автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация процессов вторичного дробления конусной дробилки по стоимостному критерию

Введение.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ДРОБЛЕНИЯ И КОНУСНЫХ ДРОБИЛОК КОНЕЧНОЙ СТАДИИ ДРОБЛЕНИЯ

1.1. Назначение и особенности работы дробильно-сортировочного оборудования

1.2. Краткая характеристика технологического процесса многостадийного дробления.

1.3. Классификация конусных дробилок.

1.4. Конусные дробилки мелкого дробления.

1.5. Методы и оборудование для гранулометрического анализа.

1.6.Системы автоматического управления процессом дробления в конусных дробилках.

1.7. Выводы и постановка задачи исследований.

ГЛАВА 2. КОНУСНАЯ ДРОБИЛКА КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКОГО СОСТАВА ПРОДУКТОВ ДРОБЛЕНИЯ.

2.1. Оценка эффективности процесса дробления нерудных строительных материалов и выбор критерия оптимизации.

2.2. Статические характеристики процесса дробления.

2.3. Динамические характеристики процесса дробления.

2.4. Вероятностный анализ влияния прочности горной массы на критери эффективности процесса дробления.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3. СТРУКТУРА И ФИЗИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ОПТИМАЛЬНОЙ САУ КОНУСНОЙ ДРОБИЛКОЙ ПО КРИТЕРИЮ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

3.1. Определение оптимальной схемы дробления.

3.2. Технологическая схема двухстадийного процесса дробления замкнутого цикла.

3.3. Определение структуры САУ процессом двухстадийного дробления.

3.4. Требования к первичной стадии дробления.

3.5. Рабочие характеристики щековой дробилки при действии внешних возмущений.

3.6. Статические характеристики щековой дробилки.

3.7. Математическая модель щековой дробилки первичного дробления.

3.8. Особенности автоматизации щековой дробилки.

3.9. Измерители массы транспортируемого материала.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4. ЛИНЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНЯ ЩЕКОВОЙ ДРОБИЖИ С УПРАВЛЕНИЕМ ПО ВХОДНОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ.

4.1. Критерии оценки технологического процесса первичного дробления.

4.2. Определение интегральных оценок.

4.3. Законы регулирования производительности щековой дробилки.

4.4. Линейные системы регулирования щековой дробилки с управлением по входной производительности.

4.5. Интегральный регулятор производительности.

4.6. Введение форсирования в закон управления.

4.7. Нормированная форма представления уравнений системы с введением форсирования.

4.8. Система с подчиненным регулированием мощности.

Выводы к главе 4.

ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ КОНЕЧНОЙ СТАДИИ ДРОБЛЕНИЯ В КОНУСНОЙ ДРОБИЛКЕ.

5.1. Задача оптимизации процесса дробления.

5.2.Построение системы автоматической оптимизации при неконтролируемых возмущениях.

5.3. Особенности контроля в системе оптимизации процесса дробления.

5.4.Моделирование системы автоматической оптимизации процесса дробления в конусной дробилке.

Выводы к главе 5.

Снижение затрат и повышение качества выпускаемой продукции путем выявления скрытых резервов и совершенствования существующих технологий является одной из основных задач развития общественного производства. Современное строительное производство находится под жестким прессингом быстро меняющейся конъюнктуры рынка и требований заказчиков к ассортименту и качеству готовой продукции, вызывая необходимость повышения его гибкости, приспосабливаемости и степени управляемости.

Строительство дорог, мостов, аэродромных покрытий, объектов домостроения, при сооружении которых требуются различные смеси, предъявляет жесткие требования к качеству нерудных строительных материалов, значительную часть которых составляет щебень.

Полученные при добыче на карьерах куски горной массы, поступая на предприятия нерудных строительных материалов, подлежат дроблению с определенной степенью измельчения.

Основным потребителем высококачественного строительного щебня являются заводы железобетонных изделий, использующие его в качестве заполнителя для бетона. Увеличение выпуска высококачественного строительного щебня мелких фракций позволит осуществить оптимальный выбор зернового состава заполнителей для бетона с наименьшим объемом межзерновых пустот, что приведет к значительной экономии цемента. На горно-обогатительных фабриках и предприятиях нерудной промышленности для среднего и мелкого дробления широкое распространение получили конусные дробилки.

Одним из эффективных направлений увеличения выпуска высококачественного щебня мелких фракций является автоматическое регулирование режимов работы дробильных агрегатов, эксплуатируемых на конечных стадиях в технологических схемах многостадийного процесса дробления.

