Учебное пособие 800628

Ы Ш

Ц

. . .

2018

658 (082)

65.31 43

ISBN 978-5-7731-0690-6 ( . 2)

ISBN 978-5-7731-0688-3

517.9

Ю

. . А

(A) max i

i 1,n

N(T) N(T t1) N(T t2 ) ... N(T tn )

6

nx (2n x 1

xn 1[nx (2n 1)] n 1, x 11)xn n 1 n 1

Л.

УДК 658.5:622.7

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА ВАКУУМНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

А.О. Анпилов, Ю.И. Ерёменко Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал) федерального

государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

В данном исследовании решается задача увеличения производительности дисковых вакуумных фильтров при условии поддержания влажности осадка на требуемом уровне. Предлагается система автоматического управления процессом фильтрации железорудного концентрата с использованием экстремально-нечёткого регулятора. В работе проводится определение одного из входных параметров данного регулятора.

THE INTENSIFICATION OF THE PROCESS OF VACUUM FILTRATION OF IRON ORE CONCENTRATE ON THE BASIS OF PERFORMANCE EXTREME REGULATION SYSTEM

A.O. Anpilov, J.I. Eremenko,

Stary Oskol technological institute n.a. A.A. Ugarov (branch)

National university of sciences and technology «MISIS»

In this research, the problem of increasing the productivity of disc vacuum filters is solving, provided that the moisture content of sediment is maintained at the required level. A system of automatic control of the iron ore concentrate filtration process of using an extreme-fuzzy regulator is proposing. In this work, one of the input parameters of this regulator is determining.

Целью данного исследования является повышение производительности дискового вакуум-фильтра при условии стабилизации влажности выходного продукта процесса фильтрации на требуемом технологией уровне.

Актуальность данного исследования подтверждается тем, что дисковые вакуумфильтры широко применяются в горно-металлургической отрасли, процесс фильтрации железорудного концентрата связан с высокими энергетическими затратами, имеет низкую степень автоматизации [1] и оказывает сильное влияние на производительность передела, качество и себестоимость выходного продукта [2].

На основе системы управления, разработанной авторами в исследовании [3], и работы [4] была построена улучшенная система автоматического управления процессом фильтрации железорудного концентрата, которая включает в себя следующие контуры регулирования: влажности осадка, удельной производительности, плотности и уровня пульпы в ванне вакуум-фильтра, разрежения в зоне набора осадка и уровня пульпы в пульподелителе.

В полученной системе управления увеличение производительности агрегата (дискового вакуум-фильтра) производится за счёт её экстремального регулирования. Оно основано на вычислении оптимальных заданий для контуров регулирования плотности пульпы в ванне фильтра и разрежения в зоне набора осадка при меняющимся во времени суммарном удельном сопротивлении осадка и фильтроткани, вызванным изменением её загрязнённости

© Анпилов А.О., Ерёменко Ю.И., 2018

8

и фильтруемости концентрата в пульпе питания фильтра. Данная операция производится с помощью разрабатываемого многопараметрического экстремально-нечёткого регулятора. Данный регулятор вычисляет направление и величину шага изменения задания для каждого из двух контуров регулирования (плотности пульпы в ванне фильтра и разрежения в зоне набора осадка), а также момент переключения с одного задания на другое. Алгоритм работы экстремально-нечёткого регулятора разрабатывается на основе аппарата нечёткой логики.

В ходе исследования выявлено, что для функционирования экстремально-нечёткого регулятора необходима информация о следующих параметрах: 1) суммарном удельном сопротивлении осадка и фильтроткани; 2) степени приближения к экстремуму (максимуму) производительности фильтра.

Было установлено, что смена регулятором задания плотности пульпы питания фильтра или разрежения в зоне набора осадка приводит к изменению его массы на дисках фильтра. Это влияет на его фильтруемость и расход вакуумного воздуха. Из-за этого изменяется влажность осадка. С целью стабилизировать данный параметр на заданном уровне, регулятор, входящий в контур регулирования влажности осадка, тутём изменения частоты вращения дисков, влияет на время его набора и сушки. Это приводит к изменению массы осадка, его фильтруемости и расхода вакуумного воздуха, что в итоге влияет на разрежение в вакуумной системе фильтра и степень открытия задвижки, установленной на трубопроводе разрежения в вакуумной системе фильтра.

Основываясь на данных о ходе процесса фильтрации железорудного концентрата, полученных в работе [5], была выдвинута гипотеза, что суммарное удельное сопротивление осадка и фильтроткани возможно косвенно оценить по характеру изменения положения задвижки, установленной на трубопроводе разрежения в вакуумной системе фильтра.

Для того, чтобы проверить эту гипотезу были построены математические модели системы управления процессом фильтрации железорудного концентрата и дискового вакуум-фильтра с меняющейся с течением времени загрязнённостью фильтроткани, разработанная на основе данных, полученных с реального объекта управления (дискового вакуум-фильтра). Математическая модель системы управления процессом фильтрации железорудного концентрата представлена на рис. 1.

Рис. 1. Математическая модель системы управления процессом

9

фильтрации железорудного концентрата

При моделировании функционирования разработанной системы управления загрязнённость фильтроткани на дисках менялась по линейному закону, а фильтруемость концентрата в пульпе питания фильтра по колебательному. Фильтруемость концентрата связана с изменением крупности, распределения по крупности, формы и плотности его частиц [6].

Из графика, представленного на рис. 2 видно, что удельная производительность дискового вакуум-фильтра в среднем за время моделирования (10472 мин) снижается и имеет колебательность. Снижение удельной производительности вакуум-фильтра вызвано ростом загрязнённости фильтроткани на его дисках. Колебательность графика на рис. 2 обусловлена действием возмущения на объект управления (фильтруемости концентрата в пульпе питания фильтра).

Рис. 2. График изменения удельной производительности дискового вакуум-фильтра

Затем в настоящем исследовании был изучен характер изменения положения задвижки, установленной на трубопроводе разрежения в вакуумной системе фильтра, в момент смены заданий плотности пульпы питания фильтра с 1,93 г/см3 на 1,94 г/см3 и наоборот (эксперимент 1), а также разрежения в зоне набора осадка с -77,5 кПа на -77,4 кПа и наоборот (эксперимент 2) при различных значениях суммарного удельного сопротивления осадка и фильтроткани за счёт изменения её загрязнённости и фильтруемости концентрата в пульпе питания фильтра.

В результате анализа графиков изменения положения задвижки, установленной на трубопроводе разрежения, в момент смены задания плотности пульпы питания фильтра (рис. 3 (а), (b), (c)) и задания разрежения в зоне набора осадка (рис. 3 (d), (e), (f)) гипотеза о том, что по характеру изменения положения задвижки, установленной на трубопроводе разрежения в вакуумной системе фильтра, возможно оценить суммарное удельное сопротивление осадка и фильтроткани была подтверждена.

Рис. 3. Графики изменения положения задвижки, установленной на трубопроводе разрежения

10