DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2019-1(83)-107-114

Модель термічної обробки вуглецевої сировини в електрокальцинаторі

Олексій Анатолійович Жученко, Микола Григорович Хібеба

Анотація


Висока якість системи керування процесом термічної обробки вуглецевої сировини дозволяє зменшити вихід бракованої продукції на наступних етапах виробництва вуглецевих виробів та підвищити якість готової продукції. Синтез таких систем можливий лише за умови докладного дослідження процесів, що протікають на даному етапі виробництва. Враховуючи, що проведення досліджень на реальних об’єктах практично неможливе, єдиною альтернативою залишається метод математичного моделювання. Враховуючи значний час розрахунку повної математичної моделі процесу з’являється необхідність у пошуку і реалізації методів її спрощення.
У цьому дослідженні на основі аналізу існуючих методів спрощення математичних моделей об’єктів з розподіленими параметрами обґрунтовано вибір методу Фур’є для спрощення математичної моделі процесу термічної обробки вуглецевої сировини в електрокальцинаторі. Розроблено спрощену математичну модель вказаного процесу. Визначено оптимальні структури спрощених математичних моделей. Проведено їх параметричну ідентифікацію. Досліджена відповідність результатів розрахунків за спрощеною та початковою математичними моделями. В результаті отримано модель, що досить точно відображає температурні поля, отримані за допомогою повної моделі та має досить незначний час розрахунку (декілька секунд).
У подальших дослідженнях планується провести перевірку на адекватність отриманої моделі експериментальним даним. Після цього модель може бути використана як для подальшого дослідження температурних полів робочої зони електрокальцинатора в процесі термічної обробки вуглецевої сировини, так і для синтезу системи керування цим процесом у реальному часі.

Ключові слова


виробництво вуглецевих виробів; електрокальцинатор; математична модель; метод Фур’є; структурна та параметрична ідентифікація

Повний текст:

PDF

Посилання


Gasik, M.I., Cybulja, E.I. and Bezuglyj, A.V. (2009), «Upravlenie processom prokalivanija antracita po izmerjaemoj velichine padenija naprjazhenija v antracitovoj zagruzke jelektrokal'cinatora», Metallurgicheskaja i gornorudnaja promyshlennost', Vol. 5, рр. 31–35.

Sannikov, A.K., Somov, A.B. and Kliuchnikov, V.V. (1985), Proizvodstvo elektrodnoi produktsii, Metallurgija Publ., Moscow, 129 p.

Chalyh, A.F. and Sosedov, V.P. (1987), Grafitacija uglerodistyh materialov, Metallurgija Publ., Moscow, 176 p.

Lazarєv, T.V. (2015), «Zakonomіrnostі procesu visokotemperaturnogo obroblennja ruhomogo sharu sipuchih vuglecevih materіalіv v elektrichnih pechah – elektrokal'cinatorah», Abstract of kand. tehn. nauk, spec. 05.17.08, Procesi ta obladnannja hіmіchnoї tehnologії, Kiїv, 22 р.

Karvackij, A.Ja., Panov, E.N. and Kutuzov, S.V. (2012), Teoreticheskie i jeksperimental'nye issledovanija teplojelektricheskogo i mehanicheskogo sostojanija vysokotemperaturnyh agregatov, NTUU «KPI», K., 356 р.

Panov, Je.M., Karvac'kyj, A.Ja., Kutuzov, S.V., Leleka, S.V. and other (2011), «Modeljuvannja procesu grafituvannja naftovogo koksu v shahtnij elektropechi neperervnoi' dii'», Vіsnik NTU «KPІ», Hіmіchna іnzhenerіja, ekologіja ta resursozberezhennja, Vol. 1.

Shulepov, S.V. (1972), Fizika uglegrafitovykh materialov, Metallurgija, Moscow, 256 p.

Karvatskii, A.Ia., Leleka, S.V., Pulinets, I.V., Lazarev, T.V. and other (2014), «Issledovanie elektricheskogo kontaktnogo soprotivleniia grafita s med'iu i termorasshirennym grafitom», Vostochno-Evropeiskii zhurnal peredovykh tekhnologii, Vol. 5, pp. 45–49.

Tsybulia, E.I., Gasik, M.I. and Grinshpunt, A.G. (2013), «Analiz vliianiia fiziko-khimicheskikh protsessov na tekhnologiiu proizvodstva termoantratsita v elektrokal'tsinatorakh», Metallurgicheskaja i gornorudnaja promyshlennost', Vol. 2, pp. 19–23.

Gubinskii, M.V., Fedorov, S.S., Livitan, N.V., Barsukov, I.V. and other (2012), «Pechi dlja proizvodstva vysokochistyh uglerodnyh materialov», Teorija i praktika teplovyh processov v metallurgii.

Gubinskii, M.V., Fedorov, S.S., Livitan, N.V. and Gogotsi, A.G. (2013), «Analiz energeticheskoi effektivnosti pechei dlia vysokotemperaturnoi termicheskoi obrabotki uglerodnykh materialov», Metallurgicheskaja i gornorudnaja promyshlennost', Vol. 2.

Matvienko, A.A., Karvackij, A.Ja., Leleka, S.V., Titov, M.E. and other (2011), «Sovremennoe sostojanie problemy poluchenija grafitirovannogo napolnitelja jelektrodnyh izdelij v jelektrokal'cinatorah», Vіsnik NTU «KPІ», Hіmіchna іnzhenerіja, ekologіja ta resursozberezhennja, No 1 (7).

