автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математическая модель прогнозирования технико-экономических потерь в процессе агломерации железных руд

На правах рукописи

ОСНОВИН Андрей Валерьевич

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ В ПРОЦЕССЕ АГЛОМЕРАЦИИ ЖЕЛЕЗНЫХ РУД

Специальность 05.13.18 - «Математическое моделирование, численные методы

и комплексы программ»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург — 2006

Работа выполнена на кафедре информатики ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Зобннн Борис Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Поршнев Сергей Владимирович

кандидат технических наук Головырин Сергей Станиславович

4 "I \ ■. .':-■■

Ведущая организация - ОАО «Уралмеханобр»

Зашита состоится « 24» 2006 г. в\£_:00_ часов на заседании

диссертационного совета К 212.285.02 при Уральском государственном техническом университете - УПИ по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 32, ауд. 217 _ (Факс (343) 3747685); E-mail: lisienko@mail.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «УГГУ-УПИ» Автореферат диссертации разослан « 2D » РУССЙ^Я 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

В.А. Морозова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Вопрос развития техники и технологии агломерации для России является особенно актуальным потому, что отечественные предприятия в настоящее время имеют 63 агломерационные машины с обшей площадью спекания 6700 кв.м и производственной мощностью (при 70% концентрата в железорудной части шихты) 62,5 млн.т агломерата в год.

Агломерационный процесс наиболее эффективен при получении офлюсованного (высокоосновного) агломерата из шихты с высокой газопроницаемостью на базе богатых по железу гематитовых руд с низким содержанием кремнезема.

Большинство агломерационных фабрик России и стран СИГ находятся в неудовлетворительном состоянии с точки зрения требований, предъявляемых в промышленно развитых странах к агломерационному процессу.

Агломерационные фабрики характеризуются:

- крайней изношенностью основных фондов;

- противоречием между свойствами шихты, значительную долю . которых составляют концентраты, и технологиями, разработанными более сорока лет назад для агломерации рудной мелочи;

- несоответствием свойств агломерата требованиям доменного передела;

- большими расходами энергоносителей на производство агломерата;

- ухудшением качества твердого топлива;

- отсутствием современных автоматизированных систем управления н, следовательно, недостаточной оперативностью в принятии решений по управлению технологическим процессом;

- тяжелыми условиями труда обслуживающего персонала и тл.

Строительство новых агломерационных фабрик требует больших

инвестиций, часто превышающих возможности металлургических предприятий.

В связи с этим актуальной является задача построения математической модели, позволяющей минимизировать прогнозируемые технико-экономические потери при производстве агломерата.

Объект' исследования. Технологический комплекс производства агломерата (ТКПА) с позиции математического моделирования его функционирования и развития.

Предмет исследования. Алгоритмы моделирования технико-экономических потерь, возникающих в процессе эксплуатации технологического комплекса производства агломерата.

Идея работы. Построение математической модели функционирования и развития технологического комплекса производства агломерата, позволяющей минимизировать прогнозируемые технико-экономические потери, обусловленные нестабильностью характеристик агломерата.

Дели и задачи исследования. Снижение технико-экономических потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, путем использования созданной математической модели.

Исходя из цели работы, были поставлены и решены следующие задачи:

• разработана концепция построения комплекса математических моделей, позволяющих в темпе с процессом прогнозировать качество агломерата с учетом шихтовых условий и состояния технологического оборудования, а также на низких частотах прогнозировать потери в доменном переделе, обусловленные нестабильностью качества агломерата;

- исследована зависимость качества агломерата от структуры и параметров ТКПА, а также от состояния технологического оборудования с учетом наличия нелинейных преобразователей в цепи технологической обратной связи;

- разработан алгоритм управления развитием ТКПА как конфликтно-управляемой системы, в которой роль игрока-противника играет совокупность трех факторов: изменения качества компонентов шихты, состояния технологического оборудования и требований доменного передела, определяющих конфигурацию целевого множества;

разработан макет электронного полигона, позволяющего машиностроительной инжиниринговой фирме формировать для металлургических предприятий конкурентоспособные предложения по совершенствованию и замене поставляемого технологического оборудования.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы вычислительного эксперимента, математической статистики, методы системного анализа, объектно-ориентированного анализа и проектирования, математического моделирования.

Основные научные результаты н положения, выносимые на защиту, заключаются в следующем.

1. Предложена концепция построения модели, прогнозирующей качество агломерата с учетом ограничений, определяемых уравнениями материального и теплового балансов процесса агломерации, шихтовых условий, наличия цепи технологической обратной связи, содержащей нелинейные преобразователи н влияющей на спектральные характеристики процесса, а также состояния оборудования.

Уравнения материального баланса учитывают потери массы шихты в процессе спекания за счет разложения гидратов и карбонатов, выгорания углерода и серы, а также изменения массы шихты за счет протекания процессов восстановления - окисления оксидов железа при спекании.

2. Предложена концепция управления развитием ТКПА, направленная на минимизацию потерь в агломерационном и доменном переделах, обусловленных нестабильностью качества агломерата.

3. Выполнена формализация задачи управления развитием ТКПА как конфликтно-управляемой системы, в которой роль игрока-противника играет совокупность трех факторов; изменения качества компонентов шихты,

состояния технологического оборудования и требований доменного передела, определяющих конфигурацию целевого множества. Разработан алгоритм формирования мероприятий, минимизирующих потери, обусловленные нестабильностью качества агломерата.

4. Разработан макетный образец электронного полигона, позволяющего машиностроительной инжиниринговой фирме формировать для металлургических предприятий конкурентоспособные предложения по совершенствованию и замене поставляемого технологического оборудования.

Достоверность полученных результатов. Достоверность результатов обеспечивается использованием аппарата системного анализа, математического программирования и оптимизации, численных методов, балансовых соотношений, математической статистики, сопоставлением результатов моделирования и экспериментальных данных, сопоставлением полученных результатов с известными результатами, содержащимися в научной и справочной литературе, а также успешным промышленным внедрением выполненных разработок.

Научная новизна. Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Прогноз качества агломерата строится с использованием адаптивной комбинированной модели «передаточная функция-шум», приспосабливающейся к изменению шихтовых условий, состоянию оборудования, а также к изменениям качества твердого топлива и флюсов.

2. Разработана стратегия минимизации технико-экономических потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, отличающаяся процедурой оценки с использованием имитационной модели эффективности конкретного мероприятия, направленного на снижение потерь, и рационального периода реализации этого мероприятия.

3. Вид и время реализации мероприятий, направленных на снижение прогнозируемых потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, определяются путем решения задачи, использующей математический аппарат конфликтно-управляемых систем.

4. Оценка спектра колебаний качественных характеристик агломерата получена путем представления агломерационной машины, охваченной технологической обратной связью, суммой параллельных ветвей, каждая из которых содержит нелинейный преобразователь, соответствующий разделительной операции, причем параметры нелинейного преобразователя зависят от состояния грохотов.

Практическая ценность работы. Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что разработанное алгоритмическое и программное обеспечение позволяет прогнозировать технико-экономические потери с использованием математических моделей преобразования закономерных и случайных составляющих характеристик агломерационной шихты и предупреждать их возникновение путем реализации стратегии управления . функционированием и развитием АМ в конкретных производственных условиях.

Личный вклад автора состоит в разработке и исследовании модели прогнозирования технико-экономических потерь в процессе агломерации с использованием информации о свойствах компонентов шихты и состоянии технологического оборудования, а также в разработке информационного и алгоритмического обеспечения системы.

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы в форме макета электронного полигона ТКПА внедрены на предприятии «Уралмаш-Металлургическое оборудование». Материалы диссертации включены в учебные курсы для студентов специальности «Автоматизированные системы обработки информации и управления» направления 654600 — «Информатика и вычислительная техника» Уральского государственного горного университета г. Екатеринбург.

Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Ремонт и техническое обслуживание металлургического оборудования» (г. Москва, 200S), на Ш-еЙ Международной научно-практической конференции РУО АИН «На передовых рубежах науки и инженерного творчества» (г. Екатеринбург, 2005), .на III-еЙ Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В.Р. Кубачека» • «Нетрадиционные технологии и оборудование для разработки сложно структурных МПИ» (Екатеринбург, 2005), на Всероссийской научно-технической конференции «Совершенствование методов поиска и разведки, технологий добычи и переработки полезных ископаемых» (г. Красноярск, 2006), на IV-ой Международной научно-

технической конференции «Чтения памяти В.Р. Кубачека» - Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности «Горное оборудование и электромеханика». (Екатеринбург, 2006), на Международной научно-практической конференции «СВЯЗЬ-ПРОМ 2006» в рамках Ш-го евроазиатского форума «СВЯЗЬ-ПРОМЭКСПО 2006» (г. Екатеринбург, 2006), на технических советах горно-обогатительного производства ОАО «ММК» (г. Магнитогорск) и ООО «Уралмащ — Металлургическое оборудование».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.

Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 174 страницах машинописного текста, включая 35 рисунков, 5 таблиц, и состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка нз 112 источников отечественных н зарубежных авторов, пяти приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

В процессе выбора конкретных технических решений, направленных на повышение эффективности процесса агломерации на конкретных АФ возникает проблема рационального использования различного вида ресурсов (финансовых, материальных, временных и тл.)> обеспечивающих достижение конкурентно способных технико-экономических показателей и выпуск сертифицированной товарной продукции, а также минимизацию финансового

риска, связанного с реализацией конкретного набора проектов. Прн этом чрезвычайно важно выстроить рациональную последовательность действий, направленных на разрешение этой проблемы, выделив задачи, которые можно решить «здесь и сейчас» и перспективные задачи.

Изучение опыта взаимодействия машиностроительных фирм, например, ООО «Уралмаш-МО» с металлургическими предприятиями, показывает, что приоритетным направлением продвижения агломерационного оборудования на ближайшие 5-7 лет является участие в ^ реконструкции существующих предприятий.

Процесс агломерации включает в себя дробление, дозировку компонентов шихты, ее перемешивание, термическую обработку шихты методом спекания на агломерационной машине конвейерного типа и охлаждение готового агломерата.

Эффективность TEG1A, определяется проектными решениями, обеспечивающими его адаптивность к изменениям свойств компонентов агломерационной шихты; качеством изготовления и эксплуатации оборудования, а также эффективностью автоматизированных систем контроля н управления процессом агломерации.

Опыт эксплуатации технологических комплексов производства агломерата показывает, что при существующих схемах усреднения компонентов шихты и способах контроля их характеристик не удается обеспечить требуемую стабильность состава шихтовых компонентов. В этих условиях требования к стабильности характеристик агломерата может быть обеспечено только автоматизированной системой управления.

Большинство аглофабрик России и стран СНГ введено в эксплуатацию более 40 лет назад, они не в состоянии реализовать имеющиеся технологические достижения из-за несоответствия оборудования и систем управления новым шихтовым условиям.

Контролю и управлению процессом агломерации посвящено большое количество работ C.B. Базелевича, А.Г. Астахова, Г.М. Майзель, Н.В. федоровского, ЮА. Фролова, М.А. Цейтлина, Ю.С. Юсфина, Е.Ф. Вегмана, В Л. Коротича, Л.И. Каплуна, В.И. Клейна, Ю.Г. Ярошенко, A.A. Авдеенко, A.B. Малыгина, П.Г. Русакова, - Автоматизации агломерационного производства посвящены работы, выполненные КИА, ВНИИМТ, УГТУ-УПИ, ООО «НПВП «ТОРЭКС», ООО «Уралмаш-МО», «Sumitomo Metal Industries Ltd», «Yawata Nippon Steel», «Kawasaki Steel», «Cobee Steel», департаментом технологии минералов Государственного Южного технологического университета (г. Чангша, КНР). «Anshan Iron and Steel Co».

Обобщение имеющихся в научно-технической литературе данных показывает, что до сих пор не построены математические модели, позволяющие оценить величину технико-экономических потерь в агломерационном и доменном переделах, обусловленных изменениями

качества агломерата и несогласованностью режимов работы ТКПА и доменного цеха.

Кроме того, не исследовано влияние глубины технологических обратных связей, обусловленных наличием возврата и доменного отсева, на спектральные свойства агломерата. Без учета этого влияния не возможно определить характер воздействия нестабильности режима агломерации на величину технико-экономических потерь в доменном переделе, обусловленных динамикой изменения свойств агломерата.

Отсутствуют условия эффективного информационного взаимодействия машиностроительных фирм и металлургических предприятий, направленного на анализ отказов поставленного технологического оборудования и соответствия характеристик оборудования шихтовым условиям, а также требованиям доменного передела.

Не разработаны механизмы информационного взаимодействия между металлургическими и машиностроительными предприятиями, позволяющие формировать инвестиционные программы по реконструкции существующих ТКПА, адекватные, сложившейся технологической ситуации.

На основе аналитического обзора для ООО «Уралмаш-МО» предложено создать электронный полигон, позволяющий машиностроительной инжиниринговой фирме формировать для металлургических предприятий конкурентоспособные предложения по совершенствованию и замене технологического оборудования. В частности, вырабатывать рекомендации по модернизации конкретных позиций агломерационного оборудования, позволяющих увеличить его конкурентоспособность.

Во второй главе рассмотрена математическая модель, связывающая структуру и параметры ТКПА с качеством агломерата.

Процесс агломерации представляет собой управляемую динамическую систему, состояние которой постоянно изменяется из-за случайных колебаний технологических факторов.

Выходные переменные ТКПА, характеризующие качество агломерата, изменяются в узких диапазонах и контролируются дискретно, поэтому модель, прогнозирующая качество агломерата с учетом состояния технологического оборудования, построена в классе линейных разностных уравнений вида:

Ш г-1 ¡-о

где л - момент дискретного времени;

- у-я качественная характеристика агломерата; V, - г-я входная переменная,

* - случайная помеха, имеющая статистические характеристики л*{£(п)} = 0,

т,К- глубина памяти объекта по управлениям и по возмущению; (»(и) - возмущение, обусловленное состоянием оборудования;

(л- параметрическое возмущение, изменяющее коэффициенты передачи по управляющим воздействиям.

Первое слагаемое в уравнении (1) является авторегрессионной (АР) составляющей. Коэффициенты АР-составляющей найдены методом наименьших квадратов (МНК) из уравнения Юла-Уокера при известных значениях автокорреляционных функций качественных характеристик агломерата.

Результаты обследования ТКПА на ОАр «Северсталь» и ММК позволяют отнести процесс производства агломерата к квазистационарным в течение отрезка времени Д/ = — /иЧ, если за этот период дисперсия характеристик агломерата £>„ не превысит заранее заданного значения, следующего из технических условий:

Ц,=Лф( (2)

где М- символ математического ожидания;

/ - заданные характеристики агломерата;

д]- допустимая средняя квадратичная погрешность стабилизации скипового агломерата.

Квазистационарность процесса определяется зависимостью коэффициентов передачи от характеристик управляющих воздействий, а также зависимостью коэффициентов АР-составляющеЙ от параметров технологической обратной связи, обусловленной влиянием горячего и холодного возврата на качество агломерата. В частности, вариации коэффициентов передачи определяются использованием различных видов топлива. Так, в условиях Магнитогорского металлургического комбината (ММК), наиболее калорийным является кокс из-под грохотов доменного цеха. При замене этого вида топлива коксовой мелочью или шламамн необходимо увеличить расход коксика на 20%. При увеличении расхода известняка расход топлива также увеличивается, так как требуется дополнительное тепло на диссоциацию сасо^и мзсо^.

Минимальная погрешность прогнозирования достигается, когда фиксируется момент изменения параметрического возмущения и программно изменяется значения соответствующих коэффициентов передачи.

