Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Козин В.З. Методы исследований в обогащении учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
7.99 Mб
Скачать

 

 

 

oL

9

/ЮЛА/

эффективность разделения

 

ß

 

 

 

 

 

 

 

 

/10.17/

критерий Ханкока

 

V

 

 

 

ß

~ 0<~

 

 

 

Г

/10.18/

критерий Фоменко

і -

л

»

 

 

 

 

 

 

 

 

^ ‘

£

« ;

/10.1Ѳ/

критерий Разумова

£

t i .

 

 

 

 

/10.20/

 

 

 

L

 

 

Здесь "é,

~ извлечение

неполезной

части в хвосты;

С,^

-

извлечение

 

і -го компонента в кон­

 

 

центрат дли многокомпанентных руд.

Гораздо менее

универсальными,

даже

на весьма ограни­

ченном этапе исследований являются так называемые тер­ модинамические, статистические и некоторые другие крите­ рии, Они почти не используются и их применение вообще вряд ли может иметь смысл, за исключением каких-либо редких специфических случаев.

При решении задач управления іехиопогическим режи­ мом процесса обогащения к выбору целевой функции управления следует подходить с учетом того, что для •управления системы /в том числе и для флотатора/ мно­ гие задачи уже решенывыбрана технологическая схема и тип оборудования, выбрана номенклатуре реагентов и точки их подачи, известны свойства реагентов и стоимо­ сти Сырья и материалов. Кроме того, известмы многочис­ ленные ограничения, имеющие характер физический /расход реагентов/, директивны« 'содержание засоряющих

компонентов в концентратах/, либо математический /диа­ пазон использования связей, лайд.-иных статистическим

путем/. В этих условиях изменить результаты процесса

можно, пак ираьипо , .'тишь меняя затраты материалов либо потоки перерабатываемых продуктов. Но при этом изменяется не только эффективность разделения, но и экономическая эффективность производства.

При управлении технологическим процессом на фабрике достижение экстремума какой-либо функции, отражающей лишь сущность разделительного процесса является недоста­

точной. В любом случае пас интересует

цель, выраженная

в стоимостном показателе. Это значит,

что для целей

управления может быть выбран только экономический кри­ терий, отражающий общественную целенаправленность про­ изводства. Экономический подход отличается от всех дру­ гих тем, что общая формула критерия должна учитывалъ как свойства поставщика продукции, каковым в рассматри­ ваемом случае Яйлиеісн обогатительная фабрика, так и свойства потребителя, В некоторых случаях это может быть осуществлено сравнительно просто, например в рам­ ках одного горно-металлургического комбината, в других случаях это весьма затруднительно, например, в случае производства концентратов на экспорт. В общем случае универсальным путем учета свойств потребителя является наложение ограничений на свойства копцентратов. Это мо­ гут быть ограничения тииа равенств или неравенств, свя­ зывающие цены на концентраты с его качеством. Вопросы формирования цен выходят за пределы пашей рлбо и. Бу­ дем считалъ, что цены учитывают свойства потребителей. При наличии таких ограшічсшнй можно сформулировать эко­ номический критерий, рассматривая только свойства обога­ тительной фіабрики. В связи с экономической реформой на предприятиях внедряется внутрицеховой хозрасчет. В этом случае экономический критерий можно применить для цеха, а в отдельных случаях и для более мелких производствен­ ных единиц.

Применительно к остальным участкам производства необходимо применять либо упрощенные формы экономичес­ кого критерия, например себестоимость продукции, либо

вытекающие из экономического критерия каіше-гшбо функ­ ции, связывающие показатели процесса, например часто используемое технологами извлечение. Наконец, может оказаться, что для какого-либо технологического аппара­ та эти упрощения приведут к формулировке критерия толь­ ко в впце ограничений на показатели работы п управля­ ющие воздействия.

10.3. Общая формула целевой функции

Будем считать, что для хозрасчетной единицы целью при управлении является получение максимальной прибыли за некоторый промежуток времени.

