производства стали во всех странах мира /5, 61/. Исключительно большое практическое значение этого процесса объясняется пригодностью его для переработки чугунов практически любого состава и металлолома в количествах до 30% от массы чугуна, возможностью получения широкого сортамента сталей, включая легированные, высокой производительностью, большой гибкостью технологии и высоким качеством получаемой продукции /5, 32/.

В настоящее время в кислородно-конвертерных цехах применяют конвертеры вместимостью от 20 до 450т 151. Конвертеры этот типа имеют грушевидную форму и оборудованы концентрической горловиной и глухим днищем. Центральное расположение горловины создает лучшие условия для ввода в полость конвертера вертикальной кислородной фурмы, отвода газов, заливки чугуна и завалки лома и флюсов. Примерно в средней части корпуса кислородного конвертера по высоте закреплены горизонтальные цапфы, обеспечивающие опору конвертера и его вращение по оси цапф на 360 С с частотой вращения от 0,01 до 2 мин. На небольших конвертерах усилие вращения передается от привода на одну цапфу, а большие конвертеры вместимостью более 200 т оборудованы двусторонним приводом, имеющим по два двигателя на каждую цапфу. Футеровка сталеплавильных кислородных конвертеров выполняется из смоло доломитового или магнези-тохромитового кирпича/5,61/.

Кислород к расплаву подводится с помощью вертикальной водоохлаждаемой фурмы, имеющей обычно три - четыре сопла. Фурма вводится в конвертер через горловину, располагаясь нижним концом на расстоянии 1-3 м от поверхности расплава и обеспечивая тем самым подвод окислителя к поверхности расплава. Длина фурмы в современном 300-т конвертере достигает 27м. Медный водоохлаждаемый наконечник дутьевой фурмы выдерживает от 70 до 300 плавок /5/. Интенсивность продувки конвертера кислородом изменяется обычно в следующих пределах: 2,5 - 4,5 м /(т мин) /64/.

Работа кислородного конвертера осуществляется в периодическом режиме. Процесс начинается с завалки стального лома в наклоненный конвертер. Далее заливают жидкий чугун, конвертер устанавливают в вертикальное положение, вводят в него фурму и включают подачу кислорода чистотой 99,5 %. Одновременно с началом продувки загружают первую порцию флюсов и железной руды. Остальную часть этих материалов подают в процессе продувки одной или несколькими порциями.

Весь технологический цикл в кислородном конвертере занимает 25-50 мин (таб. 1.2) /30/. При достижении заданного содержания углерода в стали дутье отключают, фурму поднимают, конвертер наклоняют и металл через специальную летку выливают в ковш. После слива стали из конвертера через горловину сливают шлак.

Важнейшие преимущества кислородно-конвертерного процесса, выражающиеся в бурном кипении расплава при продувке, высокой температуре расплавов и возможности быстрого ее регулирования, позволяют использовать его для получения легированных сталей і51.

Одной из главных причин бурного развития кислородно-конвертерного процесса является возможность значительного уменьшения содержания азота в выплавляемой стали. Для получения стали с низким содержанием азота (0,002 -0,004 %) необходимо иметь содержание кислорода в дутье 99,5 - 99,7 %.

Из-за не совершенности методов контроля за ходом плавки иногда приходится проводигь повторную продувку (додувку), для обеспечения требуемого состава стали. Эта процедура продолжается от нескольких десятков секунд до 10 минут.

Выявление статистических закономерностей

В настоящее время на отечественных металлургических комбинатах большая часть выплавляемой стали приходится на конвертерное производство. На ЧерМК эта величина составляет 82 % от общего количества выплавляемой стали. В кислородно-конвертерном цехе ЧерМК установлено 3 конвертера объёмом 350 т каждый. На рисунке 2.1 представлена диаграмма потребления кислорода конвертерами за сутки.

Из этого графика видно неравномерное потребление кислорода конвертерами в течение суток. На основе собранных данных о работе конвертеров было определено: - количество плавок за сутки составляет 67; - интервал времени за сутки, когда конвертера не продуваются составляет 5:09:30 час; - интервал времени за сутки, когда одновременно накладывается продувка двух конвертеров 3:03:46 час; - максимальный интервал времени наложения одновременной продувки двух конвертеров составляет 0:11:59 час; - интервал времени за сутки, когда одновременно накладывается продувка трёх конвертеров 0:13:02 час; - максимальный интервал времени наложения одновременной продувки трёх конвертеров составляет 0:07:41 час. Для определения статистических зависимостей и выявление степени неритмичности работы конвертеров на ЧерМК были собраны данные о роботе конвертерного цеха за 10 суток.

В качестве собираемых данных были: № конвертера, № плавки, начало продувки и додувок, длительность продувки и додувок, расход кислорода.

Наиболее представительной переменной, характеризующей неравномерную цикличность работы конвертеров, является интервал времени между началами продувок для всех работающих конвертеров.

Неравномерная цикличность продувок существенным образом влияет на неравномерность потребления энергоресурсов в конвертерном производстве и, прежде всего кислорода на продувку.