Идентификация параметров прогнозирующих модели включает в себя следующие комплексы процедур:

• расчет по детерминированным моделям с использованием характеристик шихты значений коэффициентов передачи по управляющим воздействием;

- расчет МНК коэффициентов АР-составляющей;

- расчет по детерминированной модели возмущения, обусловленного изменением во времени состояния оборудования;

• подстройка коэффициентов модели до отклонению фактических значений характеристик качества агломерата от прогнозируемых значений.

Задача идентифнкадня коэффициентов а, ь сводится к решению линейной системы

Г*А*Х+4, (3)

вкоторой у-у^'.А^ПЩ* X -

методом наименьших квадратов:

Х=*[АгА]-1Аг*у. (4)

Применить такую оценку можно лишь в случае, когда матрица ат а является невырожденной. В случае, когда матрица а1 а близка к вырожденной (мультнколлинеарность а), задача определения параметров x становится некорректной.

В работе используются ридж-оценки параметров модели, состоящие в улучшении обусловленности матрицы ата добавкой к ее элементам некоторых' положительных чисел С, называемых параметрами регуляризации. Тогда рндж-оценка вектора параметров будет иметь вид:

хш(ата+ау'а7щу. (5)

Полученные прогнозируемые значения химического состава агломерата используются для расчета значений управляющих воздействий: расходов топлива и флюсов.

Для расчета прогноза закиси железа в агломерате выражение (1) (без учета авторегрессионной составляющей) конкретизируется следующим образом:

FeO.it) = (г) * ДРеОт (г - г^) + * ДС7(* - гс) + Др(0,

_ ' . (б) где РеОа - прогнозируемое значение закиси железа в агломерате; 5>«о.ло_ * РеакЦия закиси железа в агломерате (РеОа) на изменение закиси железа в шихте (РеОя );

- скачкообразное изменение закиси железа в шихте, вызванное, например, переходом с одного штабеля на другой;

Кем.с ' реакция закиси железа в агломерате на изменение углерода в топливе; ' ДС„(/-гс) - скачкообразное изменение углерода в топливе; А<р{()- возмущение, обусловленное изменением состояния оборудования; Тм ,ге -запаздывания по каналам РеОш—РеО„, Л Ст—Р&Оа соответственно; . р - коэффициент, характеризующий качество кокса.

Квазистационарность ТКПА заставляет решать задачу параметрической идентификации прогнозирующей модели по ограниченной выборке. Объем выборки определяем из условий компромисса между необходимостью иметь

численно устойчивые опенки коэффициентов модели и стремлением минимизировать усреднение изменяющегося во времени сигнала.

Кваэистадионарность процесса иллюстрируется трафиком, приведенном на рис. 1.

и® 1 1,0» »^0 ■ ■ МО ■ 0,70 -№¿0 • СКО - г

\ /\ > \

*

< |—СКО РсО агломерат* |

Рис. 1 - График изменения СКО РеО агломерата.

Выполненные в диссертационной работе исследования позволили выделить факторы, оказывающие влияние на структуру и параметры прогнозирующей модели (1) и связанные с наличием технологической обратной связи (рецикла), а также состоянием технологического оборудования, в частности, величины износа поверхности сига грохота в цепи технологической обратной связи. Рецикл и состояние оборудования в цепи технологической обратной связи влияют на спектральную плотность качественных характеристик агломерата, а, следовательно, и на коэффициенты АР-составляющей прогнозирующей модели (1). Для учета состояния оборудования выделяются узлы агрегатов, оказывающих существенное влияние на технологические показателя, учитывается время их установки, режим функционирования и динамика износа под воздействием различных факторов.

Расчет влияния состояния оборудования (на примере влияния износа сит грохотов на эффективность грохочения) выполнен при следующих допущениях:

- траектория движения точек сита линейная, наклоненная к плоскости сита под фиксированным углом;

- нормальная реакция при совместном движении слоя и сита принимается постоянной, равной максимальному ее значению;

- слой движется как твердое тело;

- скорость скольжения слоя по ситу принимается средней за время проскальзывания, при этом величина износа не зависит от направления движения слоя при проскальзывании.

Примеры расчетов приведены на рис.2 и 3.

! * IА ^ * а

пияммм

Ииидид ниичт^

цтипирт [ИМ О* I

| « ГТчлв

ИЩ

Рис. 2 - Характеристики процесса грохочения

ЦД. а^урм^ц^^спр^-' —''; >— О***

!^¿¿ашсл ¿^и.й ш а 19 ау I* I«л ■ аз • 1

.....л— а» ни а

Мод «а 'Ргцяст яИкстаносш гр-ахачензд"

Гивт ^аИШЮЩ!

& м яуЛ. Г" 11,00

"с^нЗ

»¡«♦♦и

| ММ

| 0.»5 1.000 Тою

| 1.01»

'М«

0.137

Рис. 3 - Расчет эффективности грохочения

Эквивалентная схема агломерационной машины (АМ) как объекта с рециклом представлена на рис 4.

Фракция 0-6 мм

Желе-ТОру дни х«стъ шнхты

Флюсы

1 г К X Аглтерацн Дробили Грохот Гротот

енкм —И 1Г1ЮС1МП сортиро»™ —• скипового

ПИЩИК« апкжерягп аглоысрш

Топлдао

Рис. 4 • Схема производства агломерата на ОАО «Северсталь»

Введены обозначения:

X - вектор, характеризующий качество шихты;

У - вектор, характеризующий качество агломерата.

Так, в условиях ОАО «Северсталь», возврат в АГЦ-2 формируется из следующих компонентов:

фракции 10-0 мм, выделяемой на грохотах сортировки агломерата; коллекторной пыли из газовых коллекторов АМ; отсева, выделяемого из агломерата на доменных печах.

Возврат сортируется на две фракции на грохотах «постели», имеющих размер щелей 6-7 мм (грохот ГСТ-62Б). Фракция 0-6 мм поступает на агломерацию, фракция +6 мм образует «постель».

Преобразование спектра в цепи технологической обратной связи определяется наличием в ней процессов грохочения (разделения материала по крупности), являющимися нелинейными преобразователями (НП). НП описываются сепарапяонными характеристиками, которые определяются как отношения масс элементарной фракции + в подрешетном продукте к массе соответствующей элементарной фракции в исходном питании:

<7)

О для ч«!р 0,5 для <} = чр,

I дл

где qр - граничная крупность разделения.

Сспарационкая характеристик» грохота (надрещетный орлаукт)

Франции [мк]

• Т#орвтичФска* ссларашюяни шрискриепта —»«рчгкрнеттачери 1000 ^дсс» работы грохот»

Рис. 5 - Сепарационная характеристика грохота Процесс производства агломерата как объект с рециклом можно представить суммой транспортных ветвей, численные оценки приведены в таблице 1:

где а - степень рециркуляции; п - число транспортных ветвей.

Таблица 1 Численные оценки процесса производства агломерата, представленного суммой транспортных ветвей _. _

л а г0>шш К. г., ыиа

1 одо 30 0,833 25

2 0,20 30 0,138 50

3 0,20 30 ОДО 75

4 ОДО 30 0,003 100

Операции грохочения представляют собой соединение статического нелинейного преобразователя и линейного динамического звена, характеризующегося импульсной переходной функцией »<'. г):

(Ю)

ь

При параллельном проведении нескольких преобразований выражение (10) принимает вид:

(и)

™ч

Для определения характеристик сигнала на выходе звена /■■(*) используем метод статистической линеаризации, основанный на приближении

заданного нелинейного преобразования линейному по критерию равенства двух первых моментов т2, Л.(г) что обеспечивает точное описание нелинейного преобразования в рамках корреляционной теории.

Математическое ожидание тх и корреляционная функция на выходе звена F(x) записываются в виде:

= (12)

I р"х(т)*а2(»), (13)

Пш t

гдв (и>

Рх(т), Л2(г->- корреляционные функции процессов ¿(f) и 2(f) соответственно; и (I)- ортогональные полиномы Эрмита, определяемые соотношением

П

Я„«)=(-1)" * tM-Z2/)' (15)

В третьей главе рассмотрена задача управления развитием ТКПА, направленная на минимизацию прогнозируемых потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата.

