CC BY
39
УДК 681.518.54
Исследуются статистические характеристики показателей, определяющих качество процесса помола угля в вертикальной валковой мельнице MPS 180BK фирмы PFEIFFER AG, с целью дальнейшего анализа возможности их использования в качестве информативных диагностических признаков технического состояния узла вертикальной валковой мельницы - помольной чаши с валками и гидравлической системой передачи на них усилия
СТАТИСТИЧН1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКАЗНИК1В ЯКОСТ1 ПРОЦЕСУ ПОМОЛУ ВУГ1ЛЛЯ У ВЕРТИКАЛЬНОМУ ВАЛКОВОМУ МЛИН1 MPS 180BK Ф1РМИ PFEIFFER AG
Л.М. Зам^ховський
Доктор техычних наук, професор* Завщувач кафедри комп'ютерних технолопй в системах
управлшня i автоматики Контактний телефон: 8 (03422) 48000
Р.Б. Скрип'юк
Астрант*
Контактний телефон: 80503731585 *Нацюнальний технiчний унiверситет нафти i газу вул. Карпатська, 15, м. 1вано-Франмвськ, УкраТна, 76019.
e-mail: ktsu@nung/if/ua
Перехiд ВАТ «1вано-Франювськцемент» на енер-гозберiгаючi технологii, зокрема на використання пи-левугiльноi сумiшi в технолопчному процесi випа-лювання клшкеру замiсть природного газу, вимагае дослвдження однiеi i3 найбiльш важливих складових процесу ii приготування - лшп розмелювання та осушування, основним елементом якоi е вертикаль-ний валковий млин MPS 180BK фiрми PFEIFFER AG (далi по тексту -млин) [1]. Вщ технiчного стану млина, а саме його основного вузла - помольноi чашi з трьома валками i гiдравлiчноi система передачi на них зусилля, залежить як яюсть вихiдного продукту (пи-левугiльноi сумiшi), так i ефективнiсть процесу випа-лювання клiнкеру.На жаль, сьогодш вiдсутнi методи i технiчнi засоби контролю стану основного вузла млина [2], що вимагае на першому етат вирiшення цiеi задачi проведення щлеспрямованих дослiджень параметрiв i показниюв процесу помолу вугiлля з метою вибору найб^ьш iнформативних iз них для
подальшого використання як д1агностичних ознак техшчного стану млина.
В роботах [3,4] анал1зують фактори, що обумов-люють стан млина з точки зору обекту контолю [3] та дослщжують шформацшш показники процесу помолу вуплля [4], до яких були вщнесеш [2] таю вхщш параметри x(t), що характеризують процес помолу: об'ем сирого вуплля об'ем сушильних газ1в , температура гарячого повиря Тп , частота обертання чаш1 б1гушв пс, волопсть сирого вуплля Вв, потуж-шсть приводу чаш1 помольного барабана Рп.
До вихщних параметр1в У(t), що характеризують як1сть вихщного продукту ввдносяться: тонина помолу Sn, об'ем отриманого продукту Ць.с., та його волопсть ВЬ.с. та збурююч1 параметри Z(t): температура сирого вуплля Ть, ф1зико-мехашчш властивоси сирого вуплля Мь, в1бращя млина техшчний стан вузл1в млина См. Розглянемо додатково статистичш характеристики показниюв, що визначають як1сть процесу помолу
вуплля - фiзико-механiчнi властивостi вугiлля, як в [2] позначалися як комплексна величина МЬ. До них можна вщнести золу, вологу, летючi речовини та кало-рiйнiсть, а також хiмiчний склад вугiлля: С, Н2, N2, 02, S [5]. Для отримання повно'' iнформацii про стан меленого вуплля необхщно знати закон розподшу кожного з компоненпв та його чисельнi характеристики.
Шд час дослiдження фiзико-механiчних власти-востей вуплля i його хiмiчного складу як випадкових величин, були проаналiзованi статистичш сукупностi з метою встановлення закону розпод^у 'iх випадкових величин. Обем вибiрки по кожнiй iз дослiджуваних показникiв становив 200 значень. Статистичш характеристики дослщжуваних показниюв наведенi в таблицях 1,2.