Dikareva, A.V., Gerasimenko, T.E. and Meshkov E.I. (2012), «Matematicheskaja model' teplovoj raboty jelektrokal'cinatora», Teplotehnika i informatika v obrazovanii, nauke i proizvodstve, UrFU, Ekaterinburg, рр. 43–46.

Jurevich, E.I. (2016), Teorija avtomaticheskogo upravlenija, BHV-Peterburg, Peterburg, 560 р.

Goncharov, V.I., Nguen, Kuang Zung and Tkhan, V'et Zung (2016), «Identifikacija ob"ektov upravlenija s raspredeljonnymi parametrami», GISAP: Technical Sciences, Construction and Architecture, Vol. 8, рр. 8–11.

Zhuchenko, O.A. and Capar, V.S. (2015), «Metod sproshhennja matematychnyh modelej ob’jektiv keruvannja iz rozpodilenymy parametramy», Avtomatyzacija tehnologichnyh i biznes-procesiv, Vol. 1, pp. 15–25.

D'iakonov, V.P. (2005), Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6 v matematike i modelirovanii, SOLON-Press Publ., Moscow, 576 p.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Гасик М.И. Управление процессом прокаливания антрацита по измеряемой величине падения напряжения в антрацитовой загрузке электрокальцинатора / М.И. Гасик, Е.И. Цыбуля, А.В. Безуглый // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2009. – № 5. – С. 31–35.
  2. Санников А.К. Производство электродной продукции / А.К. Санников, А.Б. Сомов, В.В. Ключников. – М. : Металлургия, 1985. – 129 с.
  3. Чалых А.Ф. Графитация углеродистых материалов / А.Ф. Чалых, В.П. Соседов. – М. : Металлургия, 1987. – 176 с.
  4. Лазарєв Т.В. Закономірності процесу високотемпературного оброблення рухомого шару сипучих вуглецевих матеріалів в електричних печах – електрокальцинаторах : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук : спец. 05.17.08 «Процеси та обладнання хімічної технології» / Т.В. Лазарєв. – Київ, 2015. – 22 с.
  5. Карвацкий А.Я. Теоретические и экспериментальные исследования теплоэлектрического и механического состояния высокотемпературных агрегатов / А.Я. Карвацкий, Е.Н. Панов, С.В. Кутузов. – К. : НТУУ «КПИ», 2012. – 356 с.
  6. Моделювання процесу графітування нафтового коксу в шахтній електропечі неперервної дії / Є.М. Панов, А.Я. Карвацький, С.В. Кутузов, С.В. Лелека, П.В. Степура // Вісник НТУ «КПІ». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. – 2011. – № 1 (7).
  7. Шулепов С.В. Физика углеграфитовых материалов / С.В. Шулепов. – М. : Металлургия, 1972. – 256 с.
  8. Исследование электрического контактного сопротивления графита с медью и терморасширенным графитом / А.Я. Карвацкий, С.В. Лелека, И.В. Пулинец, Т.В. Лазарев и др. // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2014. – № 5 (5). – С. 45–49.
  9. Цыбуля Е.И. Анализ влияния физико-химических процессов на технологию производства термоантрацита в электрокальцинаторах / Е.И. Цыбуля, М.И. Гасик, А.Г. Гриншпунт // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2013. – № 2. – С. 19–23.
  10. Печи для производства высокочистых углеродных материалов / М.В. Губинский, С.С. Федоров, Н.В. Ливитан, И.В. Барсуков и др. // Теория и практика тепловых процессов в металлургии. – 2012.
  11. Анализ энергетической эффективности печей для высокотемпературной термической обработки углеродных материалов / М.В. Губинский, С.С. Федоров, Н.В. Ливитан, А.Г. Гогоци и др. // Металлургическая и горнорудная промышленность. – 2013. – № 2.
  12. Современное состояние проблемы получения графитированного наполнителя электродных изделий в электрокальцинаторах / А.А. Матвиенко, А.Я. Карвацкий, С.В. Лелека, М.Е. Титов и др. // Вісник НТУ «КПІ». Хімічна інженерія, екологія та ресурсозбереження. – 2011. – № 1 (7).
  13. Дикарева А.В. Математическая модель тепловой работы электрокальцинатора / А.В. Дикарева, Т.Е. Герасименко, Е.И. Мешков // Теплотехника и информатика в образовании, науке и производстве. – Екатеринбург : УрФУ, 2012. – С. 43–46.
  14. Юревич Е.И. Теория автоматического управления / Е.И. Юревич. – Петербург : БХВ-Петербург, 2016. – 560 с.
  15. Гончаров В.И. Идентификация объектов управления с распределёнными параметрами / В.И. Гончаров, Нгуен Куанг Зунг, Тхан Вьет Зунг // GISAP: Technical Sciences, Construction and Architecture. – 2016. – № 8. –С. 8–11.
  16. Жученко О.А. Метод спрощення математичних моделей об’єктів керування із розподіленими параметрами / О.А. Жученко, В.С. Цапар // Автоматизація технологічних і бізнес-процесів. – 2015. № 1. С. 15–25.
  17. Дьяконов В.П. Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании / В.П. Дьяконов. – М. : СОЛОН-Пресс, 2005. – 576с.




Copyright (c) 2019 Олексій Анатолійович Жученко, Микола Григорович Хібеба

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.