автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Повышение надежности электрического плавильно-литейного агрегата для алюминия

004698171

На правах рукописи

ХРИСТИНИН АЛЕКСЕЙ РОМАНОВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПЛАВИЛЬНО - ЛИТЕЙНОГО АГРЕГАТА ДЛЯ АЛЮМИНИЯ

Специальность 05.09.03 - «Электротехнические комплексы и системы»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 6 СЕН 2010

Красноярск - 2010

004608171

Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Сибирский федеральный университет», г. Красноярск

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Христинич Роман Мирославович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Громыко Александр Иванович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Новосибирский государственный

технический университет» (г. Новосибирск)

Защита состоится 01 октября 2010г. в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.06 при ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Ак. Киренского, 26, ауд. УЛК-115.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федерального университета по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26, ауд. Г274.

Автореферат разослан 30 августа 2010г.

кандидат технических наук, доцент Жуков Сергей Павлович

Ученый секретарь диссертационного совета

Актуальность работы. Стратегией развития отечественных электротехнических комплексов плавилъно - литейных производств алюминиевой промышленности является увеличение выпуска алюминиевых сплавов. Электрический плавильно - литейный агрегат (ЭПЛА) для алюминия является основным комплексным устройством для производства алюминиевых полуфабрикатов, которые используются в дальнейшем переделе для получения высококачественной продукции.

ЭПЛА относится к опасным производственным объектам и для его эксплуатации требуется получение разрешения на применение «Ростехнадзора» Российской Федерации. В связи с этим к нему предъявляются особые требования по надежности, исключающие аварийные ситуации. Надежность такого оборудования определяется следующими свойствами: вероятность безотказной работы, технический ресурс оборудования и его элементов, ремонтопригодность оборудования.

Повышение надежности, эффективности работы и продолжительности сроков эксплуатации ЭПЛА снижает затраты на ремонты и во много раз уменьшает экономические потери от простоя оборудования. Выяснение и устранение причин потери способности отдельных узлов и систем ЭПЛА в целом выполнять заданные технологические функции является важной задачей в решении проблемы повышении надежности и эффективности оборудования.

Основные положения диссертационной работы разрабатывались в рамках проекта №2.1.2/3995 "Развитие теоретических основ технологии приготовления высококачественных алюминиевых сплавов посредством воздействия на расплав сильным электромагнитным полем" аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (2009-2010 годы)», подраздел 2.1.2 «Проведение фундаментальных исследований в области технических наук».

Вопросам надежного функционирования и эффективной эксплуатации ЭПЛА посвящены работы А. Д Свенчанского, А. П. Альтгаузена, В. М. Гребеника, В. И. Гриневича и других ученых. Большой вклад в исследование эффективного функционирования ЭПЛА внесли В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, А. А. Темеров, П. А. Хоменков, Е. А. Павлов. Известные работы не содержат готовых методик, позволяющих учесть комплексное влияние функционально не связанных параметров во времени на надежное функционирование ЭПЛА.

Таким образом, обеспечение надежного и эффективного функционирования ЭПЛА при эксплуатации, оценка надежности на стадии проектирования и разработка методики расчета его надежности являются актуальными задачами.

Цель диссертационной работы - исследование работоспособности, прогнозирование состояния, создание математической модели надежности, учитывающей взаимосвязи электрических, геометрических, технологических особенностей узлов и систем и разработка технических решений для

повышения эффективности работы электрического плавильно - литейного агрегата.

Объект исследования - электрический плавильно - литейный агрегат для получения алюминиевых сплавов.

Предмет исследования - надежность и эффективность электрического плавильно - литейного агрегата.

Задачи исследования:

1. Провести анализ конструктивных особенностей, современных методов и способов диагностики электрического плавильно - литейного агрегата для алюминия и исследовать факторы, влияющие на работоспособность узлов и систем ЭГТЛА для алюминия.

2. Построить математическую модель надежности узлов и систем ЭПЛА, учитывающую взаимосвязи его электрических, геометрических, технологических особенностей на различных этапах его жизненного цикла.

3. Создать алгоритмы, программы и методику диагностики и прогнозирования надежности ЭПЛА для алюминия.

4. Разработать практические рекомендации по повышению надежности и эффективности ЭПЛА.

Методы исследования. Поставленные задачи решены современными методами вычислительной математики с использованием методов теории электромагнитного, теплового и гидродинамического полей, математической статистики, нейросетевого моделирования, методов параметрической оптимизации, методов электротехники и теплотехники. При разработке математических моделей и программ использован алгоритмический язык FORTRAN 90, пакеты программ ANSYS Multiphisics и ANSYS CFX.

Результаты, выносимые на защиту:

1. Научно обоснованная новая конструкция электрического миксера сопротивления повышенной надежности и эффективности с расположением нагревателей в футеровке подины ванны миксера, обеспечивающая выравнивание температуры по объему расплава на основе прямой теплопередачи.

2. Математическая модель и методика прогнозирования показателей надежности - средней наработки до отказа, вероятности безотказной работы, интенсивности отказов электрического плавильно -литейного агрегата, учитывающая комплексное взаимодействие электрических, геометрических и технологических особенностей его узлов и систем на различных этапах жизненного цикла.

3. Электромагнитный перемешиватель жидкой сердцевины непрерывно литых цилиндрических алюминиевых слитков, обеспечивающий интенсификацию тепломассообменных процессов в слитке при его кристаллизации.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Впервые предложена математическая модель надежности электрического плавильно - литейного агрегата, позволяющая одновременно

учитывать взаимосвязи электрических, геометрических и технологических параметров.

2. Установлены зависимости энергетической эффективности электрического плавильно - литейного агрегата для алюминия от надежности его узлов в различных режимах работы.

3. Выявлены нелинейные зависимости распределения магнитной индукции, электромагнитных сил и скоростей в рабочем теле - жидкой сердцевине алюминиевого непрерывно литого цилиндрического слитка от частоты питающего напряжения электромагнитного перемешивателя.

4. Предложены и формализованы показатели надежности - средняя наработка до отказа, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, позволяющие оценить жизненный цикл узлов электрического плавильно - литейного агрегата для алюминия.

Значение для теории. Развиты теоретические основы надежности, учитывающие комплексное влияние технических и технологических параметров на эффективное функционирование электрического плавильно -литейного агрегата для алюминия на различных этапах его жизненного цикла.

Практическая значимость работы:

1. Разработана новая конструкция электрического миксера сопротивления повышенной надежности с расположением нагревателей в футеровке подины ванны миксера, обеспечивающая выравнивание температуры по объему расплава на основе прямой теплопередачи.

2. Создан программный комплекс «Энергопро-Надежность» для анализа состояния, диагностики и прогнозирования надежности электрического плавильно - литейного агрегата, позволяющий предсказать жизненный цикл его узлов.

3. Обоснованы практические рекомендации по повышению надежности электрического плавильно - литейного агрегата, что позволяет перейти к текущей функциональной диагностике и уменьшить количество и продолжительность плановых предупредительных ремонтов.

4. Разработан электромагнитный перемешиватель жидкой сердцевины непрерывно литой цилиндрической алюминиевой заготовки, обеспечивающий эффективное перемешивание слоев жидкой фазы расплава слитка.

Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным совпадением расчетных результатов с экспериментальными данными, полученными на физической модели и действующем промышленном оборудовании.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты обсуждались и были одобрены на следующих конференциях:

1. Второй Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти, 2007г.).

2. 3-й и 4-й научно-технических конференциях с международным участием «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»

(г. Новосибирск, 2007г., 2009г.).

3. Шестой международной научно-технической конференции «Эффективность и качество электроснабжения промышленных объектов»

(г. Мариуполь, 2008г.).

4. 15-й международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Томск, 2009г.).

5. Международном научно-техническом конгрессе «Энергетика в глобальном мире» (г. Красноярск, 2010г.).

Использование результатов работы. Результаты исследований диссертационной работы используются для определения срока безаварийной эксплуатации систем электроснабжения электротехнических комплексов при проектировании металлургических предприятий, а также при прогнозировании надежности электрометаллургического оборудования в исследовательском центре ОАО «Сибцветметниипроект». Результаты работы внедрены в учебном процессе ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» для обучения студентов специальности 140605 «Электротехнологические установки и системы» и используются при чтении лекций, проведении практических занятий, выполнении курсовых работ и дипломных проектов. Использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 работ, в том числе 5 статей в изданиях по перечню ВАК, 10 публикаций в других изданиях, в том числе в межвузовских сборниках научных трудов, сборниках международных и всероссийских конференций и семинаров.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, выполнена на 178 страницах, содержит 58 рисунков, 16 таблиц, список использованных источников из 102 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, указаны цель и задачи исследования, научная новизна, практическая ценность и реализация результатов работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, отражены вопросы апробации и достоверности полученных результатов.

В первой главе рассмотрены особенности электротехнического комплекса плавильно - литейного агрегата для алюминия, который включает: силовые питающие трансформаторы, линию силового электроснабжения, систему автоматики, систему электронагрева с тиристорными регуляторами напряжения, гидравлическую и пневматическую системы, устройства для очистки расплава от механических и химических примесей, литейную систему.

Электрический плавильно - литейный агрегат может быть реализован по двухкаскадной или однокаскадной схеме. В последней, рисунок 1, технологический процесс получения полуфабрикатов из алюминиевых сплавов осуществляется следующим образом: в миксере 1 на основе жидкого алюминия осуществляется приготовление сплава с заданными параметрами по физико-химическим свойствам; для интенсификации тепловых и химических процессов в расплаве применяется электромагнитный перемешиватель 2; с помощью системы, состоящей из подъемного устройства 3 и металлотракта 4, приготовленный расплав поступает через установку рафинирования 5 и установку фильтрации 6 в кристаллизаторы литейной машины 7, где происходит формирование слитков.