Выбор математического аппарата для решения этой задачи определяется следующими факторами.

1 ТКПА подвергаются внешним воздействиям, не имеющих прецедентов в прошлом. Эти воздействия связаны с ужесточением требований к качеству агломерата со стороны доменного передела; ухудшением шихтовых условий, связанным, в частности, с вовлечением в переработку отходов металлургического производства и новых типов руд; износом технологических агрегатов, а также несоответствием оборудования и систем управления процессом агломерации новым шихтовым условиям. Так, в условиях ММК при годовой производительности по агломерату В 2005 г. 10342942 т железосодержащие материалы, составляющие 996,1 кг/т агломерата, складываются на 76.2% из привозных руд, на 14.7% из собственных руд, на 9Л% из отходов металлургического производства.

Отсутствие прецедентов в прошлом препятствует использованию методов статистического прогнозирования развития ПСПА и требует более глубокого осмысления механизмов процессов, позволяющих получить стабильный по качеству агломерат.

2. Потери, обусловленные влиянием нестабильности содержания железа в агломерате на доменный передел, рассчитываются как превышение фактических затрат над базовыми затратами по формуле:

о«)

где С6- базовые затраты при допустимых колебаниях содержания железа в агломерате, например ±0.5%;

С,, Сг, С, - затраты при больших колебаниях содержания железа в агломерате, например, ±1.0%, 12.0%, ±3.0% соответственно;

вероятности распределения содержания железа в агломерате по интервалам ±0.5%, ±1.0%, ±2.0%, ±3.0% соответственно, I =1,2,3,4;

£>,- производительность по агломерату.

Значения затрат рассчитываем, исходя из расхода кокса на производство чугуна 0,442 т/т и стоимости кокса на производство чугуна для условий ММК -3647,6 р/т.

Величина потерь оценивается по результатам имитационного моделирования ТКПА. Повышение среднего квадратичного отклонения (СКО) массовой доли железа в агломерате на 0.1% приводит в условиях ММК к снижению производительности АМ на 1.6% и доменных печей на 0.6%, а также к увеличению удельного массового расхода топлива на производство агломерата на 0.9%, кокса и известняка при производстве чугуна на 0.4 и 0.8% соответственно.

Потери в агломерационном и доменном переделах, обусловленные нестабильностью качества агломерата вычисляются по формуле:

(17)

где ДЛ- потери, обусловленные влиянием нестабильности свойств агломерата на доменный передел;

Пш- потери, обусловленные ухудшением шихтовых условий.

Схема формирования мероприятий, минимизирующих потери, обусловленные нестабильностью качества агломерата, представлена на рис. б.

Зависимость технико-экономических потерь от требований к качеству агломерата со стороны доменного передела для условий ММК описывается зависимостью, приведенной на рис.7.

Потери Пр, возрастают также при фиксированных требованиях со стороны доменного передела и увеличении дисперсий Ре и РеО в агломерате.

Для решения задачи управления развитием ТКПА используем математический аппарат линейных дифференциальных игр сближения-уклонения. Решение задачи стратегического управления возлагается на игрока-союзника, который должен обеспечить (при наличии ресурсных ограничений) в определенный интервал времени переход с одного технологического маршрута производства агломерата на другой, позволяющий снизить удельные затраты ресурсов и удержать системы в целевом множестве £ при наличии фазовых ограничений. Цель второго игрока-противоположна.

Динамическая оптимизационная задача заключается в реализации гарантированного уклонения от запрещенной области, в которой произведенный агломерат не удовлетворяет требованиям доменного передела. Дня этого предлагаемая стратегия управления каждой сложившейся позиции

(г.,х.) сопоставляет физически реализуемое правило обработки будущей траектории, развитие которой и определяет момент переключения г' ¿Г., т.е. момент реализации мероприятия, направленного на уклонение от запрещенной области путем изменения структуры и параметров технологического комплекса.

Рис. б - Укрупненный алгоритм формирования мероприятий, минимизирующих потери, обусловленные нестабильностью качества агломерата

Зависимость технкко-экояомнч ескмх потерь от требований к . качеству агломерата со стороны домевного передела

Потерн на 1т

3680,00 1670,00 3660,00 3650,00 3640,00

-

0^0%

0,40%

020%

Допустимые колебания содержания желем ■ агломерате

Рис. 7 — Зависимость технико-экономических потерь от требований к качеству агломерата состороны доменного передела

При решении задачи управления развитием в определенный дискретный момент времени к формирующего управления С/, заключающееся в переходе в определенный интервал времени с одного маршрута производства агломерата на другой. Полагаем, что второй игрок может формировать только кусочно-постоянные управления, имеющие не более, чем т переключений на интервале управления.

Каждой альтернативе поставлены в соответствие прогнозируемые значения совокупных затрат на производство агломерата.

Рассматриваемые структуры технологического комплекса сопоставляются при фиксированных значениях пронзводительностей по агломерату и заданных значениях коэффициента готовности.

Для вычисления управления в момент времени Г будем использовать только информацию о ходе процесса, полученную до этого момента.

Очевидно, что игрок-союзник должен реализовать две стратегии управления. Первая из стратегий реализуется с использованием переменных, которые не могут изменяться на протяжении определенного периода времени и требуется найти их оптимальные значения с использованием модели инвестиционного комплекса, обеспечивающего производство агломерата новыми фондами. Вторая из стратегий реализуется с использованием режимных параметров, которые можно менять в темпе с процессом и требуется найти оптимальное распределение на множестве их допустимых значений.

К воздействиям, реализуемым первой стратегией, относятся, например:

- совершенствование системы контроля параметров технологического процесса (установка пробоотборников и средств автоматического контроля);

- внедрение автоматической системы управления технологическими процессами участка усреднения концентрата (АСУТП УУК), позволяющей снизить СКО массовой доли железа в агломерате;

- установка охладителя агломерата;

- установка грохота скипового агломерата;

• предварительный подогрев шихты перед спеканием;

- установка горна с плоско пламенными горелками и тл.

К тактическим воздействиям, реализуемым на нижнем иерархическом уровне управления, относятся:

- стабилизация расходов компонентов шихты и их соотношений на УУК;

- изменения в режиме реального времени расходов флюсов и кокса, скорости AM я высоты слоя на ленте AM.

В процессе управления функционированием и развитием должно быть обеспечено:

соответствие параметров технологического оборудования характеристикам материальных потоков;

согласованность пронзвоантельностей окомковательного и спекательного отделений, а также характеристик газоотводяшего тракта (вакуум-камер, коллектора, газоочистного устройства), характеристик спекаемой шихты и производительности нагнетателя; соответствие параметров дробилки прочностным характеристикам аглоспека;

- соответствие характеристик агломерата требованиям доменного передела.

При решении задачи управления функционированием н развитием должна осуществляться координация системы верхнего уровня с системами оперативного управления процессом агломерации и ремонта технологического оборудования.

Первая стратегия реализуется с использованием математического аппарата позиционных дифференциальных игр. Определение параметров стратегии осуществляется следующим образом:

= « + OS/SI. \и\£Оь |v|äi0 ¿о>0, Л(0) = Ло. (18)

Решающее правило второго игрока составляет тройку, зависящую от начальной позиции (f.,П.)\

(19)

где Ч* - позиционная стратегия; m - число коррекций;

закон коррекции, задающий способ обработки реализуемой траектории и назначающий новый момент переключения.

Позиционная стратегия определяется формулой:

= (/.,Я.)еN. (20)

В четвертой главе сформированы требования к информационному и программному обеспечению электронного полигона ТКПА.

Макетный образец электронного полигона ТКПА реализован с использованием системы управления базами данных Microsoft Access 2003.