П ~ ( 2 Ц к ' Зк ~ <3j' о. /10.21/

Здесь П - прибыль;

3 ~ затраты на приобретение и переработку

дРУЯы;

У-jo —количество переработанной за промежуток

Ц к -

времени'исходной

руды;

 

планово-расчетная

цена

К -го продукта;

-

количество

К -го

металла, получаемого

 

из 1

т руды,

К -го

 

 

Планово-расчетная

цена

продукта учитывает как

содержание основного металла, так и содержание прочих металлов /примесей/. Это в общем случае нелинейная функция качества

Ц к - J - К ( ß i ■ ■ ■ ß i ■ • • / « ) ,

/10.22/

где Jbi -

содержание

à -го элемента в

К-ом

 

концентрате,

I = 1;.../1

 

 

 

.Практически

4 *

представляет

собою кусочно-лпней-

пую функцию

 

 

 

 

 

 

 

 

J

Ц к

~ ?

Gt-Kij f i к і .

 

г

Здесь индекс

соответствует определимому

й*

возможных интервалу

изменения J$i ,

J ~1, 2,

,

. . р .

количество

lÇк

готово!-о

К -го продукта, кото­

рое получается

из 1 тонны руды

может

быть определено

по содержанию

■*к

одпоименного металла в рудо, (У*

в хвостах і, ./3 к

в концентрате

 

 

- У

_

J

al'K -

ІУк

а

 

 

 

7ß* - Ок ‘ß K

Если в технологической схеме имеется несколько то­

чек потерь металла,

то

под

ІУк

будем понимать средне­

взвешенное содержание металла в хвоста?»:; если имеется

несколько точек

получения готового

концентрата,

то под

J$K будем понимать средневзвешенное содержание

метал па

в концентратах. При наличии расходомеров

^

может

быть измерена

непосредственно.

 

 

 

Затраты на приобретение и переработку одной тонны

руды составляют

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

Здесь

Цр

-

цена 1 г руды - Цр —Ц (■■ Ы.£ .,. ] )

 

Л

-

содержание

-t -го

металла

в рудо;

 

М

 

£ = 1 . . .

К;

 

 

 

 

~ постоииные

затраты

при переработке)

Cj/!n - расход материальных ценностей на 1 т руды;

Ціп - дона ГЛ -го продукта, расходуемого при

O ' і Ч І ’ и Щ О І Н т .

Тогда обман формула выбранного критеріия эффективно­

сти оудет иметь вид

■Л- м

л =

г а« л А^ а А Й

‘А

" V ~ £ “

^ ь . у з ,

Так как оптимум может быть попучей лишь благодаря воздействию на процесс, то ь уравнении /10.23/ следует ввести управляющие и возмущающие факторы, от котт >ых завися!' выходные ігакчзчѵспн

7 ? K - V Y * , y )

И

J 3 K = ‘ / Ч э с . у ) ;

Тогда вся задача управления может быть записана так:

П — max ;

 

 

 

Х=Х (*!,*»••• *т...*р);

,поаѵ

 

 

 

Y

e

n ,

 

где

 

- множество

допустимых управлений.

 

 

Следует обратить

внимание на то, что <^tT1 заметно

на

Хт

, а GLp

на

Хр

 

 

В таком виде целевая функция должна использоваться

во всех случаях, когда -имеется достаточная информация

для

её

вычисления.

 

 

 

 

 

Формула вида /10,24/ является сложной и есть смысл

её

упрощать. Однако каждое упрощение /но не эквива­

лентное преобразование/

приводит к потере точности

в

расчетах. Поэтому во всех расчетах с полной информацией о процессе необходимо применять формулу /10.24/. Такая ситуация возникает, например, при определении оптималь­ ных управляющих воздействий при наличии математичес­ кого описания флотационного процесса.

10,4. Упрощенные формулы целевой функции

Необходимость использования упрощенных вариантов

формулы /10,24/ может возникнуть по следующим причи­ нам:

1. При. управлении каким-либо участком процесса фло­ тации не имеются все необходимые для расчета исходные данные.

2. Формула /10.24/ является достаточно сложной и её использование без цифровых вычислительных машин затруд­ нительно.

3. Управление участком флотации и фабрикой в цепом

может осуществляться по разным алгоритмам и упро­ щенный вариант может больше соответствовать уровню системы управления,

4. Наконец, формула /10.24/ предполагает использова­ ние усредненных данных о динамическом процессе. Усред­ нение необходимо производить за длительный промеж уток времени, иначе возможны большие погрешности при вычис­ лении. Упрощение целевой функции может позволить избе­ жать этой трудности.