Исследования, связанные с вопросами совершенствования технологии и автоматизации технологических процессов дробления для получения заданного соотношения фракционированного щебня, показывают, что процессы измельчения каменных материалов, закономерности дробления и технологические параметры разных типов дробилок (производительность, размеры выходных отверстий, характеристики зернового состава и т.п.), принципы автоматизации отдельных машин и основного технологического оборудования разработаны достаточно хорошо.

Однако исследователи решали, в основном, задачи обеспечения стабильности заданного зернового состава одного класса крупности, контроль которого осуществляет электронный гранулометр, определяющий только один параметр (средний размер зерен крупнее или мельче заданного или заданный регулируемый размер к общему потоку материала); поддержания заданного соотношения мелких товарных фракций к крупным; получения максимальной производительности при производстве щебня трех фракций постоянного соотношения; получения для различных типов дробилок обобщенных зерновых характеристик; исследования вопросов локальной автоматизации дробильно-сортировочного оборудования. При этом большинство исследований относилось к переработке каменных материалов на отдельных агрегатах, а не группе механизмов, работающих в общем технологическом комплексе.

Требования к гранулометрическому составу производимого щебня и к цене на щебень различных фракций обусловили необходимость постановки и решения задачи автоматической оптимизации процесса дробления в конусной дробилке с учетом технико-экономических показателей ее работы.

Таким образом, режим работы конусной дробилки на заключительной стадии дробления, обеспечиваемый системой регулирования, является важнейшим фактором эффективной работы всего комплекса дробильно-сортировочного оборудования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Требования к гранулометрическому составу производимого щебня и стоимости щебня различных фракций, повышению эффективности процесса дробления нерудных строительных материалов обусловили необходимость решения задачи автоматической оптимизации процесса дробления в конусной дробилке с учетом технико-экономических показателей процесса дробления.

2. В качестве критерия эффективности процесса дробления конусной дробилки конечной стадии дробления разработан стоимостной критерий, характеризующий удельный доход от реализации единицы продукции дробленого материала.

3. Разработана математическая модель и определена передаточная функция конусной дробилки по каналу прочность поступающей на дробление горной массы - критерий эффективности процесса дробления, отражающая особенности переработки каменного материала на конечных стадиях дробления.

4. Разработана структура системы автоматического управления двухстадийным дроблением, включающая в себя два локальных контура управления: стабилизации и производительности щековой дробилки первичного дробления и экстремального регулирования дохода, выступающего в качестве целевой функции работы конусной дробилки конечной стадии дробления.

5. Обоснован способ и структура САУ производительности щековой дробилки первичного дробления изменением режима работы загрузочного устройства.

6. Получено аналитическое описание процессов, происходящих в щековой дробилке первичного дробления, как объекте регулирования производительности.

7. Для оценки технологических показателей качества первичного дробления используются интегральные оценки, наилучшим образом отражающие особенности процессов изменения производительности разгрузки и уровня заполнения камеры дробления.

8. Разработана система автоматической оптимизации процесса дробления в конусной дробилке с целью получения максимального дохода от реализации дробленого материала.

9. Экспериментальные исследования подтвердили результаты, полученные теоретическим путем.

1. Андреев С.Е., Зверевич В.В., Перов В.А. Дробление, измельчение и грохочение полезных ископаемых М.: «Недра», 1969,245 с.

2. Айзерман М.А. Лекции по теории автоматического регулирования, М.: Физматгиз, 1968 240Внимание: с.

3. Бауман В.А. Дробильно-обогатительное оборудование. «Строительные и дорожные машины», 1961, № 8, с. 28-30.

4. Бауман В.А. Некоторые результаты исследования щековых дробилок. «Механизация строительства», 1954, №7, с. 22-24.

5. Бауман В.А. Определение основных параметров щековых камнедробилок. «Строительные и дорожные машины», 1963, №2, с. 12-14.

6. Бауман В.А. Исследование щековых дробилок М.: «Механизация строительства», 1960, №9 с. 15-19.

7. Бауман В.А. Некоторые результаты исследования щековых дробилок. М.: «Механизация строительства», 1964, №9 с. 25-27.

8. Бауман В.А. Определение основных параметров щековых камнедробилок. М.: «Строительные и дорожные машины» 1963, №2 с. 6-9.

9. Бауман В.А., Стрельцов В.А., Косарев А.И. Роторные дробилки. М.: «Машиностроение», 1973,282 с.