Электронный полигон включает в себя:

- актуальную базу данных (БД), содержащую технологические схемы ТКПА, реализованные на конкретных предприятиях; характеристики и оценку состояния технологического оборудования;

- правила генерации характеристик компонентов шихты, включающие расчет времени движения материальных потоков в технологическом комплексе;

- БД технико-экономических показателей производства агломерата, включая удельные расходы энергоносителей на производство агломерата и чугуна;

- процедуры расчета статистических характеристик агломерата при различных структурах и параметрах ИСПЛ;

- процедуры имитационного моделирования функционирования ТКПА;

- процедуры вычисления траектории движения системы под влиянием управления противника и союзника, а также оценки качества управления.

Выполнение технических условий на агломерат требует, в общем случае, модификации и развития структуры технологического комплекса, а также диагностики состояния оборудования и организации восстановительного ремонта.

Технология обработки информации для прогнозирования технико-экономических потерь, включает в себя три уровня:

- уровень оперативной обработки запросов;

- уровень оперативной аналитической обработки данных;

- уровень поддержки процессов принятия решений о внедрении мероприятий направленных на уменьшение технико-экономических потерь.

- формирование вариантов реконструкции АМ на конкретных аглофабриках;

- оценку эффективности вариантов реконструкции.

Автоматизированная информационная система выполняет следующие

функции:

- осуществляет оценку вариантов конструкторских решений направленных на снижение технико-экономических потерь и выбор лучших;

- обеспечивает обмен информации между конструкторами и помогает согласовывать групповые решения;

- моделирует принимаемые решения;

- оценивает соответствие принятых конструкторских решений намеченным целям.

Основное требование к системе заключается в том, что она должна быть эффективной при любых возможных изменениях компонентов шихты и вписываться в структуру существующей корпоративной информационной системы.

Верхний уровень автоматизированной информационной системы (АИС) реализован в виде трех архитектурных слоев.

Каждый архитектурный слой реализуется в виде отдельных модулей.

Спой представления выступает в роли интерфейса пользователя. Слой предоставляет услуги по отображению данных, обработке событий пользовательского графического интерфейса, поддержки функций командной строки и инициализации пакетного выполнения вычислений по созданным алгоритмам модели.

Для ММК использована многослойная архитектура программной системы. В качестве системы управления базами данных (СУБД) используется Microsoft Access 2003, слой представления {шеет две реализации - в виде облегченной по функциональности программы оценки и мониторинга технико-экономических потерь для конкретных структур технологического комплекса и свойств шихтовых материалов для ведущих и главных специалистов отдела маркетинга и службы развития. При необходимости возможен сбор информации с внешних серверов, который осуществляется при помощи запланированных в СУБД заданий.

Основные результаты

В диссертации* на основании выполненных автором исследований получено новое решение актуальной научно-практической задачи минимизации технико-экономических потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, отличающееся от известных процедурой оценки с использованием имитационной модели эффективности конкретного мероприятия, направленного на снижение потерь, и рационального периода реализации этого мероприятия.

1. Анализ современного состояния проблемы прогнозирования технико-экономических потерь в агломерационном и доменном переделах показывает, что существует исторически сложившееся противоречие между агломерационным и доменным переделами, обусловленное уменьшением доли агломерационных руд в доменной шихте и соответствующим ростом доли агломерата. Разрешение этого противоречия требует управления развитием технологических комплексов производства агломерата с использованием математических моделей, позволяющих прогнозировать потери в агломерационном и доменном переделах, обусловленные нестабильностью качества агломерата.

2. Модель прогноза качества агломерата построена с использованием уравнений материального баланса, учитывающих потери массы шихты в процессе спекания за счет разложения гидратов и карбонатов, выгорания углерода и серы, а также изменения массы шихты за счет протекания процессов восстановления • окисления оксидов железа при спекании. Кроме того, модель учитывает спектральную плотность случайной составляющей качества агломерата, состояние технологического оборудования и наличие нелинейных преобразователей, описывающих операции 1рохочення горячего и холодного возврата.

3. Разработана адаптивная модель прогноза изменения потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, и оценки эффективности конкретных мероприятий, направленных на минимизацию этих потерь.

Адаптация модели к условиям конкретной фабрики производится с учетом технологической схемы производства агломерата; характеристик входных материальных потоков, содержащих тренды, обусловленные изменениями характеристик агломерационной шихты и состояния оборудования; регламента технологического контроля и работы оборудования, в частности, перехода с одного усреднительного штабеля на другой.

4. С позиций управления развитием ТКПА рассматривается как система с переменной структурой, что определяет использование математического аппарата позиционных дифференциальных игр. Решающее правило игрока-союзника характеризуется позиционной стратегией, числом коррекций траектории и законом коррекции, задающим способ обработки реализуемой траектории и назначающий новый момент переключения.

Стратегия, реализуемая на нижнем иерархическом уровне, сводится к расчету текущих значений управляющих воздействий из условия получения минимума ожидаемых будущих потерь на заданном промежутке времени.

5. Разработан и внедрен макетный образец электронного полигона, позволяющего машиностроительной инжиниринговой фирме формировать для металлургических предприятий конкурентоспособные предложения по совершенствованию и замене поставляемого технологического оборудования.

Основные положения . диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, входящих в перечень ВАК:

1. Основин A.B. Оценка уровня конкурентоспособности агломерационного оборудования путем сопоставления цены продукции и показателей, определяющих потребительский эффект // Вестник УТТУ-УПИ. На передовых рубежах науки и инженерного творчества: труды третьей Международной научно-практической конференции. РУО АНН / под. ред. д-ра техн. наук, проф.

B.Г. Лисиенко. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УТТУ-УПИ, 2004. - № 15(45). ч.2. -

C. 39-42

2. Зобнин Б.Б., Доронин Д.Н-, Основин A.B. Прогнозирование влияния состояния агломерационного оборудования на показатели технологического процесса // Сталь. - 2006. - № 8. • С. 25-27

Статьи, опубликованные в научных сборниках и материалах конференций

1. Основин A.B. Прогнозирование технологических показателей с учетом модели износа машиностроительного оборудования // Материалы Уральской горнопромышленной декады 4-14 апреля 2005 года: Раздел Компьютерные и информационные технологии f отв. за выпуск д.т.н. профессор Н.Г. Вали ев. -Екатеринбург: Уральская государственная горно-геологическая академия, 2005. -С. 242 - 243

2. Зобнин A.B., Осиовин A3. Интеграция информация, поддерживающей сопровождение машиностроительного оборудования // Нетрадиционные технологии н оборудование для разработки сложно-структурных МПИ: сборник докладов П1 Международной научно-технической конференции. Чтения памяти В.Р. Кубачека. - Екатеринбург: Уральская государственная горно-геологическая академия, 2005. - С. 197-200

3. Зобнин Б.Б., Основин A.B. Формирование дискретного множества состояний комплекса технологических агрегатов при разработке автоматизированных информационных систем, (на примере агломерационной машины) // Научные труды Международной научно-практической конференции «Связь-Лром 2006» в рамках Ш Евро-Азиатского форума «СВЯЗЬ-ПРОМЭКСПО 2006». - Екатеринбург: ЗАО «Компания Реал-Медиа», 2006. - С. 216-219

4. Зобнин Б.Б., Основин A3. Разработка автоматизированных систем управления процесоом агломерации с формированием дискретного множества состояний комплекса технологических агрегатов // Совершенствование методов поиска и разведки, технологий добычи и переработки полезных ископаемых: сборник научных трудов Всероссийской научно-технической конференции. -Красноярск: Государственный университет цветных металлов и золота КРО НС «Интеграция», 2006. - С. 123-126

5. Основин A.B. Повышение конкурентоспособности агломерационного оборудования за счет организации его эффективной эксплуатации // Материалы Уральской горнопромышленной декады 3-13 апреля 2006 года: Раздел Новые технологии и эксплуатация горного оборудования/ отв. за выпуск д.т.н. профессор Н.Г. Валиев. — Екатеринбург: Уральская государственная горногеологическая академия, 2006. - С. 148

6. Зобнин Б.Б., Основин A.B. Определение эффективности грохочения грохота горячего агломерата с учетом износа поверхности сит // Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности. Сборник докладов и целевой номер журнала Горное оборудование и электромеханника по материалам IV международной научно-технической конференции. Чтения памяти В.Р. Кубачека. - Екатеринбург: Уральская государственная горно-геологическая академия, 2006. - С. 147-149

7. Основин A.B. Прогнозирование гранулометрического состава агломерата, поступающего в домну // Автоматизация технологических и производственных процессов в металлургии. Сборник научных трудов, посвященный 10-летию РУО АИН РФ. - Магнитогорск: МП У им. Г.И. Носова, 2006. - С. 86-88

Подписано в печать 12.10.2006 Формат 60x80 1/16 Бумага писчая Печать на ризографе Печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ/уи_

Отпечатано в лаборатории множительной техники УГГУ 620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30 Уральский государственный горный университет

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМНОЙ СИТУАЦИИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.И

1.1 Проблема управления функционированием и развитием агломерационного производства.