Упрощения целевой функции возможны в основном за счет наложения дополнительных условий, С этой целью введем понятие "параметров связи"'. Для обогащения параметрами связи могут быть выбраны качество концен­

трата

и

производительность. Их можно задать

постоян­

ными

/ ß

- c o n it } dp - c o n it

f t либо зависящими от содер­

жания

металла в руде

Q-p-f(^)

/, либо

функциями, связанными с какими-либо конкретными усло­ виями, например, временем суток Q p - j ( t ) И т.п.

К более простым формулам можно прийти путем сле­ дующих рассуждений. Принятие решения об изменении тех­ нологического режима осуществляется на основе сравнения значений целевой Функции, вычисленной на различных интер­ валах усреднения. При этом абсолютная величина целевой функции не имеет значения. Вычисления изменений целевой функции будут осуществляться не во всем интервале изме­ нения переменных, а лишь в некотором диапазоне, близком к оптимальному режиму. Точность вычислений критерия должна быть наивысшей в точке оптимума. В общем виде

П - n (x t Ÿ, 2 J .

. / 10.28,

В дальнейшем под П будем понимать любой вид целево

функции, имея в виду, что используемая целевая функция вытекает из общей формулы целевой функции.

Разложим функцию /10.26/ в степенной ряд Тейлора, и ограничившись первыми членами разложения, .получим

п*п(х0х , 2 0)+І%(х-ФІу(У-Ус) + Щ(£-2о).'/10. 2? /

порядка малости, получим выражение для целевой функции, которое может быть использовано при управлении

п _ ап

ѵ ^дп

ѵ /дп, _

\

 

л ^ ~ д х

Л* + дУ

h д і

/10.28/

С целью получения конкретных упрощенных выражений примем, что на рассматриваемом интервале времени зада­ ны и поддерживаются постоянными производительность по руде, содержание ценных компонентов в ,:ей и качество получаемого концентрата.

Запишем формулу /10.21,' в виде

 

Л ^ІИЦк'^к' 0 . р ~

 

0.кё.) ~ 3] 1do .

/10.2!

 

 

 

К

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применив преобразование на интервале непрерывности

 

функций

/10,29/,

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д Л =[~ І Ц к$ хё0■A ÏÏK - I d m •Aÿw] *Q-po

/Ю.ЗО '

Разделив на постоянную вепичмчу

&р»

, сменив

знак

у

дЛ

и учтя, что Q-xßo

близко к единице и пракшч^ски

мож­

но принять

 

«

 

0,9-*0,95 =

ê

получим

 

упрощенную

целевую Функцию:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д й

=

Z U , к - 4 -

а

-

^ Un< ‘ А

'

,

 

 

 

 

 

 

К

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

Qip =

г о щ -t ;

 

 

 

 

 

 

 

 

/ і0,31 /

 

j b k = e o .t4 -t;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OLK = c<wiit ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o

l ^

=

a o n î t

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д (ym G A ^0

 

 

Ц т

 

 

 

 

 

 

 

Если принять,

Ч Т О

Ц к

и

известия,

то,например,

для

монометаллический руды

получим

 

 

 

 

 

 

д Я

= д

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

bip

=

c o n i t

 

 

 

 

 

 

/10.32/

 

Jb

=

с о д i

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с*.

=

со и 51

;

 

 

 

 

 

 

 

 

ас^0 .

ід&

В общем виде без наложения ограничений на ряд со­ ставляющих целевую функцию рассмотренный прием суще­ ственных упрощений не дает.

Для простоты записи в дальнейшем для упрощенных форм целевой функции не будем записывать ограничения

для GLp I об

и области допустимых управлений.