10. Государственные стандарты, вяжущие материалы, бетоны или заполнители для бетона. Изд-во государственного комитета стандартов мер и измерительных приборов СССР. М.:1965, с. 40.

11. Бердус В.В. Возможности производства щебня кубообразной формы на дробильно-сортировочных заводах России // Строительные материалы, 1998, №10, с. 36-37.

12. Вентцель Е.С. Теория вероятностей М.: «Физматгиз», 1962, с.386

13. Вишневский Э.В., Забиякин В.П. Датчики в схемах автоматизации технологических процессов обогатительных фабрик. М.: «Госэнергоиздат», 1971, с.213

14. Володковский В.А., Беляков Л.А., Кострыкин П.Т., Куров В.Г., Нетребо П.И., Федоров В.Г. Совмещенное дробление каменного материала и приготовление битумоминеральных смесей. «Автомобильные дороги», 1970, №9, с. 20-21.

15. Вольков В.М., Вертин В.Е. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. М.: «Госстройиздат», 1975, с. 295.

16. Волчек В.И. исследование констурктивных параметров щековых дробилок с простым движением щеки //Дисс. на соиск. уч. степ. канд. тех. наукМ.: 1968, с. 148.

17. Воронов А.А.Основы теории автоматического управления. М.: «Энергия», 1985, с.497.

18. Глотов П.С. К вопросу создания автоматизированного дробильно-сортировочного завода. Труды ВНИИнеруд, №102, 1968, с. 131-134.

19. Гольдин М.Л. контроль автоматизация процессов дробления и измельчения руд. М.: «Атомиздат», 1975, с.215.

20. Горинштейн Л.Л. Основы автоматики и автоматизации производственных процессов. М.: «Высшая школа», 1968, с. 175.

21. Датчик контроля гранулометрического состава продуктов дробления конусных и молотковых дробилок. «Отчет от НИР ВНИИнеруд», Тольятти, 1972, с. 21.

22. Домбровский В.В. Автоматизация процесса дробления твердых строительных материалов конусными дробилками : Дисс. на соиск, уч. степ, канд. техн. наук // МАДИ.- М., 1992.- 142 с.

23. Дубровин Б.Н. Выбор условий работы щековой дробилки. Сб. науч. тр.-Л.: «Металлургиздат», 1965, с.94-107.

24. Дубов В.А., Окользин Е.П., Дегтярев Н.Л., Тихонов В.К. Автоматизированные комплексы для производства щебня // Дробильно-размольное оборудование и технология дезинтеграции: Сб. науч. тр. Л.: Механобр, 1989,- 159 с.

25. Дубов В.А., Сорокин И.С., Козлов А.Ю. Щековые дробилки крупного дробления со сложным движением щеки // Дробильно-размольное оборудование и технология дезинтеграции: Сб. науч. тр. JL: Механобр, 1989,- 159 с.

26. Дудко А.А., Клушанцев Б.В. Передвижные дробильно-сортировочные установки. М.: «Транспорт», 1975, с. 140.

27. Камалетдинов А.В. Автоматизация процесса дробления твердых строительных материалов конусными дробилками : Дисс. на соиск. уч. степ, канд. техн. наук // МАДИ.- М., 2002.- 187 с.

28. Клушанцев Б.В. Машины и оборудование для производства щебня, гравия и песка. М.: «Машиностроение», 1976, с. 315.

29. Клушанцев Б.В., Косарев А.И., Муйземнек Ю.А. Дробилки. Конструкция, расчет, особенности эксплуатации. М., 1990.

30. Карелин М.Б, Рабинович Г. А., Ситковский А .Я. Электронный метод анализа зернового состава продуктов дробления. . М.: «Механизация и автоматизация управления», 1966, №6, с. 14-18.

31. Козлов Ю.И., Дудко А.А. О характере износа и расходе дробящих плит щековых дробилок со сложным движением щеки. «Строительные материалы», 1970, №12, с. 12-14.

32. Клушанцев Б.В.Щековые дробилки. М.: «ЦИНТИМАШ», 1975, с.140.

33. Клушанцев Б.В., Логак Л.И., Волчек В.И. Конструктивные решения узлов щековых дробилок, повышение их надежности. М.: «ЦНИИТЭстроймаш», 1968, с.47.

34. Клушанцев Б.В., Колышев В.И., Костин П.П., Силкин В.В., Соловьев. Б.Н. Асфальтобетонные и цементобетонные заводы: Справочник. М.: «Машиностроение», 1982, 352 с.