Таблиця 1
Статистичш характеристики фiзико-механiчних властивостей вуплля
Вим1рювальна величина Зола, % Волога, % Летючi речовини, % Калоршшсть, %
N 200 200 200 200
Середне значения 16,7165 10,9980 28,6885 5806,7400
Стандартна помилка середнього значення 0,3081 0,1430 0,1232 21,3905
Мед1ана 16,2500 10,9100 28,5500 5845,0000
Мода 22,50 11,39 28,20 6120,00
Стандартне вiдхилеиия 4,3576 2,0221 1,7418 302,5079
Дисперая 18,9891 4,0889 3,0338 91511,0275
Асиметрiя 0,240 0,072 -0,398 -0,362
Стандартна помилка асиметрй 0,172 0,172 0,172 0,172
Ексцес -0,402 -1,078 0,290 -0,145
Стандартна помилка ексцесу 0,342 0,342 0,342 0,342
Розмах 23,30 9,27 10,10 1512,00
ММмум 6,40 6,13 22,50 4880,00
Максимум 29,70 15,40 32,60 6392,00
Сума 3343,31 2199,61 5737,70 1161348,00
Таблиця 2
Статистичш характеристики хiмiчного складу вуплля
Вимiрюваьна величина С, % Н2, % N2, % О2, % 8, %
N 200 200 200 200 200
Середне значення 82,9150 4,9979 1,4958 7,0530 2,5132
Стандартна помилка середнього значення 7,309Е-02 3,425Е-02 1,304Е-02 7,401Е-02 1,372Е-02
Медiана 82,8753 5,0098 1,4999 7,0895 2,5125
Мода 80,26 3,55 1,09 3,65 2,00
Стандартне вщхилення 1,0336 0,4843 0,1844 1,0466 0,1940
Дисперая 1,0684 0,2346 3,401Е-02 1,0954 3,762Е-02
Асиметрiя -0,003 0,138 0,295 -0,234 -0,080
Стандартна помилка асиметрй' 0,172 0,172 0,172 0,172 0,172
Ексцес -0,469 0,128 0,024 0,469 -0,456
Стандартна помилка ексцесу 0,342 0,342 0,342 0,342 0,342
Розмах 5,14 2,89 0,92 6,26 0,96
ММмум 80,26 3,55 1,09 3,65 2,00
Максимум 85,40 6,44 2,01 9,91 2,96
Сума 16582,99 999,59 299,16 1410,60 502,64
Вщповщшсть одержаного розподшу нормаль- - Смiрнова [6]. Результати тесту наведенi в табли-ному закону перевiрена за критерieм Колмогорова цях 3 i 4.
Таблиця 3
Тест Колмогорова-Смiрнова для фiзико-механiчних параметрiв вугiлля
Вим1рювальна величина Зола, % Волога, % Летюч1 речовини, % Калоршшсть, Ккал
Кшьгасть виб1рок N 200 200 200 200
Параметр нормального розподшу Середне значення 16,7166 10,9980 28,6885 5806,7402
Середньо-квадратичне вщхилення 4,3576 2,0221 1,7418 302,5079
Найбшьше вщхилення Абсолютне 0,074 0,098 0,084 0,085
Додатне 0,074 0,098 0,068 0,079
Вщемне -0,073 -0,086 -0,084 -0,085
Z Колмогорова-См1рнова 1,047 1,382 1,181 1,207
Статистичне значення 0,223 0,044 0,123 0,109
Таблиця 4
Тест Колмогорова-Смiрнова для хiмiчного складу вугiлля
Вим1рювальна величина С, % Н2, % N2, % О2, % S, %
Кшьгасть виб1рок N 200 200 200 200 200
Параметр нормального розподшу Середне значення 82,9150 4,9979 1,4958 7,0530 2,5132
Середньо-квадратичне вщхилення 1,0336 0,4843 0,1844 1,0466 0,1940
Найбшьше вщхилення Абсолютне 0,036 0,037 0,055 0,040 0,034
Додатне 0,036 0,037 0,055 0,040 0,034
Вщемне -0,031 -0,029 -0,025 -0,038 -0,031
Z Колмогорова-См1рнова 0,510 0,520 0,782 0,572 0,481
Статистичне значення 0,957 0,950 0,573 0,899 0,975
Крiм того, за експериментальними даними побудо-ванi пстограми та дiаграми розподiлу емпiричних та теоретичних даних (рис. 1 - 4 ) для наведених показни-юв якосп вугiлля та його хiмiчного складу
6,00 7,00 8,00 9,00 1 0,00 1 1,00 1 2,00 13,00 14,00 1 5,00 6,50 7,50 8,50 9,50 1 0,50 1 1,50 12,50 13,50 14,50 1 5,50
1 0,0 14,0 1 8,0 22,0 26,0 30,0 I 12,0 16,0 20,0 24,0 28,0
а)
б)
22,50 24,50 26,50 23,50 25,50 27,50
8,50 30,50 32,50 4900,0 5100,0 5300,0 5500,0 5700,0 5900,0 6100,0 6300,0 29,50 31,50 5000,0 5200,0 5400,0 5600,0 5800,0 6000,0 6200,0 6400,0
в)
г)
Рис. 1 — Пстограми розподту емшричних частот для показниюв якосп вуплля: а) вологосп, б) золи, в) летючих речовин, г) калоршносп
30
Lé
г-П
/
M
80,25 S1,25 82,25 83,25 84,25 85,25 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00
50,75 81,75 82,75 83,75 84,75
3,75 4,25 4,75 5,25 5,75 6,25
Observed Value
4 6 8
Obseived Value
10 12 14 16
а)
б)
а)
б)
Л\1
J
ж
\
Ju
г К1
т J л \ Vi
1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80 1,90 2,00 3,75 4,75 5,75 6,75 7,75 8,75 9,75 1,15 1,25 1,35 1,45 1,55 1,65 1,75 1,85 1,95 4,25 5,25 6,25 7,25 8,25 9,25
Observed Value
Observed Value
30
20
10
1С
20
30
40
30
40
30
20
20
10
10
в)
2,00 2,10 2,20 2,30 2,40 2,50 2,60 2,70 2,80 2,90 2,05 2,15 2,25 2,35 2,45 2,55 2,65 2,75 2,85 2,95
д)
Рис. 2 — Пстограми розподту емтричних частот для
хiмiчного складу вуплля: а) С, б) Н2, в) N2, г) 02, д) S
За дiаграмою нормального розподту (також званою дiаграмою Ц-Ц) можна вiзуально визначити, чи достатньо близько заданий розпод^ наближаеться до нормального. Тут кожне спостережуване значення порiвнюеться iз значенням, очжуваним при нормальному розподiлi. За умови точного виконання нормального розподшу ва значення лежать на прямш. Спосте-режуванi значення вщкладаються по осi X, а очжуваш - по осi У, при цьому ва значення пiддаються стандар-тизацп (z-перетворенню).