1.2 Аналитический обзор путей разрешения проблем управления функционированием и развитием технологических комплексов производства агломерата.

1.3 Выводы и задачи исследований.

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, СВЯЗЫВАЮЩАЯ СТРУКТУРУ И ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА С КАЧЕСТВОМ АГЛОМЕРАТА.

2.1 Концепция построения модели, прогнозирующей качество агломерата.

2.2 Прогнозирование технологических показателей с учетом износа оборудования.

2.3 Влияние нелинейных преобразований на спектр колебаний химического состава агломерата.

2.4 Выводы.

3. МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЕМ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ПРОИЗВОДСТВА АГЛОМЕРАТА.

3.1 Концепция управления развитием ТКПА.

3.2 Адаптация модели ТКПА к условиям конкретного предприятия.

3.3 Алгоритмы управления функционированием и развитием ТКПА.

3.4 Выводы.

4 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ.

4.1 Архитектура системы прогнозирования технико-экономических потерь.

4.2 Проектирование базы данных.

4.3 Оценка экономического эффекта внедрения системы управления функционированием ТКПА.

4.4 Выводы.

Актуальность работы. Вопрос развития техники и технологии агломерации для России является особенно актуальным потому, что отечественные предприятия в настоящее время имеют 63 агломерационные машины с общей площадью спекания 6700 кв.м и производственной мощностью (при 70% концентрата в железорудной части шихты) 62,5 млн.т агломерата в год.

Агломерационный процесс наиболее эффективен при получении офлюсованного (высокоосновного) агломерата из шихты с высокой газопроницаемостью на базе богатых по железу гематитовых руд с низким содержанием кремнезема.

Большинство агломерационных фабрик России и стран СНГ находятся в неудовлетворительном состоянии с точки зрения требований, предъявляемых в промышленно развитых странах к агломерационному процессу.

Агломерационные фабрики характеризуются:

- крайней изношенностью основных фондов;

- противоречием между свойствами шихты, значительную долю которых составляют концентраты, и технологиями, разработанными более сорока лет назад для агломерации рудной мелочи;

- несоответствием свойств агломерата требованиям доменного передела;

- большими расходами энергоносителей на производство агломерата;

- ухудшением качества твердого топлива;

- отсутствием современных автоматизированных систем управления и, следовательно, недостаточной оперативностью в принятии решений по управлению технологическим процессом;

- тяжелыми условиями труда обслуживающего персонала и т.д.

Строительство новых агломерационных фабрик требует больших инвестиций, часто превышающих возможности металлургических предприятий.

В связи с этим актуальной является задача построения математической модели, позволяющей минимизировать прогнозируемые технико-экономические потери при производстве агломерата.

Объект исследования. Технологический комплекс производства агломерата (ТКПА) с позиции математического моделирования его функционирования и развития.

Предмет исследования. Алгоритмы моделирования технико-экономических потерь, возникающих в процессе эксплуатации технологического комплекса производства агломерата.

Идея работы. Построение математической модели функционирования и развития технологического комплекса производства агломерата, позволяющей минимизировать прогнозируемые технико-экономические потери, обусловленные нестабильностью характеристик агломерата.

Цели и задачи исследования. Снижение технико-экономических потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, путем использования созданной математической модели.

Исходя из цели работы, были поставлены и решены следующие задачи:

- разработана концепция построения комплекса математических моделей, позволяющих в темпе с процессом прогнозировать качество агломерата с учетом шихтовых условий и состояния технологического оборудования, а также на низких частотах прогнозировать потери в доменном переделе, обусловленные нестабильностью качества агломерата;

- исследована зависимость качества агломерата от структуры и параметров ТКПА, а также от состояния технологического оборудования с учетом наличия нелинейных преобразователей в цепи технологической обратной связи;

- разработан алгоритм управления развитием ТКПА как конфликтно-управляемой системы, в которой роль игрока-противника играет совокупность трех факторов: изменения качества компонентов шихты, состояния технологического оборудования и требований доменного передела, определяющих конфигурацию целевого множества; разработан макет электронного полигона, позволяющего машиностроительной инжиниринговой фирме формировать для металлургических предприятий конкурентоспособные предложения по совершенствованию и замене поставляемого технологического оборудования.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы вычислительного эксперимента, математической статистики, методы системного анализа, объектно-ориентированного анализа и проектирования, математического моделирования.

Основные научные результаты и положения, выносимые на защиту, заключаются в следующем.

1. Предложена концепция построения модели, прогнозирующей качество агломерата с учетом ограничений, определяемых уравнениями материального и теплового балансов процесса агломерации, шихтовых условий, наличия цепи технологической обратной связи, содержащей нелинейные преобразователи и влияющей на спектральные характеристики процесса, а также состояния оборудования.

Уравнения материального баланса учитывают потери массы шихты в процессе спекания за счет разложения гидратов и карбонатов, выгорания углерода и серы, а также изменения массы шихты за счет протекания процессов восстановления - окисления оксидов железа при спекании.

2. Предложена концепция управления развитием ТКПА, направленная на минимизацию потерь в агломерационном и доменном переделах, обусловленных нестабильностью качества агломерата.

3. Выполнена формализация задачи управления развитием ТКПА как конфликтно-управляемой системы, в которой роль игрока-противника играет совокупность трех факторов: изменения качества компонентов шихты, состояния технологического оборудования и требований доменного передела, определяющих конфигурацию целевого множества. Разработан алгоритм формирования мероприятий, минимизирующих потери, обусловленные нестабильностью качества агломерата.

4. Разработан макетный образец электронного полигона, позволяющего машиностроительной инжиниринговой фирме формировать для металлургических предприятий конкурентоспособные предложения по совершенствованию и замене поставляемого технологического оборудования.

Достоверность полученных результатов. Достоверность результатов обеспечивается использованием аппарата системного анализа, математического программирования и оптимизации, численных методов, балансовых соотношений, математической статистики, сопоставлением результатов моделирования и экспериментальных данных, сопоставлением полученных результатов с известными результатами, содержащимися в научной и справочной литературе, а также успешным промышленным внедрением выполненных разработок.

Научная новизна. Научная новизна работы состоит в следующем.

1. Прогноз качества агломерата строится с использованием адаптивной комбинированной модели «передаточная функция-шум», приспосабливающейся к изменению шихтовых условий, состоянию оборудования, а также к изменениям качества твердого топлива и флюсов.

2. Разработана стратегия минимизации технико-экономических потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, отличающаяся процедурой оценки с использованием имитационной модели эффективности конкретного мероприятия, направленного на снижение потерь, и рационального периода реализации этого мероприятия.

3. Вид и время реализации мероприятий, направленных на снижение прогнозируемых потерь, обусловленных нестабильностью качества агломерата, определяются путем решения задачи, использующей математический аппарат конфликтно-управляемых систем.