35. Клушанцев Б.В., Волчек В.И. исследование режимов дробления в щековых дробилках . М.: «Строительные и дорожные машины», 1968, №6,с. 55-57.

36. Колкер И.Я. Дистанционное управление дробильно-сортировочными агрегатами в дорожном строительстве. М.: «Оргтрансстрой», 1964, с. 85.

37. Косарев А.И., Стрельцов В.А. Роторная дробилка для среднего и мелкого дробления нерудных материалов. «Строительные материалы», 1969, №10, с. 10-11.

38. Кудренков Б.И., Мохортов К.В. Улучшение технических свойств каменных материалов при их производстве. М.: «Высшая школа», 1967, с. 24.

39. Кудренков Б.И., Полякова А.И., Филатов А.П. Обогащение каменного материала для дорожного строительства. М.: «Автотрнасиздат», 1962, с. 186.

40. Куров В.Г. Работа автоматического АБЗ непрерывного действия. «Автомобильные дороги», 1966, с. 13.

41. Левенсон Л.Б., Клюев Г.М. Производство щебня, М.: «Госстройиздат», 1959, с. 265.

42. Левенсон Л.Б., Прейгерзон Г,И. Дробление и грохочение полезных ископаемых. М.: «Стройиздат», 1960, с. 360.

43. Левенсон Л.Б., Цигельный П.М. Дробильно-сортировочные машины и установки. М.: «Гос. изд-во литературы по строительству и архитектуре», 1952, с. 318.

44. Левенсон Л.Б. Автоматизация обогатительных фабрик. М.: «Транспорт», 1975, с. 140.

45. Левенсон Л.Б. Теория дробления и ее применение к щековым дробилкам. Л.: «Записки горного института», т.№6, 1946, с. 153.

46. Левенсон Л.Б. Автоматизация обогатительных фабрик. М.: «Недра», 1966, с. 187

47. Левенсон Л.Б. О физике процесса дробления и о механике камнедробилок . М.: «Механизация строительства», 1964, №1, с. 20-23.

48. Логак Л.И., Дудко А.А. Дробилки с автоматическим регулированием питания. «Механизация строительства», 1961, №6, с. 28-31.

49. Макаров Т.А., Щур В.В., Панышин Б.А., Клишин А.Ф. Автоматический контроль уровня сыпучих сред. «Промышленная энергетика», 1976, №11, с. 23-25.

50. Марсов В.И., Славуцкий В.А. Автоматическое управление технологическими процессами на предприятиях строительной индустрии. Л.: «Стройиздат», 1975,287 с.

51. Марасанов В.М. Математическое описание процесса дробления в щековой дробилке. Изв. ВУЗов, М.: «Горный журнал», 1967, №2, с.51-52.

52. Марсова Е.В. Автоматизация проектирования систем непрерывно-циклического дозирования строительных материалов. Дисс. на соиск. уч. степ.доктора. техн. наук // МГСУ.- М., 2000.- 329 с.

53. Макаров Т.А., Щур В.В., Панышин Б.А., Клишин А.Ф. Автоматический контроль уровня сыпучих сред. «Промышленная энергетика», 1976, №11, с. 23-25.

54. Олевский В.А. Конструкция, расчет и эксплуатациядробилок.

55. Металлургиздат», 1958, с. 210.

56. Первозванский А. А. Математические модели в управлении производством. М.: «Наука», 1975, 616 с.

57. Попов Е.П. Теория линейных САР и управления. М.: «Наука», 1989, 301 с.

58. Рабинович С.Я. Устройство для регулирования трехстадийного процесса дробления. М.: «Транспорт», 1973, с. 36.

59. Разработка и исследование системы автоматического регулирования роторных дробилок для получения оптимального соотношения фракций. «Отчет о НИР ВНИИнеруд», М.: «ВНТИ», 1973, с. 26.

60. Ребиндер П.А. Физико-химические исследования процессов деформации твердых тел. М.: Юбилейный сборник АН СССР, 1947, с. 294 .63 .РонканенВ.В.Проектирование автоматизацииобогатительных фабрик . М.: «Недра», 1966, с. 98.

61. Рундквист А.К. Общая форма законов дробления. Научно-технический бюллетень «Механобра», 1956, №2, с. 54.

62. Рундквист А.К. Общая форма законов дробления. Научно-технический бюллетень «Механобра», 1956, №2, с. 54.