На рисунке 2.2 приводится гистограмма интервала времени между началами продувок тмнп конвертеров. Выборочное значение тмнп имели значительный разброс, Причиной этому было множество факторов, например: задержка подачи в конвертер чугуна, лома, занятость ковшей, тележек, неисправность оборудования и т.д., эти факторы носили в основном случайный непредсказуемый характер. Это обстоятельство позволяет говорить о стохастической (вероятностной) природе величины тмн„, для определения которой были привлечены методы математической статистики.

Общая выборка за указанный период составила 457 значений. Среднее значение интервала между началами продувок определённой на основе статистического анализа собранных данных за рассматриваемый период равно тср = 23,12 мин. 45 40 35 Одной из основных задач математической статистики является нахождение теоретического распределения, а также оценка по выборочной совокупности параметров этого распределения /17, 25/. При этом вся информация, полученная от выборочных данных, концентрируется в этих параметрах, а также в функциональной форме распределения.

Выявление закона распределения случайной величины времени между началами продувок тмн„ осуществлялось с помощью статистического пакета StatGraphics .

Наилучшее схождение с выборочными данными дало распределение Эрланга (рисунок 2.3). При заданном уровне значимости а - 0.05. вероятность принятия гипотезы о распределении Эрланга случайной величины т^^ получилась равной 1 - 0.058 = 0.942. Параметры распределения Эрланга: с — а=3; /?= 0,1298, b=l/j3=7,101. Формула распределения Эрланга: тмнп = у:Ь,с~-Ьх\п J=l где R - случайное число с равномерным распределением в интервале [0, 1].

Распределение Эрланга является разновидностью у-распределения, в котором параметр с является целочисленным и равен 3 /17/. Выявление закона распределения случайной величины длительности продувок тпрод, так же осуществлялось с помощью статистического пакета StatGraphics. Анализ собранных данных показал изменение длительности продувочного периода конвертеров от 13 минут до 26 минут. Среднее значение длительности продувки, определённое на основе статистического анализа данных за рассматриваемый период, составляет 19,1 мин. Наилучшее схождение с выборочными данными дало логнормальное распределение (рисунок 2.4).

Постановка задачи исследования динамики процессов системы кислородоснабжения металлургического комбината

Выработка кислорода воздухоразделительными установками носит постоянный характер, так как они производят кислород в жёстких термодинамических условиях и имеют ограниченный диапазон регулирования /10/. Производительность ВРУ напрямую зависит от количества сжатого воздуха поступающего в неё. Чем больше подаётся воздуха, тем больше выход газообразного кислорода. Обеспечение ВРУ сжатым воздухом, осуществляется воздушными компрессорами типа К-500, К-1500 и К-3000, работающими на требуемом воздухоразделительным установкам давлении с постоянными расходными характеристиками. Главной задачей регулирования параметров процесса в ходе рабочего периода ВРУ является поддержание установившегося режима при таких параметрах, которые обеспечивают наибольшее извлечение из воздуха кислорода и других газов при наименьшем удельном расходе энергии /10, 44/. При отклонении от заданного режима необходимо в более короткий срок восстановить нормальный ход процесса.

На предприятиях чёрной металлургии для покрытия нужд в кислороде различных потребителей вырабатывается кислород двух видов технологический (95 %) и технический (99,5 %). Технологический кислород расходуется в основном на обогащение дутья доменных печей, которые потребляют кислород равномерно без существенных колебаний. Технический кислород используется для покрытия нагрузки сталеплавильных производств, имеющих переменные, а иногда и резко переменные (конвертерное производство), графики его потребления. В связи с этим давление в системе аккумулирования технического кислорода постоянного объёма постоянно меняется из-за разбаланса прихода технического кислорода от кислородных компрессоров и его расхода сталеплавильным производствам.

Все эти изменения происходят за относительно короткие интервалы времени, в следствии чего компрессорное оборудование постоянно работает в переменном режиме. В результате этого, при увеличении давления кислорода на выходе из кислородных компрессоров до критического значения, начинают разгружать кислородные компрессора. Разгрузка компрессоров осуществляется

за счёт байпасирования кислорода с нагнетания на вход компрессора. В результате этого резко возрастает перепуск технического кислорода в сеть технологического, что приводит к увеличению давления в коллекторе технологического кислорода и как следствие этого выброса технологического кислорода в атмосферу для поддержания требуемого давления в сети технологического кислорода.

Помимо этого, переменные режимы потребления кислорода могут привести к снижению давления в системе аккумулирования технического кислорода меньше минимально необходимого потребителям значения и как следствие этого создания аварийной ситуации.

Требуется определение таких совместных режимов работы потребителей кислорода, которые обеспечат поддержание всего необходимого технологического оборудования в границах надёжной и безопасной работы на всех возможных режимах, без снижения производственных мощностей по выплавке стали на металлургическом комбинате. Это позволит добиться оптимального соотношения между выработкой кислорода на комбинате и его потреблением основными производствами.

