Search

The paper considers the development of a system for modeling the thermal work of the lining of cast iron ladles, which proceeds as the liquid cast iron moves from the moment of release from the blast furnace to its filling into the steelmaking unit. For oxygen - converter production of great importance is a stable chemical composition and temperature of cast iron. This allows you to significantly increase the productivity of steelmaking units as a result of standardization of processes and the elimination of melting with additives, as well as reduce metal losses. The scientific need is to visualize this process, to calculate its characteristics and optimize technological and design parameters in order to improve product quality. The purpose of this work is to study and develop a system for modeling the thermal work of the lining of cast iron buckets, which consists of determining the contact temperature of the lining with molten cast iron and determining heat loss to the accumulation of masonry. To achieve this goal, the following tasks were solved: analysis of known approaches to determining heat loss for masonry, selected methods and means of solving a scientific problem, obtained dependences for determining the contact temperature of the lining with the melt and the thickness of the active lining layer, improved method for determining heat loss masonry, determined the accumulative capacity of the active layer of the lining during operation, developed a system for modeling the thermal operation of the lining of cast iron buckets. The mathematical model is based on the method of determining heat loss for accumulation by laying masonry ladle, which takes into account the surface temperature (contact) lining - cast iron, which depends on the thermophysical properties of refractories and melt. The change of these properties as a result of penetration of cast iron into seams and pores of refractory laying is established in work. The actual value of the coefficient of accumulating capacity of the lining of cast-iron buckets was determined, which allowed to establish the cause of the increased losses on accumulation and to outline measures to reduce them., В работе рассматривается разработка системы моделирования тепловой работы футеровки чугуновозных ковшей, протекающей по мере продвижения жидкого чугуна с момента выпуска с ДП к заливке его в сталеплавильный агрегат. Научная необходимость заключается в визуализации этого процесса, в расчете его характеристик и оптимизации технологических и конструктивных параметров с целью улучшения качества продукции. В основе модели лежит метод определения потерь тепла на аккумуляцию кладкой чугуновозного ковша, в котором учтены температура поверхности (контакта) футеровка - чугун, которая зависит от теплофизических свойств огнеупора и расплава. В работе установлено изменение этих свойств в результате проникновения чугуна в швы и времени огнеупорной кладки. Определено фактическое значение коэффициента аккумулирующей способности футеровки чугуновозных ковшей, что позволило установить причину повышенных потерь на аккумуляцию и наметить меры по их снижению., В роботі розглядається розробка системи моделювання теплової роботи футеровки чавуновозних ковшів, що протікає в міру просування рідкого чавуну від моменту випуску з доменної печі до заливання його в сталеплавильний агрегат. Для киснево - конвертерного виробництва велике значення має як стабільний хімічний склад, так і температура чавуну. Це дозволяє значно збільшити продуктивність сталеплавильних агрегатів в результаті стандартизації процесів і усунення плавок з додувками, а також скоротити втрати металу. Наукова необхідність полягає в візуалізації цього процесу, в розрахунку його характеристик і оптимізації технологічних і конструкційних параметрів з метою поліпшення якості продукції. Метою даної роботи є дослідження і розробка системи моделювання теплової роботи футеровки чавуновозних ковшів, яка складається з визначення температури контакту футеровки з розплавом чавуну і визначення втрат тепла на акумуляцію кладкою. Для досягнення зазначеної мети вирішені наступні завдання: проведений аналіз відомих підходів до визначення втрат тепла на акумуляцію кладкою, обрані методи та засоби вирішення наукової проблеми, отримані залежності для визначення температури контакту футеровки з розплавом і товщини активного шару футеровки, удосконалено метод визначення втрат тепла на акумуляцію кладкою, визначена акумулююча здатності активного шару футеровки в процесі експлуатації, розроблена система моделювання теплової роботи футеровки чавуновозних ковшів. В основі математичної моделі лежить метод визначення втрат тепла на акумуляцію кладкою чавуновозного ковша, в якому враховані температура поверхні (контакту) футеровка - чавун, що залежить від теплофізичних властивостей вогнетрива і розплаву. В роботі встановлено зміну цих властивостей в результаті проникнення чавуну в шви і пори вогнетривної кладки. Визначено фактичне значення коефіцієнта акумулюючої здатності футеровки чавуновозних ковшів, що дозволило встановити причину підвищених втрат на акумуляцію і намітити заходи щодо їх зниження.&nbsp

