Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения

Проведен анализ традиционных решений управления замкнутыми циклами мокрого шарового измельчения. Рассмотрена структура автоматической экспертной энергосберегающей системы управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения. В качестве источника знаний о заполнении барабана мельницы рудой исполь...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2006
1. Verfasser:	Куваев, Я.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2006
Schlagworte:	Енергозберігаючі технології в гірничо-металургійному та паливно-енергетичному комплексах України
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/113724
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения / Я.Г. Куваев // Наука та інновації. — 2006. — Т. 2, N 3. — С. 48-53. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-113724
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1137242017-02-13T15:23:47Z Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения Куваев, Я.Г. Енергозберігаючі технології в гірничо-металургійному та паливно-енергетичному комплексах України Проведен анализ традиционных решений управления замкнутыми циклами мокрого шарового измельчения. Рассмотрена структура автоматической экспертной энергосберегающей системы управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения. В качестве источника знаний о заполнении барабана мельницы рудой используется стохастическая модель процесса измельчения. Приведены результаты апробации системы управления в промышленных условиях. Проведено аналіз традиційних рішень управління замкненими циклами мокрого кульового подрібнення. Розглянута структура автоматичної експертної енергозберігаючої системи управління замкненим циклом мокрого кульового подрібнення. Як джерело знань про заповнення барабана млина рудою використовується стохастична модель процесу подрібнення. Наведені результати апробації системи управління в промислових умовах. Analysis of traditional solutions for control of closed cycle of wet ball grinding is conducted. Automatic expert energy- saving system structure control of closed cycle of wet ball grinding is considered. Grinding process stochastic model used as knowledge source about mill drum completion of ore. Approbation results of control system in industrial conditions are given. 2006 Article Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения / Я.Г. Куваев // Наука та інновації. — 2006. — Т. 2, N 3. — С. 48-53. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 1815-2066 DOI: doi.org/10.15407/scin2.03.048 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/113724 ru Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Енергозберігаючі технології в гірничо-металургійному та паливно-енергетичному комплексах України Енергозберігаючі технології в гірничо-металургійному та паливно-енергетичному комплексах України
spellingShingle	Енергозберігаючі технології в гірничо-металургійному та паливно-енергетичному комплексах України Енергозберігаючі технології в гірничо-металургійному та паливно-енергетичному комплексах України Куваев, Я.Г. Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения
description	Проведен анализ традиционных решений управления замкнутыми циклами мокрого шарового измельчения. Рассмотрена структура автоматической экспертной энергосберегающей системы управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения. В качестве источника знаний о заполнении барабана мельницы рудой используется стохастическая модель процесса измельчения. Приведены результаты апробации системы управления в промышленных условиях.
format	Article
author	Куваев, Я.Г.
author_facet	Куваев, Я.Г.
author_sort	Куваев, Я.Г.