Надежность ЭПЛА зависит как от надежности отдельных узлов, так и

от взаимного влияния узлов и механизмов друг на друга. Создание и использование математических моделей

прогнозирования повреждений узлов и систем электрометаллургического оборудования является одним из перспективных направлений решения задач повышения его надежности на всех этапах существования проектирования, изготовления, испытания и эксплуатации.

Анализ эксплуатации ЭПЛА позволил сделать вывод о целесообразности исследования в

8мГ—

ЩдЕ

Рисунок 1 -Электрический плавильно -литейный агрегат следующих направлениях:

- изучение технологических процессов и особенностей работы ЭПЛА, приводящих к зарождению, развитию и достижению критического уровня повреждения узлов и систем оборудования;

- разработка модели надежности оборудования на стадии эксплуатации, что обеспечит решение ряда задач, таких как: обоснование оптимальной долговечности узлов оборудования, снижение энергоемкости оборудования, повышение производительности узлов и агрегатов;

- применение математической модели прогнозирования повреждений является отправной точкой в решении задач исследовательского, технологического и технико-экономического направлений, связанных с повышением надежности работы оборудования и обеспечением непрерывности технологического процесса;

- разработка новых систем и устройств электромагнитного воздействия на расплав с целью повышения надежности и эффективности существующего и разработки более прогрессивного электрометаллургического оборудования для получения качественных алюминиевых полуфабрикатов.

Во второй главе проведен анализ работоспособности элементов электротехнического комплекса плавильно - литейного агрегата, определены узлы, наиболее подверженные износу и выходу из строя, произведен выбор расчетных моделей и разработана математическая модель надежности узлов ЭПЛА.

Характеристики надежности ЭПЛА могут быть определены следующим образом. Представив суммарную длительность режима } -го вида в течение расчетного периода времени 1р

Ъn=J > (1)

1=1

где п](¿р) - число реализаций режима } за время 1р, получим оценку

эффективности запланированного использования агрегата или узла в виде коэффициента планового применения

Кпп=1-(М+0 + ЯЖи + В) = \-ЯПд, (2)

где цпл - коэффициент планового простоя.

Для оценки степени надежной эксплуатации ЭПЛА при возникновении внеплановых режимов применим выражение коэффициента готовности

К и~М - 1 +N+ С + 5 (3)

г и +В-МХ+Ы+С+Б+А+Р+Ф'

Для комплексной оценки эффективности использования объекта применяется коэффициент технического использования / + ЛГ + С + 5

~-1} Л-В-~ ~ Члв ~кгкпп> (4-)

где длв=(А+ Р +]№)1(1~дпл) - коэффициент аварийного простоя. Тогда

КГ^-ЧАВЩ-Япл)-

Здесь I/ - подмножество режимов использования: М - техническое обслуживание, I - пуск, N - нормальная работа, С - регулирование, 5 -остановка; В - подмножество режимов простоя: А - при авариях, F - в неработоспособном состоянии, V/ - в период послеаварийного восстановления, В. - в период ремонтов, О-в работоспособном состоянии. Формирование множества событий V изменения состояний ЭПЛА может описываться выражением У = 7хОхОхР, где О - подмножество возмущений, О - вынужденных действий при автоматическом регулировании, Р - преднамеренных действий эксплуатационного и ремонтного персонала. В свою очередь, 0 = С = С'(_| /',

Р = М'{) К'\Л№'. Здесь символы со штрихами обозначают события начала и окончания режима.

Прогнозирование надежности, например электрических нагревателей, силового питающего трансформатора, а в конечном итоге - возможного времени их безотказной работы является важным для безаварийной эксплуатации ЭПЛА. Это позволяет эксплуатационному и ремонтному персоналу вносить оперативные изменения в режим работы ЭПЛА, направленные на предотвращение аварийных ситуаций.

Ввиду сложности учета всех особенностей электрических нагревателей, свойств загружаемых в миксер материалов, многообразия условий эксплуатации миксера при решении задачи анализа надежности нагревателей и задачи синтеза для определения параметров их эффективной эксплуатации используются следующие допущения: несущественные изменения в конструкции электрического нагревателя; выход нагревателя по причинам внешнего воздействия; преднамеренное нарушение условий эксплуатации и технологических условий ведения плавки; сбой в системе управления электрическим миксером или в системе питания электрического нагревателя.

Для решения означенных задач может успешно использоваться одна из многих модификаций искусственной нейронной сети (ИНС) - конфигурация ИНС прямого распространения с обучением по методу обратного распространения ошибки. Такая ИНС представляет собой многослойный персептрон, во входном слое которого находится, например, 5 нейронов, в скрытом - 6 нейронов, в выходном - один нейрон. Для обучения ИНС используется алгоритм обратного распространения ошибки совместно с генетическим алгоритмом (ГА), представленный на рисунке 2.

В данном алгоритме использована одна из наиболее распространенных функций - нелинейная функция активации с насыщением (логистическая функция или сигмоид)

/•(« = 1/(1 + ^). (5)

Для ускорения обучения в нашем случае приняты: коэффициент скорости обучения КБО= 0,85; момент ускорения обучения ШОМ = 0,9. Число генераций ГА не превышает 40.

Для каждого тренируемого образца вычисление ошибки выполняется по формуле

£Р = 0,5(Ш-0£)2, (6)

где ОН - заданное значение; ОК - расчетное значение. Точность обучения ИНС определялась при помощи суммарной ошибки, которая по заданию не превышала е = 10~6.

Одним из факторов, влияющих на точность прогнозирования параметров является нормирование входных данных. При использовании логистической активационной функции необходимо, чтобы каждое значение, подаваемое на вход ИНС, находилось в интервале от 0 до 1.

Исходные данные. Нормирование входных параметров

1

Выбор структуры и алгоритма функционирования ИНС

-а

Инициализация начальной популяции

*

Расчет значений на выходе ИНС. Вычисление ошибки для тренируемого образца. Корректировка весовых коэффициентов

Рисунок 2- Алгоритм функционирования ИНС

Наиболее приемлемым для нормирования исходных данных, в нашем случае, является выражение, представленное формулой

Р"=Рг!К, (7)

где К должно принимать значения для удовлетворения неравенства Р^ К.

Применение математической модели на основе ИНС совместно с ГА позволяет определять надежность узлов ЭПЛА при наличии функционально несвязанных факторов: решать прямую и обратную задачи надежности, а также выполнять корректировку фиксированных заданий в режиме реального времени для управления параметрами ЭПЛА.

В третьей главе систематизированы исходные данные, сформулированы основные допущения и представлена постановка задачи для

расчета электромагнитного, теплового и гидродинамического полей с учетом внутренних и внешних технико-физических факторов в электрическом миксере сопротивлении.

Для обобщенного анализа должна решаться главная задача математического параметрического моделирования - определение характеристик ведения технологического процесса и расчет параметров для повышения надежности и эффективности ЭПЛА. Основными блоками рассматриваемой задачи являются: электрический миксер с расплавом алюминия; система нагревателей, расположенных под сводом или в футеровке подины; индуктор электромагнитного перемешивателя, расположенный под подиной миксера или с боковой стороны; твердая или жидкая шихта, расположенная на подине миксера. Представленная обобщенная задача может быть разделена на следующие связанные подзадачи: электромагнитную, тепловую и гидродинамическую.

Важным для повышения надежности электрического миксера является изменение теплового поля и, в частности, температуры во внутреннем пространстве миксера в различных переходных тепловых режимах. Можно выделить два основных переходных режима: при установившейся температуре внутреннего пространства расплава 1 происходит открывание двери рабочего окна, через которое поступает холодный воздух или производится загрузка твердой шихты 2 в миксер (печь) (рисунок 3).

Под миксером расположен

4

Ч-

111111111

1

тчюос

\

\

2

Т-20

55С

электромагнитный перемешиватель 3 для интенсификации тепломассо-обменных процессов в расплаве.

В номинальном режиме работы электрического миксера нагревание внутреннего пространства происходит, в основном, посредством излучения нагревателями 4 и контролируется термодатчиком 5. Средняя температура в рабочем пространстве миксера составляет 850°С.

Рисунок 3 - Эскиз миксера с шихтой

Снижение температуры в рабочем пространстве миксера может быть также обусловлено загрузкой твердой шихты с температурой 20 °С и менее. В этом случае управляющая термопара 6, которая расположена в ванне миксера, выдает сигнал на контроллер для увеличения тока нагревателей, которые начинают работать на максимальную мощность. Это приводит к тому, что температура вокруг нагревательного элемента нагревателя начинает интенсивно подниматься, например до 1100-1150 °С, что вызывает его перегрев и интенсивный износ нагревателя и защитного кожуха, в то время как температура в области ограничивающего термодатчика 5 находится в допустимом диапазоне.

Нестационарное тепловое поле в расчетной области внутреннего пространства миксера с учетом сторонних источников теплоты описывается уравнением

,Э(Г)

рс—- + рсТ<Иу(и) = Я ■ (Цу^гаЛГ) + <2, Эг

(8)

где р

плотность, кг!м

.о.

и - вектор скорости, м!с\ с - удельная

теплоемкость, Дж!(кгуС); Т - температура, С; Я - теплопроводность, Вт/(ж°С); 2 - сторонние источники теплоты, Вот. В футеровке миксера происходит теплообмен при помощи теплопроводности, процесс которого описывается уравнением без учета конвекции

Э(Г)

Э»

: Я ■ Лу^гсиГГ).