Постановка проблеми. Застосування імовірнісних методів в інженерній практиці наразі залишається недостатнім. Цьому перешкоджає необхідність використання специфічної галузі знань (теорія випадкових процесів, математична статистика, теорія надійності будівель і споруд та ін.), що традиційно належать до сфери високоінтелектуальних наукових досліджень. У той же час кількісне знаходження показників надійності ‑ необхідний момент у процесі створення будь-якої будівлі чи споруди та має бути не лише обґрунтоване в нормативних документах, а і безпосередньо застосовуватися в процесі конструкторської діяльності. З огляду на це, дослідження сфокусоване тільки на отриманні кількісної оцінки імовірності безвідмовної роботи для окремих елементів сталевих ємностей зберігання, відповідно до авторської методики та основних положень імовірнісного розрахунку. При цьому модель функції надійності повністю відповідає імовірнісній природі постійних та технологічних навантажень. Для елементів сталевих ємностей зберігання це реалізується шляхом представлення випадкової величини узагальненої міцності нормальним законом розподілу. Для снігових і вітрових навантажень, які описуються технікою випадкових процесів, використано методику, що дозволяє перейти від дослідження всього процесу до розгляду лише його максимумів, описаних подвійним експоненціальним розподілом Гумбеля. Мета статті ‑ навести аналітично простий алгоритм для визначеннярівня надійності елементів сталевих ємностей зберігання чи розв’язання інших супутніх задач імовірнісного розрахунку такого виду конструкцій. На базі практичних прикладів проілюструвати процедуру розв’язання задач даного типу та ознайомити інженера з елементарними принципами розрахунку елементів сталевих конструкцій ємностей зберігання на надійність. Висновок. На базі єдиного підходу та із застосуванням апроксимуючих виразів і лаконічних математичних викладок, наведено узагальнений алгоритм аналітичного імовірнісного розрахунку елементів сталевих ємностей зберігання. Відповідно до формульного вираження здійснено числовий розрахунок імовірності безвідмовної роботи кільцевого ребра жорсткості циліндричної ємності та розв’язано практичну задачу підбору поперечного перерізу радіального ребра жорсткості за заданим рівнем нормативної імовірності роботи., Постановка проблемы. Использование вероятностных методов в инженерной практике в данное время является недостаточным. Этому препятствует необходимость использования специфической области знаний (теория случайных процессов, математическая статистика, теория надежности зданий и сооружений и др.), которая традиционно относится к сфере высокоинтеллектуальных научных исследований. В то же время количественное нахождение показателей надежности является необходимым моментом в процессе создания любого строительного объекта и должно быть не только обосновано в нормативных документах, но и непосредственно применяться в процессе конструкторской деятельности. Учитывая это, исследования сфокусированы исключительно на получении количественной оценки вероятности безотказной работы для отдельных элементов стальных емкостей хранения, в соответствии с авторской методикой и основными положениями вероятностного расчета. При этом модель функции надежности полностью соответствует вероятностной природе постоянных и технологических нагрузок. Для элементов стальных емкостей хранения это реализуется путем представления случайной величины обобщенной прочности нормальным законом распределения. Для снеговых и ветровых нагрузок, которые описываются техникой случайных процессов, использована методика, позволяющая перейти от исследования всего процесса к рассмотрению только его максимумов, описанных двойным экспоненциальным распределением Гумбеля. Цель статьи ‑ предоставить аналитически простой алгоритм для определения уровня надежности элементов стальных емкостей хранения или решения других сопутствующих задач вероятностного расчета данного вида конструкций. На базе практических примеров проиллюстрировать процедуру решения задач данного типа и ознакомить инженера с элементарными принципами расчета элементов стальных конструкций емкостей хранения на надежность. Вывод. В рамках единого подхода и при применении аппроксимирующих выражений и лаконичных математических выкладок представлен обобщенный алгоритм аналитического вероятностного расчета элементов стальных емкостей хранения. Согласно формульному выражению осуществлен числовой расчет вероятности безотказной работы кольцевого ребра жесткости цилиндрической емкости и решена практическая задача подбора поперечного сечения радиального ребра жесткости по заданному уровню нормативной вероятности работы., Problem statement. The use of probability methods in engineering practice is currently insufficient. This is hindered by the need to use a specific area of knowledge, such as the theory of random processes, mathematical statistics, the theory of reliability of buildings and structures, etc. However, the quantitative calculation of reliability indicators is a necessary moment in the process of building any construction. The level of reliability should be substantiated in the regulatory documents and directly applied in the process of design activities. Considering this, the research focuses exclusively on obtaining a quantitative estimate of the probability of failure-free operation for separate elements of steel storage capacities. This was done in accordance with the author's methodology and the main features of probability calculation. At the same time, the model of reliability function completely corresponds to the probability nature of constant and technological loads. For elements of steel storage capacities representing