МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ ГІРНИЧИЙ УНІВЕРСИТЕТ
УДК 621.926: 534.16
МЕТОДИ АВТОМАТИЧНОГО КОНТРОЛЮ ТА ОПТИМІЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНИХ КОМПЛЕКСІВ МОКРОЇ МАГНІТНОЇ СЕПАРАЦІЇ ЗАЛІЗНИХ РУД
Спеціальність:
05.13.07 - автоматизація технологічних процесів
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
ПОЛІНСЬКИЙ
Олександр Маркович
Дніпропетровськ - 2007
Дисертацією є рукопис
Робота виконана на кафедрі економічної кібернетики та інформаційних технологій Національного гірничого університету (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України.
Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Кочура Євген Віталійович, Національний гірничий університет (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри економічної кібернетики та інформаційних технологій.
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Слєсарєв Володимир Вікторович, Національний гірничий університет (м. Дніпропетровськ) Міністерства освіти і науки України, декан факультету інформаційних технологій, завідувач кафедри системного аналізу та управління; доктор технічних наук, професор Назаренко Володимир Михайлович, Криворізький технічний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри iнформатики, автоматики i систем управлiння.
Провідна установа: Донецький національний технічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра автоматизованих систем управління.
Захист відбудеться "17" травня 2007 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.07 з захисту дисертацій при Національному гірничому університеті Міністерства освіти і науки України за адресою:
49005, м. Дніпропетровськ, просп. К. Маркса, 19, тел. (0562) 47-24-11.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного гірничого університету Міністерства освіти і науки України за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, просп. К. Маркса, 19.
Автореферат розісланий "___" _____________ 2007 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради, О.О. Азюковський к. т. н.
Вступ. Відповідно до головних напрямків розвитку науки й техніки, затверджених Законом України про основи державної політики у сфері науки і науково-технічної діяльності, автоматизація технологічних процесів і енергоресурсозбереження - одна з найважливіших складових технічного прогресу.
Сировинною базою розвитку чорної металургії України є гірничо-збагачувальні комбінати з виробництва залізорудного концентрату. Підвищення ефективності гірничо-металургійного виробництва нерозривно пов'язано з підвищенням якості залізорудного концентрату, зниженням собівартості його виробництва, розв’язанням проблем енергоресурсозбереження. Ці задачі неможливо вирішити без автоматизації основного технологічного процесу збагачення залізних руд - магнітної сепарації.
Актуальність теми. Системи автоматичного контролю та управління, що застосовуються у технологічних комплексах мокрого магнітного збагачення, обмежені використанням технічно складних пристроїв з малим терміном служби. Про ефективність усереднення руди судять з результатів аналізу технологічних проб руди у лабораторії. Однак сучасні технології вимагають автоматизації контролю результатів усереднення або за текстурними властивостями руди (крупність, твердість), або за структурними (масова частина заліза). Методи автоматичного технічного контролю магнітних сепараторів на збагачувальних фабриках практично відсутні, а про їх технічний стан судять з результатів огляду в період планово-попереджувальних ремонтів або після їх відмови. Разом з цим застосування магнітного сепаратора як пілотного апарата, що виконує технологічну та інформаційну функції, спроможне вирішити ці проблеми. Перешкодою в цьому напрямку є різноманітність технологічних схем мокрого збагачення, які застосовуються на магнітозбагачувальних фабриках, що вимагає розробки спеціальних методів автоматичного контролю й оптимізації комплексів магнітної сепарації, де окремі сепаратори з'єднані відповідно до технологічної схеми збагачення.
Розв’язання задач автоматичного контролю й оптимізації таких комплексів за електричними змінними магнітних сепараторів забезпечує вирішення таких актуальних питань автоматизації збагачувальних фабрик України, як: підвищення ефективності управління процесами магнітного збагачення руд; зниження витрат електроенергії; зниження втрати заліза у хвостах; підвищення якості концентрату; підвищення виходу концентрату. У зв'язку з цим тема дисертації є актуальною.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною досліджень, що проведені у Національному гірничому університеті за держбюджетними тематиками "Розробка програмно-технічного комплексу автоматизації гірничого виробництва" (державна реєстрація № 0101U005688), "Інтелектуальні засоби автоматизованого діагностування гірничого обладнання" (державна реєстрація № 0105U000523) і "Автоматизація процесів рудопідготовки та збагачення руд на основі використання принципу пілотного апарата" (державна реєстрація № 0106U008092), де автор брав участь як виконавець.