На графiках (рис. 3-4) вщображаються залежно-стi очжуваних значень показникiв якостi вугiлля i його хiмiчного складу вiд фактичних значень. Для т-драхунку очiкуваних значень, що пiдпорядковуються нормальному розподту, був запропонований метод Блома.
в) г)
Рис. 3 — Дiаграми нормального закону розподту показниюв якостi вугiлля: а) золи, б) вологосл, в) летючих речовин, г) калоршносп
Observed Value
Obseived Value
а)
б)
,8 1,0 1,2 Observed Value
Observed Value
в) г)
г)
30
20
10
3,23,0'
2,6'
ffi D
£ 24
l2 1,
1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2
Observed Value
д)
Рис. 4 — Дiаграми нормального закону розподту xiMi4Horo складу вугiлля: а) С, б) Н2, в) N2, г) O2, д) S
Якщо кiлькiсть значень, отриманих в результат спостережень, позначити буквою n, а paHroBi показники цих значень буквою г (г = 1 ..., n), то формула, вщповвд-но вказаному методу, виглядатиме таким чином: Blom (Блом): (г-3/8) / (n+1/4)
Результати oцiнки вiдпoвiднoстi емпipичнoгo розпо-дiлу нормальному для пoкaзникiв якосп вугiлля i його хiмiчнoму складу наведен в тaблицi 5.
Таблиця 5
Результати оцшки вiдповiдностi емшричного розподiлу нормальному закону
№ п/п Показник, що дослщжуеться Критерш Колмогорова-См1рнова Ймов1р-шсть узгод-ження Вщповщшсть нормальному закону (p<0,05)
1 Зола 1,047 0,223 в^дповшае
2 Волога 1,382 0,044 не в^дповшае
3 Летюч1 речовини 1,181 0,123 вщповщае
4 Калорштсть 1,207 0,10 в^дповшае
5 С 0,510 0,957 в^дповшае
6 H2 0,520 0,950 в1дпов1дяе
7 N2 0,782 0,573 в1дпов1дяе
8 O2 0,572 0,899 в^дповшае
9 S 0,481 0,975 вщповщае
З таблицi 5 видно, що для рiвня значимостi 0,05 емтричний розподiл узгоджуеться з теоретичним для в«х параметрiв, крiм вологи.
Однак тут розбiжнiсть не наспльки суттева, що вимагае пiдбору шшого закону розподiлу. Кожному з цих закошв вiдповiдае свое значення дисперсп центру розподiлу.
Виходячи з отриманих результапв, можна зробити висновок що даш показники якостi вугiлля та його хь мiчний склад характеризуются нормальним законом розподiлу.
Таким чином, дослщження закономiрностей роз-подiлу розглянутих показниюв якостi вугiлля та його хiмiчного складу показуе, що 1м можуть вiдповiдати теоретичнi розподiли, яю достатньо добре характери-зуються першим i другим початковим та центральними моментами розподту випадкових величин.
Лиература
1. Компетентность в цементной промышленности. Каталог продукции фирмы CEBR, PFEIFFERAG.
2. Скрипюк Р.Б. Виб1р д1агностичних ознак стану вертикального валкового млина // Науков1 вюп ¡нституту менеджменту 1 економши «Галицька академ1я». - 2005.
- Вип.2(8). - С.128-132.
3. Скрипюк Р.Б. Анашз фактор1в, що обумовлюють стан вер-
тикального валкового млина як об'екта контролю // На-уков1 вют ¡нституту менеджменту 1 економши «Галицька академ;я». - 2007. - Вип. 2(10). - С.4-8.
4. Зашховський Л.М., Скрипюк Р.Б. 1нформацшш показники
процесу помолу вуплля у вертикальному валковому мли-ш. Восточно-Европейский журнал передовых технологий.
- 2008 - Вип. 2/2(32). - С.54-58
5. ГОСТ 17070-79. Угли. Термины и определения.
6. Боднарь А.Г., Сматюха Г.А. Планирование эксперимента в химической технологии. - К.: Вища школа, 1976. - 184 с.