a random value of generalized strength is realized by a normal distribution law. For snow and wind loads, which are described by the method of random processes, it is used a technique that allows to proceed from the study of the whole process to the consideration of only its maximums, which are described by the double exponential distribution of Humbel. The example of solving practical problems will provide visibility to the performed research and will help the ordinary specialist to approach to the mastering of probabilistic calculations. Purpose. To provide an analytically simple algorithm for determining the level of reliability of elements of steel storage capacities or for solving other related problems of probability calculation of the given type of structures. On the basis of practical examples to illustrate the procedure of solving problems of this type and acquaint the engineer with the elementary principles of calculating for reliability the elements of steel construction of the storage capacities. Conclusion. On the basis of the unified approach and using the approximating expressions and concise mathematical calculations, a generalized algorithm for analytic probability calculation of elements of steel storage capacities is represented. Accordingly to formulas, it was made a numerical calculation of the probability of a failure-free operation, the reliability of the circular stiffener of the cylindrical capacity and it was solved the practical problem of the selection of the cross-section radial stiffener, according to the given level of the normative probability of work.

Постановка проблемы. Статья посвящена решению задачи вероятностного расчета элементов стальных емкостей для хранения зерна. С учетом вероятностной природы внешних воздействий и прочностных характеристик стали. Рассмотрим элементы, которые работают на простое растяжение или сжатие в одной плоскости, центральное сжатие или испытывают влияние осевой силы с моментом. Закон распределения случайной величины характеристик прочности стали соответствует нормальному закону. Для случайной величины обобщенного усилия вид кривой распределения принимается в зависимости от типа внешних воздействий: давление сыпучего материала на стенку корпуса схематизируется нормальным распределением, а влияние снеговых и ветровых воздействий – двойным экспоненциальным распределением Гумбеля. Предельное неравенство выражается через безразмерный показатель коэффициента критического фактора. Расчет производился в соответствии с классическими методами теории вероятности и математической статистики. Также предложено альтернативное решение задачи путем прямого моделирования случайных величин с использованием аппроксимированных выражений для наиболее сложных функциональных зависимостей. К ним относятся выражения для коэффициента продольного изгиба как функции гибкости элемента, границы текучести стали и типа кривой стойкости, а также зависимости коэффициента устойчивости при внецентренном сжатии от условной гибкости и приведенного относительного эксцентриситета. Для определения вероятности безотказной работы исследовалась не сама функция распределения, а только значения вероятностей, при приближении критического фактора к единице. Цель. Получить зависимость для функции надежности, которая должна иметь математически простой вид пригодный для инженерного использования. Вывод. Доказана невозможность использования традиционных методов для определения надежности элементов емкости хранения в связи со сложностью математических выражений и большого объема вычислений. В рамках единого подхода в аналитической форме полностью решена задача задача вероятностного расчёта (расчёта надёжности) элементов стальных конструкций, испытывающих одноосное растяжение или сжатие, сжато-изогнутых или находящихся в условиях чистого изгиба., Постановка проблеми. Стаття присвячена вирішенню задачі імовірнісного розрахунку елементів сталевих ємностей для зберігання зерна з урахуванням імовірнісної природи зовнішніх впливів та міцнісних показників сталі. Розглядалися елементи, що працюють на простий розтяг чи стиск в одній площині, центральний стиск або осьову силу з моментом. Закон розподілу випадкової величини характеристик міцності сталі відповідає нормальному закону. Для випадкової величини узагальненого зусилля вид кривої розподілу приймався залежно від типу зовнішніх впливів: тиск сипкого матеріалу на стінку корпусу схематизувався нормальним розподілом, а дія снігових і вітрових навантажень – подвійним експоненціальним розподілом Гумбеля. Гранична розрахункова нерівність виражалась через безрозмірний показник коефіцієнта критичного фактору. Розрахунок проводився відповідно до класичних методів теорії імовірностей і математичної статистики. Також пропонується альтернативне вирішення задачі шляхом прямого моделювання випадкових величин із застосуванням апроксимованих виразів для найбільш складних функціональних залежностей. До них відносяться вираження коефіцієнта поздовжнього згину як функції гнучкості елементу, границі текучості сталі та типу кривої стійкості, а також залежність коефіцієнта стійкості при позацентровому стиску від умовної гнучкості та відносного приведеного ексцентриситету. Для визначення імовірності безвідмовної роботи досліджувалася не сама функція розподілу, а лише значення імовірностей, при наближенні критичного фактору до одиниці. Мета. Отримати залежність для функції надійності, яка повинна