63. Рыбьев И.А. Производство щебеночных материалов. М.: «Высшая школа», 1969, с. 321.

64. Ситковский А.Я., Рабинович Г.А. Автоматизация дробилок . М.: «Энергия», 1968, с. 259.

65. Ситковский А.Я., Логак Л.И. Автоматическое регулирование щековых дробилок. М.: «Строительные и дорожные машины», 1966, №3,с. 39-41.

66. Ситковский А.Я., Рабинович Г.А., Гутников И.А. Щековые дробилки, работающие в автоматических линиях. М.: «Горный журнал», 1965, №9, с. 62-64.

67. Ситковский А.Я., Рабинович Г.А., Гутников И.А.Комплектные устройства управления автоматизированными щековыми дробилками. М.: «Горный журнал», 1965, №9, с. 33-35.

68. Ситковский А.Я., Карелин М.Б. Электронный прибор для контроля производительности дробления в камнедробилках. Л.:Сб.трудов ВНИИнеруд, вып. 25, 1969, с.114-117.

69. Тимофеев В.А., Васильев А.А., Васильев И.А., Декань В. А. Технологическое оборудование асфальтобетонных заводов. М.: «Стройиздат», 1981,278 с.

70. Тихонов А.Ф. Анализ технологического процесса работы дробильно-сортировочной установки непрерывного действия. «Сборник научных трудов ВЗИИТа», 1977, вып. 87, с. 26-31.

71. Тихонов А.Ф. Исследование процесса формирования заданного соотношения фракционированного щебня в замкнутой системе дробления. «Сборник научных трудов ВЗИИТа», 1980, вып. 104, с. 29-48.

72. Тихонов А.Ф., Блюмкин В.А. Автоматизация управления дробильно-сортировочными установками. «Автомобильные дороги», 1978, №5, с. 21-23.

73. Тихонов А.Ф., Блюмкин В.А., Габриелян Р.А., Косарев А.И. Установка для производства фракционированного щебня. Письмо ВНИИГПЭ от 28.09.77 № 2526470/33.

74. Тихонов А.Ф., Блюмкин В.А., Габриелян Р.А., Косарев А.И. Устройство для разделения потоков сыпучих материалов. Письмо ВНИИГПЭ от 16.04.79 № 7905-189.

75. Тихонов А.Ф., Блюмкин В.А., Габриелян Р.А., Косарев А.И. Устройство для производства фракционированного щебня. Письмо ВНИИГПЭ от 28.09.79 №. 7908-259.

76. Тихонов А.Ф., Габриелян Р. А. Повышение эффективности работы дробильно-сортировочных установок. «Автомобильные дороги», 1977, №4, с. 10-12.

77. Тихонов А.Ф., Соколов А.В. Автоматическое управление двухстадийным дроблением ДСУ. Сборник науч. Трудов МАДИ. М.: МАДИ, 1999, 119 с.

78. Тихонов А.Ф., Соколов А.В. Принципы формирования статистической модели дробильно-сортировочной установки. Сборник науч. трудов МГСУ. М.: МГСУ, 2000, 81 с.

79. Тихонов А.Ф., Страмоус М.Ф. Разработка и исследование системы автоматизации дробильно-сортировочного оборудования. «Сборник научных трудов ВЗИИТа», 1980, вып. 104, с. 5-17.

80. Трофимов Ю.М. Развитие и состояние проблемы автоматического управления промышленным процессом дробления. «Строительные материалы», 1968, №4, с. 31.

81. Установление основных исходных горных и технологических параметров для создания дробильно-сортировочного завода автомата по переработке изверженных горных пород. Отчет о НИР. М.: «ВНИИжелезобетон», 1972, с 186.

82. Фейгин JI.A. Дробильно-сортировочные и транспортирующие машины. М.: «Высшая школа», 1977, с. 236.

83. Цигельный П.М., Лазоватский Г.А. и др. Предприятия по производству щебня. М.: «Транспорт», 1967, с. 331.

84. Цикерман Л.Я. Автоматизация производственных процессов в дорожном строительстве. М.: «Транспорт», 1972, с. 315.

85. Цирлин A.M. Оптимальное управление технологическими процессами. М.: «Энергоатомиздат», 1986, 396 с.

86. Возможности автоматизации предприятий дробления. Н. Motck. Moglichkeit der Automatisierung des Brecherbetriebes. "Die Naturstein -Industrie", 1969, №2, c. 89-94 (нем.).