title	Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения
title_short	Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения
title_full	Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения
title_fullStr	Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения
title_full_unstemmed	Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения
title_sort	автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2006
topic_facet	Енергозберігаючі технології в гірничо-металургійному та паливно-енергетичному комплексах України
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/113724
citation_txt	Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения / Я.Г. Куваев // Наука та інновації. — 2006. — Т. 2, N 3. — С. 48-53. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT kuvaevâg avtomatičeskaâékspertnaâénergosberegaûŝaâsistemaupravleniâzamknutymciklommokrogošarovogoizmelʹčeniâ
first_indexed	2025-07-08T06:18:00Z
last_indexed	2025-07-08T06:18:00Z
_version_	1837058471985414144
fulltext	48 Енергозберігаючі технології © НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. 2006 Измельчение является наиболее энергоёмким процессом как в обогащении, так и в других отраслях, где имеется производственная не обходимость в помоле сырья перед основным технологическим процессом. В конце пятиде сятых годов прошлого века на флотационных фабриках на процессы измельчения приходи лось 45–65 % общего расхода энергии, в це ментной промышленности – свыше 50 % [1]. В середине 1980 х гг. энергопотребление в АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТНАЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЗАМКНУТЫМ ЦИКЛОМ МОКРОГО ШАРОВОГО ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ Я. Г. Куваев Национальный горный университет, Днепропетровск Надійшла до редакції 28.03.06 Резюме: Проведен анализ традиционных решений управления замкнутыми циклами мокрого шарово го измельчения. Рассмотрена структура автоматической экспертной энергосберегающей системы уп равления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения. В качестве источника знаний о заполне нии барабана мельницы рудой используется стохастическая модель процесса измельчения. Приведены результаты апробации системы управления в промышленных условиях. Ключевые слова: автоматизация, энергосбережение, экспертная система управления, стохастическая модель, мокрое шаровое измельчение. Я. Г. Куваєв. АВТОМАТИЧНА ЕКСПЕРТНА ЕНЕРГОЗБЕРІГАЮЧА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ ЗАМКНЕНИМ ЦИКЛОМ МОКРОГО КУЛЬОВОГО ПОДРІБНЕННЯ. Резюме: Проведено аналіз традиційних рішень управління замкненими циклами мокрого кульового подрібнення. Розглянута структура автоматичної експертної енергозберігаючої системи управління замкненим циклом мокрого кульового подрібнення. Як джерело знань про заповнення барабана мли на рудою використовується стохастична модель процесу подрібнення. Наведені результати апробації системи управління в промислових умовах. Ключові слова: автоматизація, енергозбереження, експертна система управління, стохастична мо дель, мокре кульове подрібнення. Y. G. Kuvaev. AUTOMATIC EXPERT ENERGY�SAVING SYSTEM CONTROL OF CLOSED CYCLE OF WET BALL GRINDING. Abstract: Analysis of traditional solutions for control of closed cycle of wet ball grinding is conducted. Automatic expert energy saving system structure control of closed cycle of wet ball grinding is considered. Grinding process stochastic model used as knowledge source about mill drum completion of ore. Approbation results of control system in industrial conditions are given. Keywords: automation, energy saving, expert system control, stochastic model, wet ball grinding. Наука та інновації.2006.Т 2.№ 3.С. 48–53. 49НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2006 Енергозберігаючі технології процессе измельчения сырья составляло 55–60 % от всего потребления энергии любым горно обогатительным комбинатом (ГОК) [2]. Анализ литературных источников [3, 4] поз воляет сделать вывод, что в настоящий мо мент ситуация не изменилась. Конструкторы измельчительного обору дования признают, что возможности улучше ния основных показателей барабанных мель ниц, в число которых входит энергопотребле ние, расход шаров и футеровки, практически исчерпаны [5]. Тем не менее на отечествен ных горно обогатительных комбинатах при меняются традиционные барабанные мель ницы. Следовательно, проблему