Исследование модели функционирования измельчительного комплекса с применением импульсной электромагнитной обработки руды Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

© П.П. Ананьев, Н.В. Осипова, 2012

УДК 622:658.011.56

П.П. Ананьев, Н.В. Осипова

ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА С ПРИМЕНЕНИЕМ ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ РУДЫ

Приведены структура и описание математической модели измельчительного комплекса. Также было проведено ее исследование с целью выявления возможности прогноза влияния импульсной электромагнитной обработки на такие важные показатели как производительность мельницы и энергоемкость помола в промышленных условиях.

Ключевые слова: импульсная электромагнитная обработка, передаточная функция, пластинчатый питатель, конвейер, мельница мокрого самоизмельчения, ПИ-регулятор.

Процессы переработки труд-нообогатимых железных руд занимают особое место на горнообогатительных комбинатах России и за рубежом.

При этом решающую роль играет измельчение полезных ископаемых, так как именно оно во многом определяет качество получаемого сырья, от продажи которого зависит прибыль горнорудного предприятия.

Однако данный процесс характеризуется достаточно большой энергоемкостью (примерно 60 % энергии от общих энергозатрат железорудных ГОКов РФ расходуется на процесс измельчения) [1].

Решение поставленной задачи связано с использованием перспективного метода предварительной импульсной электромагнитной обработки (ИЭМО) обработки рудного материала перед измельчением [2].

Для оценки влияния ИЭМО на прирост производительности мельницы и снижение энергоемкости помола использовалась математическая мо-

дель технологического процесса измельчения Лебединского ГОКа (ЛГОКа), созданию которой посвящена работа [3].

Структурно модель измельчительного комплекса ЛГОКа может быть представлена тремя моделями: моделью пластинчатого питателя, конвейера, мельницы мокрого самоизмельчения [3].

Математическая модель пластинчатого питателя по каналу напряжение на щётках двигателя и - частота вращения якоря ю описывается апериодической функцией первого порядка:

15

р>= Оотрл • (1)

Передаточная функция пластинчатого питателя, по каналу частота вращения приводного двигателя ю -расход руды О, представляется пропорциональным звеном:

^ р) = 0,333. (2)

Руда в мельницу подается по наклонному конвейеру, который характеризуется величиной запаздывания 0,2 мин.:

+ и

— -

Stepl

100

Clotk2

19.5i+1

2.<%+1

модель питателя модель питателя модель по каналу U-w по каналу w-Q конее^'щр?"

модель мельницы ММС по каналу Q-P

PID

PID Controller

1330

X^ij га p h2

13291

Display^

Constant

Рис. 1. Математическая модель измельчигельного комплекса ЛГОКа.

Рис. 2. Переходной процесс, описывающий стабилизация мощности мельницы на уровне задания Рз=1330 кВт

Рис. 3. Переходной процесс, описывающий увеличение производительности ру-допитателя с Q1 до Q2

№ (р) = е

конв ^ * '

-0,2 р

(3)

В качестве регулятора активной мощности привода мельницы мокрого самоизмельчения ММС используется ПИ-регулятор:

№рег (р) = 0,164 + 0,00381. (4) р р

Модель мельницы ММС по каналу расход руды О - мощность, потребляемая электроприводом мельницы Р:

WMMC (P) =■

-----• (5)

19,5 р +1 2,4 р +1

В ходе лабораторных испытаний в 2006 г. на железистых кварцитах Лебединского ГОКа, проведенных НП Центр «Инновационные горные технологии», при использовании ИЭМО было выявлено увеличение производительности мельницы по готовому классу (что в производственных условиях равносильно повышению расхода руды О) в 1,055 раза.

В модели (5) коэффициент усиле-

Р

ния по каналу О - Р равен — = к = 5 .

Полученный результат испытаний можно рассматривать как снижение к

в 1,055 раза (Р3— = = 1,055) при —1Р2 к2 стабилизации мощности мельницы на заданном уровне Рз с помощью ПИ-регулятора, и использовать этот факт в модели.

Поскольку применение ИЭМО перед помолом приводит к ярко выраженному изменению физико-механических свойств сырья [2], поступающего на переработку, то его можно рассматривать как возмущающее воздействие на объект.

Математическая модель измельчи-тельного комплекса была собрана в

программе Matlab 6.5 приложении Simulink (рис. 1).

В качестве возмущающего воздействия (ИЭМО) использован блок STEP 2, у которого начальное значение коэффициента передачи k=5, а в момент времени i1=50 мин - k=4,739, то есть в 1,055 раз меньше.

Результаты моделирования демонстрируют рис. 2, 3. На рис. 2 показан переходной процесс, описывающий стабилизация мощности мельницы на уровне задания Рз=1330 кВт после приложения возмущения в момент времени i1=50 мин, на рис. 3 - увеличение производительности рудопита-теля с Q1 =265,8 т/ч до Q2=280,6 т/ч.

Прирост производительности мельницы по результатам модели составил:

AQ = Q2 - Q1 = 280,6 -265,8 =

Qi

265,8

= 5,57%,

(6),

что соответствует снижению энергоемкости помола на такую же величину.

Таким образом, в рамках проведенных исследований была выявлена возможность математической модели осуществлять прогноз влияния ИЭМО на такие важные показатели как производительность мельницы и энергоемкость помола в промышленных условиях.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гончаров С. А. Физико-технические основы ресурсосбережения при разрушении горных пород. МГГУ. - 2007 г.

2. Гончаров С. А., Ананьев П. П., Иванов В. Ю. Разупрочнение горных пород под действием импульсных электромагнитных полей// МГГУ. - 2006 г.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -

3. Тараненко М. Е. Автоматизированная система управления технологическим процессом измельчения руды в мельницах мокрого самоизмельчения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. — Старый Оскол. — 2010.Й2Е

Ананьев Павел Петрович — кандидат технических наук, Некоммерческое партнерство Научно-образовательный центр «Инновационные горные технологии»,

Осипова Нина Витальевна — аспирант, Московский государственный горный университет, e-mail: nvo86@mail.ru.