(9)

В области воздушного пространства внутри миксера, а также в области пространства снаружи вокруг миксера и в алюминиевом расплаве происходит теплообмен за счет конвекции, процесс которого описывается уравнением

дт „, дт „, дТ „, ЭГ

Э2Г

Э2Г

Э2Г

Эх ду Эг

(Ю)

Теплопередача излучением во внутреннем пространстве миксера, в том числе между поверхностями нагревателей, поверхностями боковых стен и поверхностью шлакового слоя расплава описывается с помощью уравнения радиационного переноса

ЭI Тг

(11)

При загрузке твердой шихты при температуре 20 °С наблюдается снижение рабочей температуры в пространстве миксера (рисунок 4: 1-температура нагретого миксера; 2 - температура в миксере с нагретым слитком; 3 - температура в миксере с холодным слитком), что приводит к увеличению температуры нагревателей, например до 1100 °С.

1000

< о

800

и « 600 о.

Й 400 р.

я 200 О

с

... -1 - := ь

р 3 -у

1 Р

&

в 2

600

о

1400 2800 4200 5600 7000 £ о Длина миксера, мм Рисунок 4 - Распределение температуры внутри миксера

/ V

¡1 N ± 11

и 1 1

1 1 } 3

г * ч шшт • я ш . , я ш ш

8000

10000

0 2000 4000 6000

Время, с

Рисунок 5 - Изменение температуры нагревателя

Для исключения перегрева нагревательного элемента и внутренней поверхности кожуха нагревателя, необходимо в процессе регулирования разогрева нагревателя уменьшать ток в нагревателе (рисунок 5), введя

коэффициент Кд =ехр((?„ -гв )//„),где !в, /„ - температура внутри и снаружи нагревателя. На рисунке 5 показано: 1 -температура вокруг кожуха нагревателя; 2- температура нагревательного элемента; 3 - изменение тока нагревателя. Используя рисунок 3 можно реализовать расчетную модель для исследования изменения температуры в рабочем пространстве миксера при наличии расплава в ванне миксера и загрузки твердой шихты в расплав.

При этом могут реализовываться два технологических режима: при естественном нагревании твердой шихты до температуры расплава; при интенсификации тепломассообменных процессов при помощи индуктора электромагнитного перемешивателя 3. Для реализации расчетной модели переменное электромагнитное поле в области «индуктор-расплав» описывается уравнениями

гогЯ = >-(£ +(V X В))+ гогЁ = -— = -ца , АЧ>В = 0, = (12)

дI Эг Эг еа

и реализуется в программном комплексе АЫБУБ.

В модели, реализованной в среде АЫБУБ, нестационарное гидродинамическое поле в области расплава описывается системой уравнений для движения среды в трехмерных координатах (представлено одно уравнение)

+ р. div(Uu) = -— + r¡ ■ div(gradU) + д t Эх

д(и'2) d(u'v') 3(mV)

+ íjb.(13)

дх ду дг

включая уравнение неразрывности р <1Ы(и) = 0 и уравнения к-е модели турбулентности

+ 2 п,(Ед)г-ре, (14)

р~^- + р ■ div(ku) = div ot

— grad(k)

p~—£l+ p. div{ai) = div dt

— grad(e)

+ Clej2r]t{Eijf-C2£p^-. (15)

к "" у ^ к

Совмещенные численно-математические модели позволяют провести анализ электромагнитных полей в алюминиевом расплаве электрического миксера, а также гидродинамических и тепловых полей с учетом технологических особенностей агрегата и определить эффективность комплексной работы системы электронагрева и электромагнитного перемешивания расплава.

В четвертой главе представлен расчет надежности узлов электрического плавильно - литейного агрегата, а также проведен анализ предложенных технических решений для повышения эффективности ЭПЛА.

Исследование изменения параметров силового питающего трансформатора при помощи математической модели надежности на основе ИНС с ГА позволило, с упреждением до одного года, определить сопротивление изоляции и диэлектрические потери обмотки, а также величину пробивного напряжения трансформаторного масла с погрешностью, не превышающей 7%.

Используя методику определения надежности узлов ЭГТЛА, представленную в главе 2, определено число погашений узлов и систем ЭПЛА и выявлено, что наименее надежными являются нагреватели с величиной погашений 11,25, что составляет более 80% всех отказов ЭПЛА. Поэтому в область исследования были включены электрические нагреватели миксеров сопротивления, для которых были определены допустимые параметры при продолжительной их эксплуатации: номинальная мощность нагревателя -73 кВт; допустимая температура воздушного пространства вокруг нагревателей - 850 °С; допустимая температура жидкого металла -850 °С; максимальный ток в цепи питания нагревателей - 350 А; период эксплуатации - 2 года и другие параметры.

После проведения обучения и тестирования ИНС с выбранными образцами, максимальная ошибка не превысила 2,0%. При прогнозировании величины срока службы нагревателей с учетом полученных весовых коэффициентов максимальная погрешность составила 3,6- 8,6%.

Совокупное изменение технико-технологических параметров электрического миксера, например, величины тока нагревателя, температуры воздуха вокруг нагревателя, температуры металла в миксере приводит к сложному закону изменения срока службы нагревателя, представленному в таблице 1.

Таблица 1 - Изменение срока службы нагревателя

т1(100), дни 36 31 26 21 16 11 6 1

Т2(240), дни 105 110 115 120 125 130 135 140

t °С 1мет ' ^ 700 710 715 720 725 730 735 740

'воэд > С 740 760 780 800 820 840 860 860

ХТ> ДНИ 400 348 292 252 226 208 198 200

Результаты исследований надежности нагревателей подтверждают сложный характер зависимости срока службы от совокупности изменяющихся параметров, которые оказывают взаимное влияние друг на друга и на нагреватели.

Расположение нагревателей в подсводовом пространстве электрического миксера или печи в классическом исполнении, во многом обусловлено специфической конструкцией нагревателей и низкой надежностью футеровочных материалов подины миксера.

В отношении надежности и эффективности такая конструкция электрического миксера имеет существенные недостатки: увеличенный объем внутреннего пространства из-за расположения нагревателей; увеличенные тепловые потери; перегрев нагревателей и рабочего пространства миксера; нагрев расплава в миксере только при помощи одного вида теплопередачи - излучения, что приводит к перегреву верхних слоев расплава и охлаждению нижних слоев и требует выравнивания температуры расплава путем внешнего воздействия - перемешивания и т.д.

В основу новой конструкции электрического миксера (рисунок 6) принят фактор повышения тепловой эффективности нагрева шихты в миксере за счет использования прямой теплопередачи между нагревателями 1, установленными в огнеупорном слое футеровки 2 подины ванны и расплавом, а также путем увеличения конвективной теплопередачи в самом металле, находящемся в ванне миксера.

**

7 1

) 1 2, Г ' 1

I

1 1

Рисунок 6 - Миксер с нагревателями в футеровке поданы

00,4 1,2 2,0 2,8 3,6 Высота миксера, м Рисунок 7 - Распределение температуры по высоте миксера

График распределения температуры в миксере от свода к подине по вертикали представлен на рисунке 7 (1- нагреватели в огнеупорном слое подины; 2 - нагреватели под сводом). Такие изменения конструкции миксера и его тепловых режимов позволяют достичь снижения потерь мощности на 26 %, повысить энергоэффективность электрического миксера и надежность нагревателей за счет снижения их температуры.

На эффективность работы ЭПЛА и качество алюминиевых полуфабрикатов при литье оказывают влияние такие факторы как температура расплава, скорость литья, интенсивность охлаждения кристаллизатора и слитка, наличие модифицирующих добавок.

Совокупность означенных факторов, влияние их друг на друга, приводит к неконтролируемому протеканию процесса кристаллизации слитка и снижению его качества. Кроме того, в процессе неконтролируемой кристаллизации, алюминиевый слиток может быть подвержен различным дефектам технического характера - ликвационным наплывам, трещинам, неслитинам, порам, ликвации и т.п.

Цилиндрический слиток из алюминиевого сплава высокого качества может быть получен литьем в кристаллизатор с электромагнитным перемешиванием затвердевающего расплава на литейной машине стандартной конструкции. Схема процесса полунепрерывного литья цилиндрических алюминиевых слитков для последующего передела с применением электромагнитного перемешивателя показана на рисунке 8.

-Плавильная печь /Фильтр

и Жидкая фаза слитка Нх=0

!

Аргон / Вода

МГД перемешиватель Тепловая насадка !! Кристаллизатор

игаток

Кристаллиза :ор

Нг=0

Рисунок 8 - Схема полунепрерывного литья слитков

X

Нх=0

Рисунок 9 - Расчетная модель системы «индуктор-слиток»

Исследование траекторий перемещения расплава и определение скоростей движения расплава в области жидкой фазы слитка проводились с использованием численно - математической модели системы «индуктор-

слиток» (рисунок 9), которая реализована в программном

о £

0

1

и

0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 О

-0,05 -0,1 -0,15 -0,2

1

Л

1 \

1

/ I

■ — ■

\

2

комплексе АИБУБ. Основные уравнения для решения такой задачи представлены в главе 3.

На рисунке 10 представлено распределение скоростей по радиусу жидкой фазы слитка при Ш=18 кА и частоте питающего индуктор

0

Радиус слитка, м

радиальная составляющая скорости; 2 - аксиальная составляющая скорости).

Центр основного контура

Рисунок 10 - Распределение скоростей по радиусу слитка

циркуляции расположен в нижней части жидкой фазы слитка, а направление движения расплава осуществляется против часовой стрелки. Максимальных значений скорость достигает в вертикальном направлении Уу=0,15-0,2 м/с, что характеризует теплообмен между слоями расплава вдоль стенки кристаллизатора и осевыми слоями. Ниже и выше означенного сечения будут преобладать скорости ух, которые определяются инерционным течением расплава и формой кристаллизатора. С уменьшением частоты питающего напряжения область циркуляции расплава расширяется. Окончательные рекомендации для выбора скорости перемешивания определяются в процессе отработки технологии литья слитков с применением ЭМП на промышленном агрегате.