Всё это говорит о необходимости исследования динамики процессов, происходящих в системе кислородоснабжения металлургического комбината, методом математического моделирования с реализацией его на ЭВМ. Такой подход позволит более точно учесть влияние инерционных и ёмкостных свойств исследуемой системы на её устойчивую бесперебойную работу, чем это могли бы позволить методы аналитического исследования.

Основными требованиями, предъявляемыми исследуемой системе, является бесперебойность обеспечения необходимым количеством кислорода всех потребителей при условии работы компрессорного и воздух оразделительного оборудования в зоне своей рабочей характеристики.

С учётом этих требований целями исследования становятся: - разработка и программная реализация динамической модели системы кислородоснабжения металлургического комбината; - анализ влияния режимов потребления кислорода основными потребителями на параметры работы исследуемой системы; - оценка влияния объёма ёмкости аккумулирования технического кислорода на характер изменения давления в системе аккумулирования; - оценка величины потерь и перепуска технического кислорода в коллектор технологического; - определение необходимых параметров работы системы кислородоснабжения при условии снижения потерь кислорода; - выявление аварийных режимов вызванных снижением давления в системе аккумулирования технического кислорода меньше минимально необходимого потребителям значения.

Расчёт параметров работы системы кислородоснабжения и тестирование результатов вычислительного эксперимента

Задачей исследования ставилось смоделировать на ЭВМ всю технологическую цепочку системы кислородоснабжения металлургического комбината, начиная с выработки кислорода и заканчивая его потребителями.

Построение моделирующей программы ориентировалось на проведение машинных экспериментов по имитации реальных условий работы оборудования, направленных на определение значений параметров внутри системы кислородоснабжения в каждый момент времени.

Для исследования динамики процессов течения газа в рассматриваемой системе был выбран язык программирования DIGITAL Visual Fortran версия V6.0 составной частью которого является математическая и статистическая библиотека IMSL фирмы Visual Numerics. Inc. /26, 27, 28, 29/.

Фортран и IMSL, дополняя друг друга, образуют мощный инструмент для решения вычислительных задач и обработки данных. Процедуры IMSL, будучи реализованными на Фортране, естественным образом встраиваются в Фортран-приложения. Созданные с их присутствием программы можно употреблять для исследования моделей, выполнения расчётов, обработки и отображения данных, в автоматизированных системах проектирования и управления, т. е. в любой сфере, где проблема поддаётся формализации.

Многие явления с известной степенью точности можно описать дифференциальными уравнениями. В нашем случае приходится решать задачу, в которой известно состояние системы в начальный момент времени to и надо предсказать её поведение при t t(). Подобного рода задачи, в которых решаются дифференциальные уравнения с начальными условиями, называются задачами Коши или начальными задачами /1/.

Таким образом, задача Коши описывает развитие процессов во времени. Для численного метода решения задачи коши используются разнообразные методы дискретизации, подразумевающие переход от непрерывной задачи к дискретной. В частности, IMSL применяет для решения задачи Коши методы Рунге-Кутты, Адамса, Гира и их модификации /28/.

Для решения системы дифференциальных уравнений описывающих систему кислородаснабжения металлургического комбината из TMSL библиотеки была выбрана подпрограмма IVPAG /28/.

Подпроірамма 1VPAG решает систему первого порядка обыкновенных дифференциальных уравнений вида y =f(t,y) с начальными условиями. Доступны два класса неявных линейных многошаговых методов. Первый содержит неявные методы Адамса-Мултона (до 12-го порядка точности), второй - метод, ипользующий дифференцирование назад (до 5-го порядка точности), который часто называют жёстким методом Гира.

Дифференциальные уравнения, описывающие систему кислородоснабжения металлургического комбината были решены с использованием обоих этих методов, однако наибольшая сходимость результатов была получена при дифференцировании исходной системы жёстким методом Гира.

Графики потребления кислорода основными производствами задаются в программе в отдельные файлы значениями с временным шагом равным одной минуте. Обработка этих данных и определение по ним графиков потребления кислорода осуществляется также с помощью библиотеки IMSL, используя для сглаживания интерполяционный кубический сплайн. Для интерполяции кубических сплайнов в IMSL библиотеке была выбрана процедура CSCON. С SCON находит интерполяционный кубический сплайн, форма которого наиболее приближена к форме кривой, обеспечивая выпуклость (вогнутость), присущую кривой, задаваемой исходными данными /28/.

На рисунке 3.6 представлена блок-схема моделирующей программы. В блоке 1 производится считывание режимов потребления кислорода конвертерным, электросталеттлавильным и мартеновским производствами. Считывание режимов производится из отдельных файлов, данные в которых заданы значениями с временным шагом равным одной минуте. Затем с использованием подпрограммы С SCON определяются временные графики потребления кислорода.

В блоке 2 задаются исходные характеристики элементов рассматриваемой системы (диаметры, длины, объёмы, проходные сечения) определяются линейные и местные аэродинамические сопротивления. Производится расчёт параметров (расход, давление) каждого элемента системы в начальный момент времени.

Похожие диссертации на Разработка и применение динамической математической модели системы кислородоснабжения на металлургическом комбинате