Разработка концепту-альной модели, позволяющей на основании полученных параметров функционирова-ния электролизера Содерберга

Аннотация

Выпускная квалификационная работа бакалавра посвящена разработке и ис-следованию комплексной математической модели получения алюминия в электроли-зёре Содерберга.

Цель работы заключается в разработке и исследовании комплексной математи-ческой модели получения алюминия в электролизере Содерберга, которая представ-ляет собой систему уравнений, описывающую влияние различных характеристик на технологический процесс и позволяющую проводить исследование процесса и изуче-ние причинно-следственной связи.

В работе решены следующие задачи: изучены характеристики объекта и тех-нологическое описание процесса получения алюминия, рассмотрено построение кон-цептуальной и математической модели на основе корреляционного анализа и эксперт-ной оценки. В заключении приведены результаты математического моделирования. Данный проект экономически эффективен.

Выпускная квалификационная работа содержит 113 страниц, включая 8 таб-лиц, 12 рисунков, 2 приложения и библиографический список из 87 наименований.

The abstract

The final qualification work of the bachelor is dedicated to the development and study of a complex mathematical model of aluminum production in the Soderbergh electro-lyzer.

The purpose of the work is to develop and explore a complex mathematical model of aluminum production in the Soderbergh electrolyzer, which is a system of equations describ-ing the influence of various characteristics on the technological process and allowing to con-duct the study of the process and the study of the cause-effect relationship.

The work solves the following tasks: it studies the characteristics of the object and the technological description of the aluminum production process, and considers the con-struction of a conceptual and mathematical model based on correlation analysis and expert evaluation. The conclusion presents the results of mathematical modeling are presented. This project is cost-effective.

The final qualification work consists of 113 pages, include 8 tables, 12 figures, 2 ap-pendences and a list of 87 references.





5

СОДЕРЖАНИЕ

Введение...................................................................................................................... 7

1. Теоретическая часть................................................................................................... 8

1.1. Современное состояние мирового рынка алюминиевой промышленности................. 8

1.2. Обзор алюминиевой промышленности в масштабе РФ.......................................... 10

1.3. Технологический регламент................................................................................ 12

1.3.1. Характеристика технологического процесса производства алюминия

электролитическим способом........................................................................................... 12

1.3.2. Конструкция алюминиевого электролизера Содерберга................................... 15

1.3.3. Электролизный цех алюминиевых заводов..................................................... 18

1.4. Аналитический обзор литературы по теме исследования........................................ 20

1.5. Техническое задание.......................................................................................... 39

1.5.1. Введение.................................................................................................... 39

1.5.2. Основания для разработки........................................................................... 39

1.5.3. Назначение для разработки.......................................................................... 39

1.5.4. Технико-экономические показатели.............................................................. 39

1.5.5. Требования к составу и параметрам технических средств................................ 39

1.5.6. Требования к программе или программному изделию..................................... 40

1.5.7. Требования к программной документации..................................................... 40

1.5.8. Стадии и этапы разработки.......................................................................... 40

1.5.9. Порядок контроля и приемки........................................................................ 40

2. Практическая часть.................................................................................................. 41

2.1. Структурная идентификация процесса получения алюминия.................................. 41

2.1.1. Возмущающие воздействия и внешние параметры электролизера.................... 41

2.1.2. Внутренние параметры электролизера и процесса электролиза........................ 44

2.1.3. Результаты параметрической идентификации электролитического производства

алюминия....................................................................................................................... 49

2.2. Подготовка к этапу экспертной комиссии и обработка ее результатов..................... 53

2.3. Построение концептуальной модели получения алюминия в электролизере............. 70

3. Специальная часть................................................................................................... 73

3.1. Математическая модель получения алюминия в электролизере Содерберга............. 73

Заключение................................................................................................................. 87

Библиографический список.......................................................................................... 88

Приложение 1 Экспертные оценки................................................................................ 95

Приложение 2 Определение рангов.............................................................................. 106










6

ВВЕДЕНИЕ

Математическое моделирование, как аналитическое, так и имитационное, поз-воляет достаточно эффективно исследовать существующие в мире проектируемые си-стемы. В настоящее время сложно назвать область деятельности человека, в которой бы не использовались различные методы моделирования, в той или иной степени. В первую очередь это, конечно же, относится к сфере управления системами, где осно-вополагающими являются процессы, основанные на принятии решений, которые в свою очередь опираются на полученную информацию.

Одной из таких областей является алюминиевая промышленность. Практиче