В пятой главе рассмотрены результаты исследований качества функционирования в различных режимах электрического миксера

Время, с Время, с

Рисунок 12 - Изменение температуры расплава Рисунок 13 - Сравнительный анализ при нагреве со стороны свода и подины экспериментальных и расчетных данных

сопротивления на физической модели и представлен сравнительный анализ экспериментальных исследований и результатов теоретических расчетов.

Физическая модель миксера с индуктором электромагнитного перемешивания в масштабе 1:15 совместно с измерительным комплексом представлена на рисунке И. Модель состоит из ванны, изготовленной из немагнитной стали толщиной 0,5 мм и заполненной моделирующим металлом - галлием. Ванна установлена в металлокаркас, во врезке которого

расположен двухфазный индуктор бегущего электромагнитного поля. Под ванной установлены электрические нагреватели, обеспечивающие нагрев моделирующего металла путем прямой теплопередачи. Под сводом миксера-модели установлены нагреватели,

моделирующие нагрев миксера в классическом исполнении.

Измерения распределения температуры в пространстве миксера - модели проводились на расстоянии 3 и 53 мм от Рисунок 11 - Физическая модель подины ванны, которые выявили, что перемиксера ЭПЛА пад температуры в незаполненной металлом ванне модели, при нагреве со стороны подины, не превышает 2 - 3°С. При нагреве со стороны свода перепад температуры в контрольных точках составил 6 - 7 °С.

Исследования изменения градиента температуры в процессе нагрева моделирующего металла в миксере - модели показали, что при нагреве со стороны ванны перепад температур по высоте столба металла 50 мм не превышает 4 - 5 °С (рисунок 12: кривая 3 - низ расплава, кривая 4 - верх расплава); при нагреве расплава со стороны свода миксера - модели перепад температур составил 10 - 12°С по высоте расплава (рисунок 12: кривая 1 -верх расплава, кривая 2 - низ расплава).

Исследования на модели показали, что затраты энергии на нагрев одинакового объема расплава при расположении нагревателей со стороны

подины в 2,5 раза меньше, чем при расположении нагревателей под сводом модели.

В работе выполнен сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований и теоретических расчетов в программно-вычислительном комплексе АИБУБ процесса нагрева воздушной среды (рисунок 13: кривая 3- температура внизу, 4 - температура вверху) и расплава в миксере - модели (рисунок 13: кривая 1 - температура внизу; кривая 2 - температура вверху) при нагреве снизу. Сравнивая соответствующие кривые рисунков 12 и 13 видно, что величина погрешности не превышает 8-10%, что подтверждает хорошую настройку расчетной модели.

В разделе экспериментально доказано и подтверждено расчетами, что расположение нагревателей со стороны подины ванны электрического миксера повышает эффективность нагрева жидкой (твердой) шихты, приводит к выравниванию температуры по высоте и объему расплава, интенсифицирует тепломассообмен между слоями расплава и уменьшает необходимость использования перемешивателей расплава в миксере, а также повышает надежность нагревателей за счет прямой теплопередачи между нагревателями, футеровкой и расплавом.

В заключении изложены выводы, отражающие результаты диссертационной работы.

В приложении представлены материалы по использованию результатов диссертационной работы в промышленности и в учебном процессе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.Проведены исследования работоспособности и качества функционирования электрического плавильно - литейного агрегата для алюминия при внешних воздействиях и выявлено, что надежность ЭПЛА зависит как от надежности отдельных узлов, так и от взаимного влияния узлов, технологических особенностей и механизмов друг на друга.

2.Разработана математическая модель надежности узлов ЭПЛА на основе искусственных нейронных сетей и генетического алгоритма, реализованная в виде программы «Энергопро-Надежность», позволяющая планировать срок службы его узлов при наличии функционально несвязанных факторов: решать прямую и обратную задачи надежности.

3.Сформулированы основные допущения, представлены постановки задач и реализованы решения для расчета электромагнитного, теплового и гидродинамического полей с учетом внутренних и внешних технико-технологических факторов в электрическом миксере сопротивлении. для определения параметров, обеспечивающих его надежную и эффективную эксплуатацию.

4.Выполнены расчеты надежности элементов и систем электрического плавильно - литейного агрегата: число предполагаемых отказов и длительность безотказной работы нагревателей, величина погашений

распределительной электрической секции ЭПЛА и выявлены предполагаемые изменения в техническом состоянии силового питающего трансформатора, погрешность вычислений не превышает 6-8%.

5.Предложена новая конструкция электрического миксера с расположением нагревателей со стороны подины ванны миксера, которая позволяет на 20-30 % уменьшить тепловые потери миксера, увеличить эффективность нагрева расплава в ванне миксера и повысить надежность нагревателей и ЭПЛА в целом.

6. Разработан электромагнитный перемешиватель жидкой сердцевины непрерывно литого цилиндрического алюминиевого слитка и его математическая модель для исследования электрогидродинамических параметров системы «индуктор-слиток». Результаты решения модели позволили определить диапазон эффективной скорости для интенсификации тепломассообменных процессов, которая находится в интервале от 0,15 до 0,2 м/с.

7. Выполнен сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований и теоретических расчетов надежности узлов ЭПЛА, а также процесса нагрева расплава в миксере - модели и показано, что погрешность не превышает 8-10%.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

- по перечню ВАК:

1. Христинин, А. Р. Повышение эффективности электрического плавильно-литейного агрегата / А. Р. Христинич // Вестник ВГТУ, том 6. Воронеж: ВГТУ, 2009. - №2. - С. 124-129.

2. Христинин, А. Р. Прогнозирование надежности электрического плавильно-литейного агрегата / А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич// Электротехника, 2009. -№ 7. - С. 47-52.

3. Христинич, А. Р. Планирование электропотребления абонентов жилых массивов на основе нейрогенезисных технологий / А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич// Известия вузов. Электромеханика, 2008. -№5.- С. 52-58.

4.Христинич, А. Р. Комплексная диагностика маслонаполненных трансформаторов/А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич// Вестник КрасГАУ. Вып. 18,2007. - № 3. - С. 222-227.

5.Христинич, А. Р. Сопряженный электротепловой расчет триметаллического контакта при протекании электрического тока/ А. Р. Христинич, Е. В. Христинич, Р. М. Христинич// Вестник КрасГАУ. Вып. 2, 2008.-№ 2.- С. 270-275.

- в других изданиях:

6.Христинич, А. Р. МГД-технологии рафинирования и приготовления алюминиевых сплавов в транспортных ковшах / А. Р. Христинич, А. М. Велентеенко, Р. М. Христинич, Е. А. Головенко// Электрометаллургия, 2008. -№Ц,- С. 2-6.

7.Программный комплекс «Энергопро-надежность». Р. М. Христинин, Е. В. Христинич, А. Р. Христинин. Свидет. об офиц. регистр, прогр. для ЭВМ №2009613784, заявка № 2009612678 от. 03.06.2009г.

8.Христинич, А. Р. Проектирование электротехнологических установок. Тепловой расчет: метод, указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов укрупненной группы направления подготовки специалистов 140000 - «Энергетика. Энергетическое машиностроение и электротехника»[Текст ]/сост.: А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т; Политехи, ин-т, 2007.-51с.

- в материалах международных, всероссийских, межрегиональных и

региональных конференций:

9.Христинич, А. Р. Управление структурой слитков из алюминиевых сплавов в процессе непрерывного литья /А. Р. Христинич, Р. М. Христинич // Энергетика в глобальном мире: Сборник тезисов докладов первого международного научно-технического конгресса / Сибирский федер. ун-т. -Красноярск: изд-во ООО «Версо», 2010. - С. 323-324.

Ю.Христинич, А. Р. Расчет надежности электрического плавильно-литейного агрегата для приготовления и разливки алюминиевых сплавов / А. Р. Христинич. Материалы 15-й междун научн.-практ. конф. студ., аспир. и молодых ученых: Современные техника и технологии. Изд-во ТПУ, Томск, 2009.-С. 121-123.

11.Христинич, А. Р. Повышение эффективности электрического плавильно-литейного агрегата для алюминия / А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич// Материалы 4-й научно-техн. конф. с междун. участием: ЭЭЭ-2009. Изд-во НГТУ, Новосибирск,2009. - С. 213-218.

12.Христинич, А. Р. Определение надежности систем электроснабжения методом нейрогенетического прогнозирования/ А. Р. Христинич, Е. В. Христинич, Р. М. Христинич// Сб. трудов 6-й междун. науч.-техн. конф.: Эффективность и качество энергоснабжения промышленных объектов. Изд-во ПДТУ, Мариуполь, 2008. - С. 299-301.

13.Христинич, А. Р. Прогнозирование электропотребления на основе нейрогенезисных алгоритмов/ А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич// Труды 2-й Всерос. научн.-техн. конф. с междун. участием: Проблемы электротехники, электромеханики и электротехнологии. Тольятти: ТГТУ, 2007.-С. 206-210.

14.Христинич, А. Р. Виртуальная диагностика маслонаполненных трансформаторов/ А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич// Материалы 3-й научно-техн. конф. с междун. участием: ЭЭЭ-2007. Изд-во НГТУ, Новосибирск, 2007. - С. 19-25.

15.Христинич, А. Р. Тепловой расчет способом теплопередачи в программном комплексе ANSYS/ А. Р. Христинич// Матер. Всерос. Научн. -техн. конф. студ., аспир. и молодых ученых: Молодежь и наука: начало 21 века. 4.1. - Красноярск: СФУ, 2007. - С. 281 - 284.