мати математично просте вираження придатне для інженерного використання. Висновок. Доведена неможливість застосування традиційних методів для визначення надійності елементів ємності зберігання, з огляду на складність математичних викладок та великий об’єм обчислень. В рамках єдиного підходу в повністю аналітичній формі вирішена задача імовірнісного розрахунку елементів сталевих конструкцій, які працюють на розтяг чи стиск в одній площині, стиснуто-зігнутих або в умовах чистого згину., Problem statement. This paper deals with is the solution of the problem of stochastic calculation of elements of the steel capacities for grain storage. The stochastic nature of external influences and strength indicators of steel was taken into account at the same time. There were considered the elements that work for a simple tension or compression in one plane, central compression, or axial force with the moment. The law of random value’s distribution of the strength characteristics of steel corresponds to the normal law. For a random value of the generalized effort the shape of the distribution curve was taken, depending on the type of external influences. The pressure of the bulk material on the body wall was schematized by a normal distribution. The influence of snow and wind loads was schematized by the double exponential distribution of Gumbel. The boundary calculated inequality was expressed through the dimensionless coefficient of the critical factor. The calculation was carried out accordingly to the classical methods of stochastic theory and mathematical statistics. Also, it was proposed an alternative solution of the problem by direct modeling of random values. The approximate expressions for the most complex functional dependencies were used. They include the expression of the coefficient of longitudinal bending as a function of the element's flexibility, the yield strength of steel, the type of the stability curve, the dependence of the stability coefficient under the eccentric compression from the conditional flexibility and relative reduced eccentricity. To determine the probability of trouble-free operation, it was investigated not the distribution function itself, but only the probability values, when the critical factor is approached to one. Purpose. To obtain a dependence for the reliability function. It should have a mathematically simple expression and be suitable for the engineering use. Conclusion. It was proved that traditional methods for determining the elements’ reliability of the storage capacity could not be used, because of the complexity of mathematical manipulations and the large amount of calculation. Within a single approach in a fully analytical form, it was solved the problem of stochastic calculation of elements of the steel constructions, which work for the tension or compression in one plane, compressed and bend, or under the condition of pure bending.

In this work the actual task of increasing the balance reliability of local electrical systems (LES) is solved by establishing a drive within the limits of the balance sheet of a photovoltaic electric stations (PES). The law of distribution of generation of PES for a certain period of time of day during the year is analyzed. A mathematical model for generating PES in the form of Gaussian mixtures is proposed. The main characteristics of the probabilistic nature of solar power generation are obtained. The probability of covering the given loading schedule by generating the PES is determined for a certain time of day throughout the year. On the basis of certain probabilistic characteristics of the PES generation, the capacity of the drive is determined, which will increase the balance reliability of the LES.The probabilistic characteristics of both the process of generating electricity at the PES and the process of its consumption are precisely determined by a mathematical model based on the Gaussian mixture. On the basis of the received characteristics it is relatively easy to obtain the probability of covering the loading schedule with the source of renewable energy and to determine the probability of providing balance reliability in the local electrical system. It is expedient to estimate the probability of providing a loading schedule at hourly intervals on which the day is broken. This reduces the analysis errors that are caused by the natural conditions for generating electricity from renewable sources, and take into account the features of its consumption graphs.In this paper the capacity of the drive is determined based on the possibilities of accumulation of surplus electricity, at the peak generation time of the PES., В роботі розв’язується актуальна задача підвищення балансової надійності локальних електричних систем (ЛЕС) за рахунок встановлення накопичувача в межах балансової належності фотоелектричної електростанції (ФЕС). Проаналізовано закон розподілу генерування ФЕС для певного проміжку часу доби протягом року. Запропоновано математичну модель генерування ФЕС у вигляді гаусових сумішей. Отримано основні характеристики імовірнісного характеру генерування сонячної електростанції. Визначено імовірність покриття заданого графіка навантаження генеруванням ФЕС протягом певного часу доби впродовж всього року. На основі визначених імовірнісних характеристик генерування ФЕС визначено ємність накопичувача, що дозволить підвищити балансову надійність ЛЕС.