снижения удельных расходов электроэнергии, футеров ки (а для шаровых мельниц – и шаров) необ ходимо решать. Очевидно, что помимо усо вершенствования конструкции и улучшения технологии переработки руды снизить удель ные электропотребление и расход материалов можно за счет энергосберегающего управле ния процессом измельчения. Для замкнутого цикла мокрого шарового измельчения целесообразно выбрать следую щую целевую функцию управления [6]: , (1) где – производительность замкнутого цикла измельчения по готовому классу; dгот – содержание частиц готового класса, выводи мых из цикла измельчения классификатором в последующие стадии технологического процесса; dзад – заданное число частиц гото вого класса. Такая целевая функция обеспечивает ми нимизацию удельных расходов электроэнер гии и материалов при заданных технологиче ских ограничениях, обеспечивающих макси мум общего критерия эффективности обога тительной секции в целом. Это видно из фор мы обобщенных статических характеристик мельницы (рис. 1), описание которых приве дено в [2, 6, 7]. Здесь – производитель ность замкнутого цикла по готовому классу; ϕр – заполнение барабана мельницы рудой. В установившемся режиме работы про изводительность замкнутого цикла измель чения по готовому классу равна расходу ис ходной руды в загрузочную горловину мель ницы. Режимы работы замкнутого цикла, расположенные правее ϕр опт, являются ава рийными, левее – рабочими. При оптималь ном значении заполнения мельницы рудой (ϕр опт) удельные затраты электроэнергии на тонну измельченной руды минимальны. Для выхода из аварийной в рабочую часть стати ческой характеристики подачу исходной руды в мельницу необходимо снижать либо пре кращать до момента, пока заполнение мель ницы рудой не станет меньшим или равным ϕр опт. При пониженных подачах руды часть энергии, запасенной шарами, расходуется на разрушение брони и шаров. Это повышает удельные расходы энергоносителей, шаров и брони. Поэтому рабочую точку на статической характеристике необходимо выбирать левее и как можно ближе к ϕр опт ( ). Рис. 1. Обобщенные статические характеристики ба� рабанных мельниц 50 Енергозберігаючі технології НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2006 Рассмотрим объект управления, состоя щий из шаровой мельницы, работающей в зам кнутом цикле со спиральным классификато ром (рис. 2). Такое сочетание измельчитель ного и классифицирующего оборудования применяется, например, на первых стадиях измельчения секций обогащения РОФ 1 Ин гулецкого ГОКа. Отметим, что режим работы шаровой загрузки мельницы – водопадный. В состав автоматической системы управ ления технологическим процессом (АСУТП) измельчения для удовлетворения критерия (1) "необходимо реализовать как минимум три локальные системы автоматического регули рования" [2, с. 116]; (см. также рис. 2): – стабилизации содержания готового класса в сливе классификатора; – стабилизации транспортировки материала внутри барабана мельницы; – поддержания оптимальной внутримель ничной загрузки измельчаемым материа лом. Обычно для устранения влияния колеба ний давления в трубопроводе на расход воды ставят систему регулирования расхода воды. Для рассматриваемой схемы автоматической системы управления (см. рис. 2) необходимы две такие системы, обеспечивающие стаби лизацию расхода воды в мельницу и класси фикатор, для которых определяющими зада ниями являются сигналы с регуляторов Р2 и Р3 соответственно (на рисунке не показаны). Анализ результатов эксплуатации авто матических систем управления замкнутыми циклами мокрого шарового измельчения на ГОКах показывает, что в подавляющем боль шинстве случаев для поддержания опти Рис. 2. Структурная схема автоматической системы управления шаровой мельницы с решеткой, работающей в замкнутом цикле со спиральным классификатором: ЗС – задатчик сигнала; Р – регулятор; ПС – преобразова� тель сигнала; ИМ – исполнительный механизм; ИМК – измеритель мощности приводного двигателя спирального классификатора, ПК – питательный конвейер, КВ – конвейерные весы, П�Р – плотномер, Р�Р – расходомер 51НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2006 Енергозберігаючі технології мального заполнения шаровой мельницы ру дой использовались системы на базе анализа шумовых характеристик мельницы [2, 8–11]. Системы, использующие в качестве опорного сигнала потребляемую приводом мельницы мощность, получили наибольшее