Мета і задачі наукового дослідження. Метою дисертації є розробка методів автоматичного контролю й оптимізації технологічних комплексів мокрого магнітного збагачення залізних руд за сигналами активної потужності приводних електродвигунів барабанів магнітних сепараторів.
Для досягнення означеної мети в роботі вирішувалися наступні задачі:
дослідження технологічних комплексів мокрого магнітного збагачення залізних руд як об'єктів автоматичного контролю. Визначення статичних та динамічних характеристик цих комплексів, а також статистичних характеристик збурень на процес магнітної сепарації;
розробка методу автоматичного контролю результатів рудопідготовки;
розробка методу автоматичного контролю технічного стану магнітного сепаратора;
наукове обґрунтування методу автоматичного контролю та управління фронтом магнітного збагачення (або кількістю паралельно працюючих сепараторів) за сигналами активної потужності електродвигунів сепараторів;
розробка і наукове обґрунтування методів автоматичного контролю оптимальних технологічних режимів роботи комплексів магнітної сепарації з перечищенням проміжного продукту збагачення, з перечищенням хвостів, а також з паралельно працюючими магнітними сепараторами.
Об’єктом дослідження є процес мокрої магнітної сепарації залізних руд.
Предметом дослідженняє методи автоматичного контролю й оптимізації технологічних комплексів мокрої магнітної сепарації залізних руд.
Методи дослідження. У процесі виконання роботи застосовувалися наступні методи досліджень: аналіз і узагальнення науково-технічної інформації передових досягнень науки та виробництва - для постановки мети і задач дослідження; спектральний аналіз - для дослідження сигналів активної потужності приводних електродвигунів барабанів магнітних сепараторів з метою обґрунтування методів автоматичного контролю технологічних комплексів магнітного збагачення; методи математичної статистики, кореляційного і регресійного аналізу - для експериментального визначення статичних характеристик магнітних сепараторів; методи теорії автоматичного управління - для розрахунку параметрів настроювання та дослідження систем автоматичної оптимізації технологічних комплексів магнітного збагачення залізних руд.
Математичні розрахунки виконувались на персональному комп’ютері з використанням програми Microsoft Excell.
Наукові положення.
1. Використання відносного зсуву двох статичних характеристик залежності активної потужності, споживаної електродвигунами двох паралельно працюючих магнітних сепараторів, від густини зливу пульпи класифікатора забезпечує реалізацію диференціальної системи екстремального регулювання процесами механічної класифікації та магнітної сепарації, що, на відміну від використання статичної характеристики одного сепаратора, забезпечує роботу системи без пошукових коливань і підвищення якості екстремального регулювання та кількості витягнутого магнітного продукту.
2. Непрямою характеристикою технологічних частот коливань масової частини заліза у збагачуваній руді є різниця двох множин технологічних частот коливань спектральних щільностей центрованих випадкових процесів зміни у часі сигналів активної потужності приводних двигунів магнітного сепаратора й спірального класифікатора, працюючих у першій стадії збагачення, що, на відміну від контролю технологічних частот спектральної щільності сигналу активної потужності тільки магнітного сепаратора, забезпечує автоматичний контроль ефективності усереднення руди за масовою частиною заліза.
3. Перевищення активної потужності, споживаної електродвигуном барабана магнітного сепаратора, технологічно припустимого рівня вказує на розгерметизацію барабана сепаратора, що, на відміну від контролю стану сепаратора під час його ремонту, забезпечує автоматичний контроль за станом сепаратора як елемента системи екстремального регулювання процесами механічної класифікації та магнітної сепарації.
Новизна отриманих результатів:
уперше визначено, що критерієм оптимізації роботи технологічного комплексу з паралельно працюючими магнітними сепараторами є різниця сигналів активної потужності приводних електродвигунів двох магнітних сепараторів з різною густиною пульпи, що, на відміну від загальновизнаного методу використання сигналу одного сепаратора, забезпечує підвищення якості автоматичної оптимізації технологічного комплексу за витягнутим магнітним продуктом;