Подписано в печать 22.07.10 Формат 60x84/16. Уч.-изд. л. 1,2 Тираж 100 экз. Заказ № 2117

Отпечатано в типографии БИК СФУ 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И МЕТОДИКИ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПЛАВИЛЬНО-ЛИТЕЙНОГО АГРЕГАТА.

1.1 Технические особенности электрического плавильно - литейного агрегата.

1.2 Обзор работ и рекомендации моделирования надежности электрометаллургического оборудования.

1.3 Технологические особенности при определении надежности электрометаллургического оборудования.

1.4 Выводы по разделу.

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ НАДЕЖНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПЛАВИЛЬНО-ЛИТЕЙНОГО АГРЕГАТА.

2.1 Характеристики надежности применительно к электрическому плавильно-литейному агрегату.

2.2 Математическая модель надежности элементов ЭПЛА на основе ИНС.

2.3 Постановка задачи для расчета надежности электрических нагревателей и силового питающего трансформатора.

2.4 Выводы по разделу.

3 ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ЧИСЛЕННО - МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МИКСЕРА СОПРОТИВЛЕНИЯ.

3.1 Основные допущения.

3.2 Численно-математическая модель для анализа электромагнитного поля.

3.3 Численно-математическая модель для анализа теплового поля.

3.4 Численно-математическая модель для анализа нестационарного гидродинамического поля.

3.5 Выводы по разделу.

4 РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА НАДЕЖНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПЛАВИЛЬНО -ЛИТЕЙНОГО АГРЕГАТА ДЛЯ АЛЮМИНИЯ.

4.1 Расчет надежности узлов электрического плавильно литейного агрегата.

4.2 Прогнозирование надежности электрических нагревателей электрического миксера сопротивления.

4.3 Повышение эффективности электрического миксера сопротивления плавильно-литейного агрегата.

4.4 Управление перемешиванием жидкой фазы слитков из алюминиевых сплавов в процессе непрерывного литья.

4.5 Выводы по разделу.

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МИКСЕРА С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПЕРЕМЕШИВАТЕЛЕМ НА ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

5.1 Общие замечания.

5.2 Описание экспериментальной установки.

5.3 Исследование эффективности электрического миксера сопротивления в переходных режимах на физической модели.

5.4 Выводы по разделу.

Стратегией развития отечественных электротехнических комплексов плавильно - литейных производств алюминиевой промышленности является увеличение выпуска алюминиевых сплавов в общем объеме производства первичного алюминия, когда потребитель предъявляет жесткие требования к их качеству. В литейном производстве цветной металлургии большое распространение получили высокопроизводительные электротехнические комплексы для приготовления и разливки высококачественных сплавов. Такие комплексы введены в эксплуатацию на ОАО «Русал Новокузнецк», ОАО «Русал Красноярск»; ОАО «Русал Братск», ОАО «Русал Иркутск», ОАО «Хакасский алюминиевый завод» и* других заводах. В настоящее время ведется строительство Тайшетского и Богучанского алюминиевых заводов, что обусловлено вводом новых электрических мощностей и увеличением доли продукции с высокой добавленной стоимостью. Так в общем объеме выпуска алюминия неуклонно растет доля выпуска алюминиевых сплавов в виде проката, цилиндрических слитков, кремниевых сплавов, сплавов высокой чистоты, катанки и других типов.

Плавка, и приготовление алюминиевых сплавов общепромышленного назначения ведется в следующих электрических агрегатах: индукционных канальных печах [1-3], индукционных тигельных печах [2], печах и миксерах сопротивлениях [4, 5]. Индукционные канальные и тигельные печи обладают высокой производительностью по расплавлению и перегреву расплава, что предопределяет их использование в виде агрегатов для плавки металлов.

В связи с большим количеством заготовительного литья и ростом алюминиевых сплавов, электрические печи сопротивления, в основном, применяются в качестве миксеров для накопления алюминия, приготовления сплавов и их разливки. Большой вклад в развитие электрических печей, миксеров сопротивления внесли такие известные ученые, как А. Д.

Свенчанский, В. И. Добаткин, И. М. Рафалович, В. А. Артюмов, Л., М. Анищенко, А. Д. Андреев, В. И. Напалков и др. [6-9].

С целью получения алюминиевого продукта с заданными физико-химическими свойствами, в состав плавильно-литейного агрегата, где все операции - от загрузки шихты до получения алюминиевого полуфабриката автоматизированы входят: электрические миксеры с магнитогидродинамическими (МГД) перемешивателями; система энергоснабжения; система автоматики; гидравлическая и пневматическая системы, а также системы очистки и разливки расплава.

В электрических миксерах, которые являются одним из основных узлов плавильно-литейного агрегата, получение высококачественных сплавов невозможно без полной автоматизации температурного режима — при этом необходимо контролировать температуру расплава и электронагревателей, так как перегрев расплава снижает его качество [10,11], а перегрев электронагревателей снижает срок их службы и предопределяет выход в целом электрического плавильно - литейного агрегата (ЭПЛА) из строя. Электрические миксеры часто оборудуются МГД - перемешивателями [1214] расплава, что позволяет бесконтактным способом обеспечить тепломассообменные процессы, увеличить производительность агрегата, повысить качество продукции [15-16] и уменьшить энергопотребление энергоемкого оборудования. Для определения текущего электропотребления ЭПЛА и точного планирования электропотребления ЭПЛА в связи с выходом на оптовый рынок электроэнергии, необходимо использовать современные программные средства, основанные на передовых алгоритмах [17].

При составлении технико-экономического обоснования и включения в план новой разработки ЭПЛА, анализируются ожидаемые показатели технического уровня, надежности, степени унификации и технологичности новой конструкции.

С экономической и технической точек зрения, гораздо проще диагностировать оборудование, найти поломку и устранить ее, чем приобретать новую единицу оборудования после поломки.

Актуальность работы. Электрический плавильно - литейный агрегат для алюминия является основным комплексным устройством для производства алюминиевых полуфабрикатов - чушек, слябов и столбов, которые используются в дальнейшем переделе для получения высококачественной продукции.

ЭПЛА относится к опасным производственным объектам и для его эксплуатации требуется получение разрешения на применение «Ростехнадзора» Российской Федерации. В связи с этим к нему предъявляются особые требования по надежности, исключающие аварийные ситуации. Надежность такого оборудования определяется следующими свойствами: вероятностью безотказной работы, техническим ресурсом оборудования и его элементов, ремонтопригодностью оборудования.

Повышение надежности, эффективности работы и продолжительности сроков эксплуатации ЭПЛА снижает затраты на ремонты и во много раз уменьшает экономические потери от простоя оборудования. Выяснение и устранение причин потери способности отдельных узлов и систем ЭПЛА в целом выполнять заданные технологические функции, является важной задачей в решении проблемы повышения надежности и эффективности оборудования.

Основные положения диссертационной работы разрабатывались в рамках проекта №2Л.2/3995 "Развитие теоретических основ технологии приготовления высококачественных алюминиевых сплавов посредством воздействия на расплав сильным электромагнитным полем" аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (2009-2010 годы)», подраздел 2.1.2 «Проведение фундаментальных исследований в области технических наук».

Вопросам надежного функционирования и эффективной эксплуатации ЭПЛА посвящены работы А. Д Свенчанского, А. П. Альтгаузена, В. М. Гребеника, В. И. Гриневича и других ученых. Большой вклад в исследование надежного и эффективного функционирования ЭПЛА внесли В. Н. Тимофеев, Р. М. Христинич, А. А. Темеров, П. А. Хоменков, Е. А. Павлов. Известные работы не содержат готовых методик, позволяющих учесть комплексное влияние функционально не связанных параметров во времени на надежное функционирование ЭПЛА.

Таким образом, обеспечение надежного и эффективного функционирования ЭПЛА при эксплуатации, оценка надежности на стадии проектирования и разработка методики расчета его надежности являются актуальными задачами.

Цель диссертационной работы - исследование работоспособности, прогнозирование состояния, создание математической модели надежности, учитывающей взаимосвязи электрических, геометрических, технологических особенностей узлов и систем и разработка технических решений для повышения эффективности работы электрического плавильно - литейного агрегата.

Объект исследования — электрический плавильно - литейный агрегат для получения алюминиевых сплавов.

Предмет исследования — надежность и эффективность электрического плавильно - литейного агрегата.

Задачи исследования:

1. Провести анализ конструктивных особенностей, современных методов и способов диагностики электрического плавильно -литейного агрегата для алюминия и исследовать факторы, влияющие на работоспособность узлов и систем ЭПЛА для алюминия.

2. Построить математическую модель надежности узлов и систем ЭПЛА, учитывающую взаимосвязи его электрических, геометрических, технологических особенностей на различных этапах его жизненного цикла.

3. Создать алгоритмы, программы и методику диагностики и прогнозирования надежности ЭПЛА для алюминия.

4. Разработать практические рекомендации по повышению надежности и эффективности ЭПЛА.

Методы исследования. Поставленные задачи решены современными методами вычислительной математики с использованием методов теории электромагнитного, теплового и гидродинамического полей, математической статистики, нейросетевого моделирования, методов параметрической оптимизации, методов электротехники и теплотехники. При разработке математических моделей и программ использован алгоритмический язык FORTRAN 90, пакеты программ ANSYS Multiphisics и ANSYS CFX.

Результаты, выносимые на защиту:

1. Научно обоснованная новая конструкция электрического миксера сопротивления повышенной надежности и эффективности с расположением нагревателей в футеровке подины ванны миксера, обеспечивающая выравнивание температуры по объему расплава на основе прямой теплопередачи.