распрост ранение для оптимизации заполнения рудой мельниц самоизмельчения. Коэффициент пропорциональности, свя зывающий акустические характеристики мель ницы с ее рудным заполнением, зависит от многих факторов: износа футеровки, загруз ки мельницы мелющими телами, свойств из мельчаемого материала (прежде всего – его крупности). В связи с этим возникают суще ственные трудности с организацией автома тического поиска новой рабочей точки на статической характеристике объекта управ ления при изменении условий измельчения внутри барабана мельницы [2, 11–13]. Кос венно это подтверждают и исследования ра боты технологического оборудования первой стадии мокрого шарового измельчения Ин гулецкого ГОКа, которая оснащена системой автоматического регулирования (САР) за полнения мельницы рудой по шуму. Недо груз шаровой мельницы по исходной руде со ставляет 5–10 %. Такая ситуация объясняет ся тем, что определение координат характер ной точки статической характеристики вы Рис. 3. Схема экспертной энергосберегающей системы управления замкнутым циклом измельчения 52 Енергозберігаючі технології НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2006 зывает затруднения у обслуживающего пер сонала. Поэтому устанавливается режим ра боты мельницы с пониженным расходом ру ды, чтобы, с одной стороны, компенсировать возмущающие воздействия, которые могут привести к перегрузке мельницы, а с другой – обеспечить производительность замкнуто го цикла по готовому классу в рамках дейст вующих технологических карт. Таким образом, для энергосберегающего управления замкнутым циклом мокрого ша рового измельчения остается актуальной за дача исключения неполноты информации о состоянии заполнения мельницы измельчае мым материалом. В основу ее решения дол жен быть положен другой метод определения степени заполнения мельницы рудой. Таким методом может стать имитационное модели рование процессов измельчения. На сегодняшний день разработана стоха стическая модель замкнутого цикла мокрого шарового измельчения [14–17], дающая воз можность связать процессы, происходящие в измельчительном агрегате, с параметрами, измерение которых не вызывает затруднений (расходы воды, руды и мощности, отбирае мой из сети электродвигателями). Модель позволяет: 1) идентифицировать тип руды по вероят ности попадания крупного класса в зоны разрушения и распределению вероятнос тей образования более мелких классов из разрушившейся частицы. Это реализует ся путем экспериментального определе ния максимальной производительности замкнутого цикла по готовому классу для заданных плотностных режимов, при котором заполнение барабана мельницы измельчаемым материалом является оп тимальным, а удельный расход электро энергии – минимальным (базовый ре жим); 2) рассчитать рабочую производительность замкнутого цикла, гарантирующую ис ключение переполнения барабана мель ницы измельчаемым материалом, рудой идентифицированного типа при различ ных плотностных режимах (рабочий ре жим). Верхний уровень автоматической экс пертной энергосберегающей системы управ ления (рис. 3), построенный на базе стохас тической модели, рассчитывает величину за дания системе автоматического регулирова ния подачи исходной руды в загрузочную горловину мельницы, соответствующую ра бочему режиму в сложившейся производст венной ситуации. Ситуация описывается со вокупностью вероятностей, характеризую щих тип измельчаемой руды, и плотностны ми режимами эксплуатации замкнутого цик ла измельчения. В базе знаний фиксируются параметры производственной ситуации и ве личина задания САР подачи исходной руды. Тем самым реализуется возможность повтор ного использования результатов моделиро вания при возникновении текущей произ водственной ситуации в дальнейшем. Нижний уровень системы состоит из САР, традиционно применяемой для поддер жания плотностных режимов эксплуатации замкнутого цикла мокрого шарового измель чения. Входными данными модели являются расходы руды, песков, воды в мельницу и классификатор, плотность слива классифи катора и результаты генерального опробова ния замкнутого цикла мокрого шарового из мельчения, проведенные по специально раз работанной методике в базовом режиме рабо ты. Выходным параметром модели является расчетная производительность работы замк нутого цикла в рабочем режиме. Была проведена апробация стохастичес кой модели в промышленных условиях, ко торая позволяет утверждать, что она