4. Оценка спектра колебаний качественных характеристик агломерата получена путем представления агломерационной машины, охваченной технологической обратной связью, суммой параллельных ветвей, каждая из которых содержит нелинейный преобразователь, соответствующий разделительной операции, причем параметры нелинейного преобразователя зависят от состояния грохотов.

Практическая ценность работы. Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что разработанное алгоритмическое и программное обеспечение позволяет прогнозировать технико-экономические потери с использованием математических моделей преобразования закономерных и случайных составляющих характеристик агломерационной шихты и предупреждать их возникновение путем реализации стратегии управления функционированием и развитием АМ в конкретных производственных условиях.

Личный вклад автора состоит в разработке и исследовании модели прогнозирования технико-экономических потерь в процессе агломерации с использованием информации о свойствах компонентов шихты и состоянии технологического оборудования, а также в разработке информационного и алгоритмического обеспечения системы.

Внедрение результатов. Результаты диссертационной работы в форме макета электронного полигона ТКПА внедрены на предприятии «Уралмаш-Металлургическое оборудование». Материалы диссертации включены в учебные курсы для студентов специальности

Автоматизированные системы обработки информации и управления» направления 654600 - «Информатика и вычислительная техника» Уральского государственного горного университета г. Екатеринбург.

Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международной конференции «Ремонт и техническое обслуживание металлургического оборудования» (г. Москва, 2005), на Ш-ей Международной научно-практической конференции РУО АИН «На передовых рубежах науки и инженерного творчества» (г. Екатеринбург, 2005), на Ш-ей Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В.Р. Кубачека» «Нетрадиционные технологии и оборудование для разработки сложно структурных МПИ» (Екатеринбург, 2005), на Всероссийской научно-технической конференции «Совершенствование методов поиска и разведки, технологий добычи и переработки полезных ископаемых» (г. Красноярск, 2006), на 1У-ой Международной научно-технической конференции «Чтения памяти В.Р. Кубачека» - Технологическое оборудование для горной и нефтегазовой промышленности «Горное оборудование и электромеханника» (Екатеринбург, 2006), на Международной научно-практической конференции «СВЯЗЬ-ПРОМ 2006» в в рамках Ш-го евро-азиатского форума «СВЯЗЬ-ПРОМЭКСПО 2006» (г. Екатеринбург, 2006), на технических советах горно-обогатительного производства ОАО «ММК» (г. Магнитогорск) и ООО «Уралмаш -Машиностроительное оборудование».

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ.

Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 174 страницах машинописного текста, включая 35 рисунков, 5 таблиц, и состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 112 источников отечественных и зарубежных авторов, пяти приложений.

2. Бандурин А. Управление качеством http://www.klubok.net. Исследование и выбор рациональных нараметров тяжелых шихты: Отчет но научно-исследовательской [Electronic Resource]. грохотов с неоднородным вибрационным полем для калибровки рудной части металлургической -123 с.

3. Вютрих Х.А., Филлип А.Ф. Виртуализация как возможный путь развития управления Проблемы теории и нрактики управления. 2000. 6. http://www.osp.m. [Electronic Resource]. 5. 6. 7. 80-83 8. и Анализ обогатительных фабрик ВАЦ с позиций стратегической оптимизации управления рудоподготовительным Волков Д. Победители Формулы Открытые системы. 2

4. Захарченко В.И. Проблемы украинского станкостроения на Кононенко И. Метод экспресс-анализа уровня 2 12. http://www.osp.ru. [Electronic Resource]. Г российском рынке Экономика Украины. 1994. №9. 99-101 конкурентоспособности продукции Экономика Украины. 1998. №2. работе. Батуров Е.Г., Бренер Л.Ю. и др. Днепропетровск: ДМетИ, 1

5. Братухин А.Г., Давыдов Ю.В., Елисеев Ю.С. CALS (Continuous and Life Cycle Support) непрерывная информационная ноддержка жизненного цикла изделия http://www.osp.ru. [Electronic тактической комплексом: Отчет по научно-исследовательской работе. Куркин В.М., Зобнин Б.Б. и др. Санкт-Петербург: ОАО "Высокогорский ГОК", 2002. 131с.

6. Сырье для черной металлургии. Т.

7. Сырьевая база и производство окусковонного сырья (сырье, технологии, оборудование): Справочное издание в 2-х томах Ладыгичев Машиностроение-1, 2001. 896 с. М.Г. и др. М.: 135

8. Левин А., Судов Е. CALS сопровождение жизненного цикла [Electronic Открытые системы. 2001. 12. http://www.osp.m. Агломерация. Высокоэкономичная технология, надежное и высокопроизводительное оборудование: Тезисы докладов международной научно-практической конференции (4.04.2001-6.04.2001). Екатеринбург: ОАО «Уралмаш», 2001. 63 с. 12.

9. Способ управления магнитного обогащения железных руд Зобнин Б.Б., Богданова И.П., Казаков Ю.М. (СССР) 4016997/ 22-03 Заявл. 19.11.

10. Опубл. 07.11.87. Бюл. 41. 20

11. Дробление, обогащение сырья, производство агломерата и дунита в Лебяжинском аглоцехе. Технологическая обожженного инструкция ТИ 592-3 -95. Н.Тагил, 1995. 82 с. 19. решений Зобнин Б.Б., Боровков В.А., на основе анализа Головырин С. Принятие в горном технологических ситуаций производстве Компьютерные технологии в горном деле. Екатеринбург: УГГГА, 1996. 122-125 136

12. Зобнин Б.Б., Нестеров Г.С. Математическое обогатительных Производство фабрик Автоматизация агломерата. Технология, обеснечение технологических оборудование, процессов на горнорудных предприятиях. М.: Недра, 1984. 157-162 автоматизация Жилкин В.П., Доронин Д.Н.: под общей редакцией Г.А. Шалаева. Екатеринбург: Уральский центр HP и рекламы, 2004. 292 с. 22.

13. Волков Ю.Н., Шпарбер Л.Я., Гусаров А.К. Технологнелинейных доменщик. М.: Металлургия, 1986. 263 с. Первозванский А.А. Случайные процессы в автоматических системах,

14. Коннолли Т., М.: Государственное издательство физикоБегг К. Базы данных. Нроектирование, математической литературы, 1962. 352 с. реализация и сопровождение. Теория и практика. М.: Вильяме, 2003. 3е изд. 1440 с. ISBN 5-8459-0527-3.

15. Доменное производство: Справочное издание. В 2-х томах. Т

16. Подготовка руд и доменный процесс Под ред. Вегмана Е.Ф. М.:Металлургия, 1983. 208 с. 32. процессом Hamada Katsushige. Прогрессивная АСУТП агломерационным Hamada Katsushige, Murai Tatsunori, Jyoko Tadatsugu, Nakamura Yuji, Morioki Keiji Сумитомо киндзоку Sumitomo Metals. 1992. 1 С 151-160

17. Iwada Kunihiro. Применение экспертной системы на аглофабрике 3 в Тобата Iwada Kunihiro Дзайре то пуросэсу Curr. Adv. Mater, and Proc. 1

18. Jvfel. С 123 34. Г.С. Викулов, A.E. Вилков, Ю.А. Кабанов, П.Л. Татаркин Производство агломерата заданного химического состава Металлург. 2002. 6. 47-49 138

19. Matsuda Kouichi. Моделирование системы контроля в процессе спекания на основе теории сетей и нечетких множеств Matsuda Kouichi, Tamura Naoki, Nose Kazuo, Noda Takashi, Okata Tashihito, Osuzu Katsuji// Tetsu to Nagane J. Iron and Steel Inst. Jap. 1992. №7. C. 1045-1052

20. Экспертная система управления химическим составом агломерата, основанная на применении адаптивного прогноза. Expert system for sinter chemical composition control based on adaptive prediction/ Fan Xiaohui, Wang Haidong, Chen Jin, Huang Tianzheng, Yang Shinong, Wang Yueli, Zheng Tianzhong Trans. Nonferrous Metals Soc. China. 1996. №1. С 47-50

21. Oprescu I. Researches concerning the mathematical modeling of iron ore agglomeration process. Part. II Particularization of the model and complex installation control. [Text] Oprescu I., Vircolacu I., Mirea V., Palade A., Cosor E. Polytechn. Inst. Bucharest. 1991. 1-2 С 121-128

22. Колесов Ю.Б. Сениченков Ю.Б. Визуальное моделирование сложных динамических систем. СПб.: Мир и семья и Интерлайн, 2

23. Шанот М. Интеллектуальный анализ данных в системах принятия решений Открытые системы. 2001. Ш

24. Пасько В.Т. ACCESS ХР для пользователя. Киев: BHV, 2

25. Праг К., Ирвин М. Access 2

26. Библия нользователя. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001. 1040 с. 32 с. краткого снравочника: ил. Иарал. тит. англ. 48.