2. Математическая модель и методика прогнозирования показателей надежности - средней наработки до отказа, вероятности безотказной работы, интенсивности отказов электрического плавильно -литейного агрегата, учитывающая комплексное взаимодействие электрических, геометрических и технологических особенностей его узлов и систем на различных этапах жизненного цикла.

3. Электромагнитный перемешиватель жидкой сердцевины непрерывно литых цилиндрических алюминиевых слитков, обеспечивающий интенсификацию тепломассобменных процессов в слитке при его кристаллизации.

Научная новизна состоит в следующем:

1. Впервые предложена математическая модель надежности электрического плавильно — литейного агрегата, позволяющая одновременно учитывать взаимосвязи электрических, геометрических и технологических параметров.

2. Установлены зависимости энергетической эффективности электрического плавильно - литейного агрегата для алюминия от надежности его узлов в различных режимах работы.

3. Выявлены нелинейные зависимости распределения магнитной индукции, электромагнитных сил и скоростей в рабочем теле - жидкой сердцевине алюминиевого непрерывно литого цилиндрического слитка от частоты питающего напряжения электромагнитного перемешивателя.

4. Предложены и формализованы показатели надежности - средняя наработка до отказа, вероятность безотказной работы, интенсивность отказов, позволяющие оценить жизненный цикл узлов электрического плавильно - литейного агрегата для алюминия.

Значение для теории. Развиты теоретические основы надежности, учитывающие комплексное влияние технических и технологических параметров на эффективное функционирование электрического плавильно -литейного агрегата для алюминия на различных этапах его жизненного цикла.

Практическая значимость работы:

1. Разработана новая конструкция электрического миксера сопротивления повышенной надежности с расположением нагревателей в футеровке подины ванны миксера, обеспечивающая выравнивание температуры по объему расплава на основе прямой теплопередачи.

2. Создан программный комплекс «Энергопро-Надежность» для анализа состояния, диагностики и прогнозирования надежности электрического плавильно — литейного агрегата для алюминия, позволяющий предсказать жизненный цикл его узлов.

3. Обоснованы практические рекомендации по повышению надежности электрического плавильно - литейного агрегата, что позволяет перейти к текущей функциональной диагностике и уменьшить количество и продолжительность плановых предупредительных ремонтов.

4. Разработан электромагнитный перемешиватель жидкой сердцевины непрерывно литой цилиндрической алюминиевой заготовки, обеспечивающий эффективное перемешивание слоев жидкой фазы расплава слитка.

Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительным совпадением расчетных результатов с экспериментальными данными, полученными на физической модели и действующем промышленном оборудовании.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты обсуждались и были одобрены на следующих конференциях:

1. Второй Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии» (г. Тольятти, 2007г.).

2. 3-й и 4-й научно-технических конференциях с международным участием «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» г. Новосибирск, 2007г., 2009г.).

3. Шестой международной научно-технической конференции «Эффективность и качество электроснабжения промышленных объектов» г. Мариуполь, 2008г.).

4. 15-й международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г. Томск, 2009г.).

5. Международном научно-техническом конгрессе «Энергетика в глобальном мире» (г. Красноярск, 2010г.).

Использование результатов работы. Результаты исследований диссертационной работы используются для определения срока безаварийной эксплуатации систем электроснабжения электротехнических комплексов при проектировании металлургических предприятий, а также при прогнозировании надежности электрометаллургического оборудования в исследовательском центре ОАО «Сибцветметниипроект». Результаты работы внедрены в учебном процессе ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» для обучения студентов специальности 140605 «Электротехнологические установки и системы» и используются при чтении лекций, проведении практических занятий, выполнении курсовых работ и дипломных проектов. Использование результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 15 работ, в том числе 5 статей в изданиях по перечню ВАК, 10 публикаций в других изданиях, в том числе в межвузовских сборниках научных трудов, сборниках международных и всероссийских конференций и семинаров.

Личный вклад автора в результаты работы состоит в разработке математической модели надежности электрического плавильно - литейного агрегата для алюминия, математических моделей электрического миксера и электромагнитного перемешивателя жидкой сердцевины слитков для расчета электро-, гидро-, тепловых полей; создании алгоритмов и программ диагностики узлов ЭПЛА и прогнозирования его надежности; создании системы электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины непрерывно литых алюминиевых цилиндрических слитков; проведении экспериментов на физических моделях и промышленных агрегатах; разработке рекомендаций по эксплуатации ЭПЛА для повышения его эффективности с учетом надежной работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, выполнена на 178 страницах, содержит 58 рисунков, 16 таблиц, список использованных источников из 102 наименований и приложения.

5.4 Выводы по разделу

1 .Разработана физическая модель электрического миксера сопротивления в масштабе 1:15 для исследования термогидродинамических процессов в расплаве при двух способах нагрева: со стороны, подины ванны миксера и со стороны подсводового пространства.

2. Проведены исследования распределения температуры в пространстве миксера - модели в режиме «сушки миксера» и выявлено, что перепад температура в незаполненной металлом модели при нагреве со стороны подины не превышает 2-3 градусов, а при нагреве со стороны свода перепад температуры составил 6-7 градусов при высоте расположения термодатчиков 3 и 53 миллиметра от подины ванны.

3. Исследованы зависимости изменения градиента температуры в процессе нагрева моделирующего металла в миксере - модели: Выявлено, что при нагреве со стороны ванны миксера-модели перепад температур по высоте столба металла 50 миллиметров не превышает 4-5 градусов, а процесс принимает установившийся характер уже через 5 минут после начала нагрева; при нагреве расплава со стороны свода миксера —модели перепад температур составил 10-12 градусов.

4. Затраты энергии на нагрев одинакового объема расплава при расположении нагревателей со стороны подины более чем в 2 раза меньше, чем при расположении нагревателей под сводом модели.

5. При нагреве расплава со стороны зеркала наблюдается перегрев металлокаркаса модели до температуры 120 °С, что приводит к увеличенным тепловым потерям; при нагреве расплава со стороны ванны миксера изменения температуры наружной поверхности модели не наблюдалось.

6. Выполнен сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований и теоретических расчетов процесса нагрева расплава в миксере - модели и показано, что погрешность не превышает 8-10%.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 .Проведены исследования работоспособности и качества функционирования электрического плавильно - литейного агрегата для алюминия при внешних воздействиях и выявлено, что надежность ЭПЛА зависит как от надежности отдельных узлов, так и от взаимного влияния узлов, технологических особенностей и механизмов друг на друга.

2.Разработана математическая модель надежности узлов ЭПЛА на основе искусственных нейронных сетей и генетического алгоритма, реализованная в виде программы «Энергопро-Надежность», позволяющая планировать срок службы его узлов при наличии функционально несвязанных факторов: решать прямую и обратную задачи надежности.

3.Сформулированы основные допущения, представлены постановки задач и реализованы решения для расчета электромагнитного, теплового и гидродинамического полей с учетом внутренних и внешних технико-технологических факторов в электрическом миксере сопротивлении для определения параметров, обеспечивающих его надежную и эффективную эксплуатацию.

4.Выполнены расчеты надежности элементов и систем электрического плавильно - литейного агрегата: число предполагаемых отказов и длительность безотказной работы нагревателей, величина погашений распределительной электрической секции ЭПЛА и выявлены предполагаемые изменения в техническом состоянии силового питающего трансформатора, погрешность вычислений не превышает 6-8%.

5.Предложена новая конструкция электрического миксера с расположением нагревателей со стороны подины ванны миксера, которая позволяет на 20-30 % уменьшить тепловые потери миксера, увеличить эффективность нагрева расплава в ванне миксера и повысить надежность нагревателей и ЭПЛА в целом.

6. Разработан электромагнитный переметиватель жидкой сердцевины непрерывно литого цилиндрического алюминиевого слитка и его математическая модель для исследования электрогидродинамических параметров системы «индуктор-слиток». Результаты решения модели позволили определить диапазон эффективной скорости для интенсификации тепломассообменных процессов, которая находится в интервале от 0,15 до 0,2 м/с.

7. Выполнен сравнительный анализ результатов экспериментальных исследований и теоретических расчетов надежности узлов ЭПЛА, а также процесса нагрева расплава в миксере - модели и показано, что погрешность не превышает 8-10%.

1. Вайнберг, А. М. Индукционные плавильные печи Текст.: учеб. / А. М. Вайнберг. М.: изд-во Энергия, 1967. — 415 с.

2. Фомин, Н. И. Электрические печи и установки индукционного нагрева Текст.: учеб. / Н. И. Фомин, Л. М. Затуловский. М.: изд-во Металлургия, 1979. - 244 с.

3. Фарбман, С. А. Индукционные печи Текст.: учеб. / С. А. Фарбман, И. Ф. Колобнев. М.: изд-во Металлургия, 1968. - 496 с.

4. Свенчанский, А. Д. Электрические промышленные печи. 4.1. Электрические печи сопротивления Текст.: учеб. / А. Д. Свенчанский. М.: изд-во Энергия, 1975. - 384 с.

5. Батенко, В. В. Электроплавильные печи цветной металлургии Текст.: учеб. / В. В. Батенко, А. В. Донской, И. М. Соломахин. М.: изд-во Металлургия, 1971. - 320 с.

6. Рафалович, И. М. Теплопередача в расплавах, растворах и футеровке печей и аппаратов Текст.: учеб. пособие для вузов/ И. М. Рафалович. М.: Энергия, 1977. - 304 с.

7. Громов, Б. С. Тепловые процессы в электролизерах и миксерах алюминиевого производства науч. изд. / Б. С. Громов. М.: ГУЛ издательский дом «Руда и металлы», 1998. — 316 с.