адекват но описывает процессы мокрого шарового 53НАУКА ТА ІННОВАЦІЇ. № 3, 2006 Енергозберігаючі технології измельчения руды в замкнутом цикле. Срав нительный анализ результатов моделирова ния с параметрами работы одной из секций Ингулецкого ГОКа показал, что разработан ная стохастическая модель рассчитывает производительность замкнутого цикла из мельчения с относительной погрешностью не хуже 3,5 %. При этом по предварительным расчетам уменьшение удельных затрат элект роэнергии за счет поддержания максимально возможной производительности замкнутого цикла по готовому классу составляет от 7 до 10 % на тонну измельченной руды. Необходимо отметить, что эта секция ос нащена автоматической системой управле ния, позволяющей определять оптимальное заполнение барабана мельницы измельчае мым материалом методом измерения параме тров акустических характеристик рудно ша рового заполнения. Тем не менее сравнитель ный анализ позволяет отдать предпочтение разрабатываемой автоматической энергосбе регающей системе управления. В НГУ были выполнены расчеты эконо мического эффекта для случая использова ния системы в цикле сухого шарового из мельчения и сушки шихты на окомкователь ной фабрике Полтавского ГОКа. При этом было показано, что снижение удельных затрат электроэнергии может составлять 10–15 %, а расхода природного газа – 15–20 %. ЛИТЕРАТУРА 1. Андреев С. Е., Товаров В. В., Перов В. А. Зако номерности измельчения и исчисление характери стик гранулометрического состава. – М.: Метал лургиздат, 1959. – 437 с. 2. Автоматизация технологических процессов на горнорудных предприятиях: Справочное пособие / Под ред. Виноградова. – М.: Недра, 1984. – 167 с. 3. Півняк Г. Г., Кириченко В. В. Енерго та ресурсо сбереження гірничо металургійного комплексу України. // Збагачення корисних копалин: Наук. техн. зб. – 2001. – № 11(52). – С. 3–7. 4. Пивняк Г. Г. Горное предприятие как объект энер госбережения. // Горный журнал, 2004. спец. вы пуск. – С. 6–10. 5. Півняк Г. Г., Кириченко В. І. Ресурсозбереження та інтенсифікація процесів подрібнення. – Дніпро петровськ: Національна гірнича академія України, 2001. – 163 с. 6. Кошарский Б. Д., Рабинович Г. А., Красномо� вец А. В., Ситковский А. Я. Автоматизация обо гатительных фабрик. – М.: Недра, 1966. – 412 с. 7. Блюмкин Г. В. Некоторые закономерности и ав томатизация регулирования одностадийного зам кнутого цикла мокрого измельчения: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Ленинград, 1955. 8. Андреев Е. Е., Кузнецов П. В. Современное состо яние автоматизации процессов самоизмельчения руд. // Обогащение руд. – 1972. – № 5. – С. 28–31. 9. Диаконенко В. В. Техническая диагностика про цесса измельчения на обогатительных фабриках. // Системы управления горными машинами. – Новочеркасск. – 1979. – С. 63–68. 10. Справочник по обогащению руд черных металлов / С. Ф. Шинкоренко, Е. П. Белецкий, А. А. Ширяев и др. 2 е изд., перераб. и доп. / Под ред. С.Ф. Шин коренко. – М.: Недра, 1980. – 527 с. 11. Марюта А. Н. Автоматическая оптимизация про цесса обогащения руд на магнитообогатительных фабриках. – М.: Недра, 1975. – 231 с. 12. Воронов В. А. Синтез систем автоматического управления сложными объектами обогатительной технологии: Дис... д ра техн. наук. – Ленинград, 1990. – 350 с. 13. Процуто В. С. Автоматизированные системы уп равления технологическими процессами обогати тельных фабрик. – М.: Недра, 1987. – 253 с. 14. Куваев Г. Н., Куваев Я. Г. Управление мельничны ми трактами с целью снижения затрат энергии. // Металлургическая теплотехника. Сб к науч. тр. – Днепропетровск: НметАУ, 2001. – Т. 4. – С. 69–75. 15. Куваев Г. Н., Куваев Я. Г. Имитационная модель замкнутого цикла измельчения // Теория и прак тика металлургии. – Днепропетровск: РИА "Днепр – VAL", 2003. – № 2. – С. 21–25. 16. Куваев Г. Н., Куваев Я. Г. Компьютерное моде лирование процесса мокрого шарового шарового измельчения руды в замкнутом цикле. // Матер. междунар. конф. "Форум горняков 2005". – Дне пропетровск: НГУ, 2005. – Т. 3. – С. 25–31. 17. Кузнецов Г. В., Куваев Г. Н., Куваев Я. Г. Энерго сберегающее управление процессом измельчения руды на основе компьютерной стохастической моде ли. // Матер. Междунар. конф. "Форум горняков 2005". – Днепропетровск: НГУ, 2005. – С. 32–39.

Автоматическая экспертная энергосберегающая система управления замкнутым циклом мокрого шарового измельчения

Institution

Ähnliche Einträge