27. Агломерационное и обжиговое оборудование. Отраслевой Малыгин, А.В. Актуальные задачи развития агломерационного и высоконроизводительное оборудование: Материалы каталог 18-1-86. М.: Мин. тяж. и транс, мат., 1986. 396 с. производства в России Агломерация. Высокоэкономичная технология, международной научно-практической конференции. Екатеринбург, 2001.

28. Автоматизированные сырья и системы домепным управления переделом подготовкой под ред. металлургического Шумилова К.А. М Металлургия, 1979. -184 с. 140

29. Лисиенко, В.Г. Принцины построения трехуровневых АСУ ТП объектов с распределенными параметрами на примере АСУ нагревом металлом: Учебное пособие. Екатеринбург: УГТУ, 1999. 73 с. ISBN 5230-06544-3. 59. -240 с. 60. 61. 0017-1. 62.

30. Райордан Р. Основы реляционных баз данных. М. Русская Коннолли Т., Бегг, К. Базы данных. Проектирование, [3-е изд.]. М.: редакция, 2001. 384 с. ISBN 5-7502-0150-3. реализация и сопровождение. Теория и практика. Вильяме, 2003. 1440 с. ISBN 5-8459-0527-3. 64.

31. Татаркин Б.Н., Вилков А.Е., Кабанов Ю.А. и др. Влияние на показатели аглопроцесса и качество крупности дробления руд 74. агломерата. //М.: Бюллетень «Черная металлургия». 2005. -№9. 19-21 Кучин В.Ю. Аналитическая записка. Анализ показателей качества и затрат производства агломерата в первом полугодии 2003 года относительно 2002 года. Череновец, ОАО «Северсталь», 2003. 52 с. 75.

32. Русаков Н.Г., Русанов Н.Ф., Морозов В.Г.// Изв. Вузов. Черная Техническое задание №50081 Реконструкция грохота ГСТ-81 производства. Череповец: ОАО «Северсталь», металлургия. -1985. №6. 15-19 агломерационного

33. Агломерационное производство, АГЦ-3, 2003. 42 с. Куркин В.М., Зобнин Б.Б. и др. Отчет по НИР. Анализ обогатительных фабрик ВАЦ с позиций стратегической и тактической оптимизации управления рудоподготовительным комплексом. СНб.: ОАО "Высокогорский ГОК", 2002. 174 с.

34. Ладыгичев сырья М.Г. и др. Сырье для черной (сырье, технологии, металлургии: М.: Справочное издание: В 2-х т. Т.

35. Сырьевая база и производство окусковонного оборудование). Машиностроение-1, 2001. 896 с. 142

36. Левин А., Судов Е., CALS сопровождение жизненного цикла Открытые системы. 2001. 3. http://www.ops.ru [Electronic Металлургия чугуна Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев Спирин Н.А., Швыдкий B.C., Лобанов В.И., Лавров В.В. А.Н., Юсфин Ю.С. М.: Академкнига, 2004. -774 с. Введение

37. Дынкин Е.Б., Юшкевич А.А. Управляемые марковские процессы и их приложения. М.: Наука, 1975. 335 с. Зобнин Б.Б., Морина СИ. Об одной задаче управления с ограничением на число переключений Известия Академии наук. Теория и системы управления. 2000. JV22. 72-77

38. Малыгин А.В. О методе технологического анализа физических свойств агломерата. Екатеринбург: Институт метрологии. Уро РАИ, 2001. 78 с. 85. аглоспеков 86.

39. Малыгин при А.В., Шумаков И.С. Динамика Изв. разругпения Черная механической обработке. Вузов. металлургия. -1997. №9. 9-12 Калиткин И.И. Численные методы. М.: Иаука, 1978. 512 с. Киреев В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. Издание второе исправленное и дополненное. М.: Химия, 1975. 537 с. 88.

40. Идентификация и оптимизация нелинейных стохастических Доронин Д.Н. Развитие стратегии совершенствования систем. М.: Энергия, 1976. 240 с. агломерационного оборудования: Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени кандидата технических наук. Екатеринбург, 2005. 63 с. 90. 91. www.tst-spb.ru [Electronic Resource]. Клейн В.И., Майзель Г.М., Ярошенко Ю.Г., Авдеенко А.В. Теплотехнические методы анализа агломерационного процесса. Иод 143

41. Теория и практика автоматизации агломерациониого производства: сборник научных статей под ред. Н.Ф. Федоровского. Киев, 1971.-265 с. 93. 94. 95. -400 с.

42. Каплун, Л.И. Анализ процессов формирования агломерата и технологии его производства: Автореферат совершенствование 4 9 с.

43. Зобнин Б.Б. Синтез управляемого технологического комплекса магнитного обогащения железных руд. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук: 05.13.

44. Свердловск, 1987. 301 с. 98. 99. 374 с.

45. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебное пособие для вузов. Изд. 6-е, стер. М.: Высшая школа, 1998. 479 с. ISBN 5-06-003464-Х

46. Компьютер и задачи выбора Автор предил. Ю.И. Журавлев. М.: Паука, 1989. 208 с. ISBN 5-02-007152-8.

47. Сурин А.А. Разработка АСУТП стабилизации химического состава агломерата: Диссертация па соискание ученой степени кандидата технических наук 05.13.

48. Екатеринбург, 2005. 165 с. Рей У. Методы управления технологическими процессами. М.: http:/www.math.ru [Electronic Resource]. Мир, 1997.-368 с.

49. Полак Э. Численные методы онтимизации. М.: Мир, 1

50. Вегман, Е.Ф., Деткова, Т.В., Дубе Ндабезинхле Изв. вуз. Базилевич, СВ., Вегман Е.Ф. Агломерация. М.: Металлургия, Коротич, В.И., Фролов, Ю.А., Бездежский, Г.Н. Агломерация Черная металлургия. -1992. №1. 8-12 1967.-368 с. рудных материалов. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2003. диссертации доктора технических наук: 05.16.

51. Екатеринбург, 2000. 144

53. Прием, усреднение и выдача железорудного сырья и извести на участке усреднения концентратов аглоцеха: Технологическая инструкция ТИ 101-ГОП-4-

54. Магнитогорск, 1999. 89 с.

55. Попков Ю.С., Киселев О.П., Петров Н.П., Шмульян В.Л. Идентификация и оптимизация нелинейных стохастических систем. М.: Энергия, 1976. 404 с.

57. Спекание офлюсованного агломерата на аглофабрике N4 ГОП: Технологическая инструкция ТП 101-ГОП-10-2

58. Магнитогорск, 2005. 129 с.

59. Зобнин Б.Б., Куркин В.М., Боровков В.А., Головырин С. Устройство №3.

60. Гроп Д. Методы идентификации систем. М.: Мир, 1979. 301с.

61. Красовский П.Н., Субботин А.И. Позиционные дифференциальные игры. М.: Паука, 1974. 456 с. автоматического унравления процессом агломерации. Патент на изобретение N2222614 МПК С22 В 1/16, опубл. 27.01.04, бюл. Ю.П., Шпарбер Л.Я., Гусаров А.К. Техпологдоменщик. Справочное и методическое руководство. М.: Металлургия, 145