8. Анищенко, JI. М. Математические основы проектирования высокотемпературных технологических процессов Текст.: учеб. пособие для вузов / JI. М. Анищенко, С. Ю. Лавренюк. М.: Наука, 1986 - 342 с.

9. Андреев, А. Д. Высокопроизводительная плавка алюминиевых сплавов Текст.: науч. изд. / А. Д. Андреев, В. Б. Гогин, Г. С. Макаров. М.: Металлургия, 1980. - 136 с.

10. Свенчанский, А. Д. Пути рациональной эксплуатации электрических печей сопротивления Текст.: учеб. / А. Д. Свенчанский. М.: изд-во Госэнергоиздат, 1961. — 80 с.

11. Альтман, М. Б. Плавка и литье алюминиевых сплавов: Текст.: справ изд. / М.;Б. Альтман, А. Д. Андреев, Г. А. Балаховцев и др. М.: изд-во Металлургия, 1970. - 416 с.

12. Вольдек, А. И. Индукционные магнитогидродинамические машины с жидкометаллическим рабочим телом Текст.: науч. изд. / А. И. Вольдек. JL: Энергия, 1970. - 272 с.

13. Верте, J1. А. МГД-технология в производстве черных металлов Текст.: науч. изд. / JI. А. Верте. -М.: Металлургия, 1990. 120 с.

14. Кирко, И. М. Жидкий металл в электромагнитном поле Текст.: науч. изд. / И. М. Кирко. Л.: Энергия, 1964. - 160 с.

15. Тимофеев, В. Н. Электромагнитные вращатели, перемешиватели и дозаторы алюминиевых сплавов Текст.: Автореф. дис. докт. техн. наук 05.09.03 / В. Н. Тимофеев.- Красноярск, 1994. 39 с.

16. Христинич, Р. М. Индукционные устройства для технологического воздействия на жидкие металлы Текст.:: Автореф. дис. докт. техн. наук 05.09.03 / Христинич Роман Мирославович. Красноярск, 2000. - 39 с.

17. Христинич, А. Р. Прогнозирование электропотребления на основе нейрогенезисных алгоритмов/ А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е.

18. B. Христинич. Труды 2-й всерос. Научно. техн. конф. с междун. участием: Проблемы электротехники, электромеханики и электротехнологии. Тольятти: ТГТУ, 2007.-С. 206-210;

19. Телегин, А. С. Конструкция и расчет нагревательных устройств Текст.: учеб. пособие для вузов, 2-е изд. доп. и перераб. / А. С. Телегин, Н.

20. C. Лебедев. М.: Машиностроение, 1975. -280 с.

21. Resistance Heating Alloys and System for Industrial Furnaces. 1-A-5B. KANTHAL. Hallsahammar, Sweden, 2001.

22. Герасимов, E. П. Жаростойкие бетоны для электропечей Текст.: учеб. пособие для вузов / Е. П. Герасимов, В. М. Мартынов, В. С. Сасса. М.: Энергия, 1969.- 144 с.

23. Факторович, JI. М. Теплоизоляционные материалы и конструкции Текст.: учеб. / JI. М. Факторович. М.: изд-во Гостоптехиздат, 1957.-448 с.

24. Буслович, Н. М. Футеровочные материалы для печей с контролируемыми атмосферами Текст.: учеб. пособие для вузов / Н. М. Буслович, JI. А. Михайлов. М.: Энергия, 1975. 71 с.

25. Огнеупоры и огнеупорные изделия. Сборник государственных стандартов: сборник. М. 1975. - 670 с.

26. Черепанов, А. М. Высокоогнеупорные материалы и изделия из окислов Текст.: учеб. / А. М. Черепанов, С. Г. Тресвятский. М.: изд-во Металлургия, 1964. 283 с.

27. Электрооборудование и автоматика электротермических установок Текст.: Справочник/ А. П. Альтгаузен, М. Д. Бершицкий, М. Я. Смелянский, В. Э. Эдемский. М.: изд-во Энергия, 1978. - 350 с.

28. Христинич, А. Р. Сопряженный электротепловой расчет триметаллического контакта при протекании электрического тока/ А. Р. Христинич, Е.В. Христинич, Р. М. Христинич // Вестник КрасГАУ. вып. 2. -2008.-№2.-С. 270-275.

29. Альтгаузен, А. П. Электротермическое оборудование Текст.: справочник / под общ. ред. А. П. Альтгаузена. — М.: изд-во Энергия, 1980. -416 с.

30. Грудинский, П. Г. Электротермическое оборудование Текст.: справочник / П. Г. Грудинский, Г. Н. Петрова, М. М. Соколова и др. М.: изд-во Энергия, 1975. - 245 с.

31. Гитгарц, Д. А. Новые источники питания и автоматика индукционных установок для нагрева и плавки Текст.: науч. изд. / Д. А. Гитгарц, Л. А. Мухин. М.: Энергия, 1974. - 119 с.

32. Свенчанский, А. Д. Электроснабжение и автоматизация электротермических установок Текст.: учеб. / А. Д. Свенчанский, 3. Л. Трейзон, Л. А. Мнухин. М.: Энергия, 1980. - 237 с.169

33. Блинов, О. М. Автоматизация металлургических печей Текст.: учеб. пособие для вузов / О. М. Блинов. JL: Энергоатомиздат, 1971. - 169 с.

34. Глинков, Г. М. Теоретические основы автоматического управления металлургическими процессами Текст.: учеб. / Г. М. Глинков, М. Д. Климовицкий. М.: Энергия, 1985. - 232с.

35. Полищук, Я. А. Автоматизация температурного режима в электрических печах сопротивлениях Текст.: науч. изд. /Я. А. Полищук. М. Энергия, 1966.- 139 с.

36. Котов, К. И. Автоматическое регулирование и регуляторы Текст.: учеб. / К. И. Котов, М. А. Шершевер. Киев: изд-во Техника, 1987. — 267 с.

37. Коганов, В. Ю. Автоматизация управления металлургическими процессами Текст.: учеб. / В. Ю. Коганов, О. М. Блинов, А. М. Беленький. -М.: изд-во Металлургия, 1974. — 418 с.

38. Свенчанский, А. Д. Автоматизация электротермических установок Текст. учебник для техникумов / А. Д. Свенчанский, 3. JI. Трейзон. М.: изд-во Энергия, 1968. - 238 с.

39. Воронов, А. А. Основы теории автоматического регулирования Текст.: учеб. / А. А. Воронов, В. К. Титов, Б. Н. Новогранов. М.: изд-во Высшая школа, 1977. — 519 с.

40. Кручинин, А. В. Автоматическое управление электротермическими установками Текст.: учеб. / А. В. Кручинин, А. Д. Свенчанский. М.: изд-во Энергия, 1990 — 331 с.

41. Гребеник, В. М. Надежность металлургического оборудования: Справочник Текст. / В. М. Гребенник, В. К. Цапко. М.: Металлургия, 1989. - 592 с.

42. Когаев, В. П. Прочность и износостойкость деталей машин Текст.: учеб. пособие для вузов / В. П. Когаев, Ю. Н. Дроздов. М.: Высшая школа, 1991. -319 с.

43. Проников, А. С. Параметрическая надежность машин Текст.: учеб. / А. С. Проников М.: изд-во МГТУ им. Баумана, 2002. - 560 с.

44. Седуш, В. Я. Надежность, ремонт, и монтаж металлургических машин Текст.: учеб. / В. Я. Седуш. К.: изд-во УМК ВО, 1992. - 368 с.

45. Гнеденко, Б. В. Математические методы в теории надежности Текст.: учеб. / Б. В. Гнеденко, Ю. К. Беляев, А. Д. Соловьев. М.: изд-во Наука, 1965. - 524 с.

46. Коллинз, Дж. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение Текст.: учеб. / Дж. Коллинз, пер. с англ. М.: изд-во Мир, 1984. - 624 с.

47. Гриневич, В. И. Прогнозирование усталостной долговечности деталей металлургического оборудования /В. И. Гриневич, В. К. Цапко // Надежность и долговечность машин и сооружений. Киев: Наукова думка - , 1986. №9. -С. 17-21.

48. Тарасов, Ю. JI. Прогнозирование надежности конструкций по критерию усталостного повреждения / Ю. Л. Тарасов, Э. И. Миноранский, С. Н. Перов // Надежность и долговечность машин и сооружений. Киев: Наукова думка. - 1984.-№6. - С. 91-96.

49. Проников, А. С. Надежность машин Текст.: учеб. / А. С. Проников. М.: изд-во Машиностроение, 1978. - 397 с.

50. Надежность машин. Текст. Энциклопедия в 40 тт. Т. IV-3 М.: изд-во Машиностроение, 1998. - 592 с.

51. Кожевников, С. Н. Динамика машин с упругими звеньями Текст.: науч. изд. / С. Н. Кожевников. К.: Изд-во АН УССР, 1961. - 162 с.

52. Иванченко, Ф. К. Динамика и прочность прокатного оборудования Текст.: учеб. / Ф. К. Иванченко, П. И. Полухин, М. А. Тылкин, В. П. Полухин . М.: изд-во Металлургия, 1970. - 487 с.

53. Христинин, А. Р. Виртуальная диагностика маслонаполненных трансформаторов / А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинин //

54. Материалы 3-й научно-техн. конф. с междун. участием: ЭЭЭ-2007. Изд-во НГТУ, Новосибирск, 2007. С. 19-25.

55. Кожевников, С. Н. Динамика нестационарных процессов в машинах Текст.: учеб. / С. Н. Кожевников. К.: изд-во Наукова думка, 1986.-288 с.

56. Большаков, В. И. Исследование динамических нагрузок металлургических машин. Защита металлургических машин от поломок Текст.: сб. науч. тр. / В. И. Большаков. Мариуполь. 1999. - № 4. - С. 6-14.