Критерий

/10.32/ благодаря простоте может быть ис­

пользован и при ручном управлении. Если значения малы, то можно судить об эффективности управления лиші по изменению содержания металла в хвостах с учетом__

ограничений в /10.32/, К тому же выводу можно Тірийти, если при управлении процессом обогащения ставится цепь достижения максимального извлечения при ограничениях на качество концентрата

 

 

с ,

m a x

j

 

 

 

ß

>

ß пл

/10.33/

Для

обогатительных процессов характерно монотонное

убывание

при увеличении

ß

 

. Тогда,

очевидно,

функция

цели /10.33/ может быть упрощена

 

 

 

^

 

томс

;

/1.0.34/

 

 

ß

=

ß

nji

 

 

из опредепе-

Заметим, что /10.34/ эквивалентно, исхо;

ния извлечения, критерию

fK —

шах

 

 

 

 

/10.35/

 

 

 

ß

=

ßHAy

где

- выход концентрата.

 

 

 

 

Покажем, что выражение /10.34/ эквивалентно более

простому. Возьмем частную производную от извлечения

по содержанию металла в хвостах с учетом равенства

Так как .

cL - \Т

ß n *

 

 

 

t

 

/10.36/

 

ßnj\ -

 

cL

 

то

d €. _ об - ß r /л - ( c L ~ ß r j )

/10.37/

d l F ' (ß ™ - IT )* - cL*

Можно видеть, что функция /10.37/ при любом V отрицательна, так как ß > сХ~ . Следовательно, условие

/10.34/ эквивалентно условию:

 

 

 

 

 

 

ІУ—

 

ті п

;

 

 

 

 

 

 

 

ß

-

ß n и -

 

/10.38/

При флотации углей требуется достичь максимума из­

влечения горючей массы

в

концентрат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£ *

-

m a x ;

/10.39/

 

 

 

 

 

 

Лк

 

-

Лпл ■

 

Лк -

 

 

 

 

 

 

Здесь

содержание

золы

в концентрате.

 

 

Потери горючей массы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а г = Зя • j r r Lj¥ L ~ ( и о - л к ) ■

 

 

 

 

 

Л х ё ~ Л к

 

 

 

 

 

Возьмем производную по Лхі

при условии Лк = c o n it

 

д & г __

 

( Л п - Л к ) І Л к - т )

 

 

 

дЛхі

0

 

Ш ~ Л к ) г

 

 

 

При любом

Лхі

 

 

< 0

, следовательно выражение

/10,39/

эквивалентно

выражению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лх — *- max ;

 

 

 

 

 

 

 

Лк

 

= c o n it

.

/Ю.40/

Упрощенные формы целевой функции /10.32/,/10.38/,

/10,40/ включают в себя величины, которые могут быть измерены непосредственно на процессе и практически без каких-либо преобразований использованы для целей управления, что может значительно повысить его опера­ тивность.

Таким образом, достаточно простое и широко исполь­ зуемые технологическим персоналом целевые функции при наложении на ряд входных и выходных показателей огра­ ничений вытекают из общей экономической целевой функ­ ции, каковой для хозрасчетной единицы является прибыль.

ічЗ

Приступая к эксперименту, мы не знаем, какой в

точности результат будет получен. Если этот результат связан с выбором значений факторов, соответствующих определенному значению целевой функции /параметра оптимизации/, то эти значения факторов необходимо ис­ кать, т.е, осуществлять поиск.

Поиск - это неотъемлемая черта большинства экспе­ риментальных работ и, следовательно, необходимо ясно представлять возможные стратегии поиска. Если кратко называть необходимое /максимальное иля минимальное/ значение параметра оптимизации целыо.тп поиск - это есть движение к цели, а поэтому является процессом, протекающим во времени и представляет собой последо­ вательность действий.

11.1.Поиск на сетке

Если целевая функция гладкая и непрерывная, то

можно принять самую простую стратегию: разобьем оси факторов на ряд отрезков и поставим опыты в точках, координаты которых соответствуют всем сочетаниям коор­ динат отрезков. Координаты опытов называются узлами сетки, а расстояние между ними - шагом сетгш.

В силу гладкости и непрерывности функции можно сое­ динить результаты опытов плавными кривыми /интерполи­ ровать/, тогда искомая экстремальная точка будет явно выражена. Приблизительно можно считать, что экстремум

функции соответствует экстремальному результату на сетке.

Шаг с.еткн определяется по формуле

Ai

х іе, - х

ін

/ 11. 1/

ГПі

 

 

OCi H

/ 11.2/

 

 

Ai

m L

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