57. Большаков, В. И. Особенности идентификации динамической модели главного привода листопрокатного стана. Защита металлургических машин от поломок Текст.: сб. науч. тр. / В. И. Большаков, В. В. Веренев. Мариуполь. 1998. - № 3. - С. 30-34.

58. Христинич, А. Р. Комплексная диагностика маслонаполненных трансформаторов/ А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич // Вестник КрасГАУ. Вып. 18. 2007.- № 3 - С. 222-227.

59. Большаков, В. И. Проблемы защиты металлургических машин от поломок / В. И. Большаков, В. К. Цапко // Металлургическая и горнорудная промышленность. 1998. - С. 89-91.

60. Горелов, Д. А. Системы управления в черной металлургии Текст.: учеб. пособие для вузов / Д. А. Горелов, А. С. Гугель. К.: изд-во Технпеа, 1982. - 143 с.

61. Гребеник, В. М. Повышение надежности металлургического оборудования Текст.: Справочник / В. М. Гребеник, А. В. Гордиенко, В. К. Цапко. М.: Металлургия, 1988. - 688 с.

62. Шудра, В. Ф. Организация технического обслуживания производства в промышленно развитых капиталистических странах Текст.: препринт / В. Ф. Шудра, Т. А. Желтан ; Киев: изд-во УкрНИИНТИ, 1987. -17 с.

63. Плахтин, В. Д. Надежность, ремонт и монтаж металлургических машин Текст.: учеб. / В. Д. Плахтин. М.: изд-во Металлургия, 1983. - 415 с.172

64. Притыкин, Д. П. Надежность, ремонт и монтаж металлургического оборудования Текст.: учеб.пособие для вузов / Д. П. Притыкин. М.: Металлургия, 1985. - 368 с.

65. Жиркин, Ю. В. Надежность и ремонт металлургических машин Текст.: учеб. пособие / Ю. В. Жиркин. Свердловск.: УПИД979. - 89 с.

66. Бельгольский, Б. П. Совершенствование организации и планирования ремонтов металлургического оборудования Текст.: науч. изд / Б. П. Бельгольский, А. И. Коцюба, С. А. Простак. М.: Металлургия, 1987. -96 с.

67. Сарамутин, В. И. Технология ремонта и монтажа машин и агрегатов металлургических заводов Текст.: учебник для техникумов / В. И. Сарамутин. М.: Металлургия, 1991.-239 с.

68. Шудра, В. Ф. Механизм восстановления парка промышленного оборудования Текст.: учеб. пособие для вузов / В. Ф. Шудра. Киев: изд-во Техшка, 1990. - 143 с.

69. Цеков, В. И. Ремонт деталей металлургических машин. 2-е изд., перераб. и доп Текст.: учеб. пособие для вузов / В. И. Цеков. М.: Металлургия, 1987. - 327 с.

70. Кружков, В. А. Ремонт и монтаж металлургического оборудования Текст.: учеб./ В. А. Кружков, Н. А. Чиченев. М.: изд-во Металлургия, 1985. - 320 с.

71. Седуш, В. Я. Организация технического обслуживания металлургического оборудования Текст.: учеб. пособие для вузов / В. Я. Седуш, Г. В. Сопилкин, В. 3. Вдовин и др. Киев: Техшка, 1986. - 124 с.

72. Беляев, Ю. К. Надежность технических систем Текст.: справочник / Ю. К. Беляев, В. А. Богатырев, В. В. Болотин и др. // Под ред. И. А. Ушакова. М.: Радио и связь, 1985. — 367с.

73. Эндренн, Дж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах Текст.: пер. с англ. / Под ред. Ю. Н. Руденко. М.: изд-во Энергоатомиздат, 1983. — 269 с.173

74. Христинич, А. Р. Планирование электропотребления абонентов жилых массивов на основе нейрогенезисных технологий/ А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич. Известия вузов. Электромеханика. 2008. -№5- С. 52-58.

75. Круглов, В. В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика Текст.: учеб. пособие / В. В. Круглов, В. В. Борисов. М.: изд-во Горячая линия-Телеком, 2002. - 234с.

76. Руденко, Ю. Н. Надежность систем энергетики / Текст.: учеб. / Ю. Н. Руденко, И. А. Ушаков. Новосибирск: изд-во Наука. Сиб.- отд-ние, 1989. -328 с.

77. Волков, Г. А. Оптимизация надежности электроэнергетических систем Текст.: науч. изд. / Г. А. Волков. М.: изд-во Наука, 1986. - 117 с.

78. Zienriewich, О. С. The finite element method. Volume 1/ О. С. Zienriewich, R. L. Taylor. Woburn: Butterwort-Heineman, 2000. 712 p.

79. Чередниченко, В. С. Теплопередача Текст.: учеб. пособие для вузов. В 2 ч. — 4.1: Основы теории теплопередачи/ В. С. Чередниченко, В. А. Синицын, А. И. Алиферов и др. Новосибирск: изд-во НГТУ, 2007. - 232 с.

80. Лыков, А. В. Тепломассообмен Текст.: учеб. / А. В. Лыков. М.: изд-во Энергия, 1971. - 560 с.

81. Versteeg, Н. К. An Introduction to computational fluid dynamics: The finite volume method approach/ H. K. Versteeg, W. Malalasekera. Prentice Hall, 1996.-257p.

82. Свенчанский, А. Д. Электрические промышленные печи. Ч. 1. Электрические печи сопротивления Текст.: учеб. / А. Д. Свенчанский. — М.: изд-во Энергия, 1975. 384 с.

83. Гук, Ю. Б. Анализ надежности электроэнергетических установок Текст.: учеб. пособие для вузов/ Ю. Б. Гук. Л.: изд-во Энергоатомиздат, 1988.-224 с.

84. Христинич, А. Р. Прогнозирование надежности электрического плавильно-литейного агрегата / А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич // Электротехника. 2009. - №7 - С. 47-52.

85. Христинич А. Р. Повышение эффективности электрического плавильно-литейного агрегата / А. Р. Христинич, Р. М. Христинич, Е. В. Христинич // Материалы 4-й научно.- техн. конф. с междун. участием: ЭЭЭ-2009. Изд-во НГТУ, Новосибирск, 2009. С. 213-218.

86. Программный комплекс «Энергопро-надежность». Р. М. Христинич, А. Р. Христинич, Е. В. Христинич. Свидет. об офиц. регистр, прогр. для ЭВМ № 2009613784. Заявка № 2009612678 от 03.06.2009г.

87. Патент W009716051 NO, МПК7 B22D41/01. Электрический нагревательный элемент / Eskreien Nils, заявитель и патентообладатель Elkem Materials. № W01996N000238 19960111, заяв. 01.11.1996, опубл. 01.05.1997.

88. Ефименко, С. П. Внепечное рафинирование металла в газлифтах Текст.: учеб. пособие для вузов / С. П. Ефименко, В. И. Мачикин, Н. Т. Лифенко. М.: Металлургия, 1986. - 264 с.

89. Христинич, Р. М. МГД-технологии рафинирования и приготовления алюминиевых сплавов в транспортных ковшах/ Р. М. Христинич, А. М. Велентеенко, Е. А. Головенко, А. Р. Христинич // Электрометаллургия. 2008.- №11. - С. 2-8.

90. Эскин, Г. И. Ультразвуковая обработка расплавленного алюминия Текст.: науч. изд. / Г. И. Эскин. М.: изд-во Металлургия, 1965. -224 с.

91. Шмидт, П. Г. Влияние механического перемешивания расплава в круглом кристаллизаторе на качество заготовки. Влияние внешних воздействий на жидкий и кристаллизующийся металл / П. Г. Шмидт, Н. Н. Власов, Г. А. Смирнов. Киев. - 1983 - С. 105-115.

92. Баландин, Г. Ф. Основы теории формирования отливок Текст.: учеб. / Г. Ф. Баландин. — М.: изд-во Машиностроение, 1977. 335 с.

93. Шмидт, П. Г. Влияние механического перемешивания жидкой стали на процесс кристаллизации непрерывного слитка / П. Г. Шмидт // Известия вузов: Черная металлургия. 1997.- № 4. - С. 35-38.

94. Вольдек, А. И. Электрические машины Текст.: учеб./ А. И. Вольдек. Л.: Энергия, 1978. - 832 с.

95. Бирзвалк, Ю. А. Основы теории и расчета индукционных МГД насосов постоянного тока Текст.: науч. изд. / Ю. А. Бирзвалк. Рига: изд-во Зинатне, 1968.-245 с.

96. Гельфгат, Ю. М. Жидкий металл под действием электромагнитных сил Текст.: науч. изд. / Ю. М. Гельфгат, О. А. Лиелаусис, Э. В. Щербинин. Рига: Зинатне, 1976. - 232 с.

97. Кирко, И. М. Жидкий металл в электромагнитном поле Текст.: науч. изд. / И. М. Кирко. М.: Энергия, 1964. - 160 с.

98. Самойлович, Ю. А. Инженерная методика расчета электромагнитных перемешивающих устройств на машинах непрерывного литья / Ю. А. Самойлович, 3. К. Кабаков, Л. Н. Ясницкий // Магнитная гидродинамика. 1984.- № 2. - С. 120-126.

99. Калантаров, П. Л. Расчет индуктивностей Текст.: справоч. / П. Л. Калантаров, Л. А. Цейтлин. Л.: изд-во Энергоатомиздат, 1986. -488 с.

100. Гецелев, 3. Н. Непрерывное литье в электромагнитный кристаллизатор Текст.: науч. изд. / 3. Н. Гецелев, Г. А. Балахонцев, Ф. И. Квасов и др. М.: изд-во Металлургия, 1983. - 152 с.