автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.06, диссертация на тему:Формирование системы трубопроводного гидротранспорта горных предприятий на основе метода динамической оптимизации ее параметров

На правах рукописи

ДОКУКИН Вадим Петрович

ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТРУБОПРОВОДНОГО ГИДРОТРАНСПОРТА ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ НА ОСНОВЕ МЕТОДА ДИНАМИЧЕСКОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ЕЕ ПАРАМЕТРОВ

Специальность 05.05.06 - Горные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2005

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный консультант -

Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

доктор технических наук, профессор

Ведущее предприятие - АК «АЛРОСА».

А.Л.Кулешов

Б. С.Маховиков, И.М.Ялтанец, Ю.А.Попов

Защита диссертации состоится 20 июня 2005 г. в 14 ч на заседании диссертационного совета Д 212.224.07 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. № 7212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 17 мая 2005 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета д.т.н., профессор ^ С .Л.ИВАНОВ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Трубопроводный гидротранспорт широко используется для транспортировки твердых материалов и в ближайшее время его применение будет расширяться за счет строительства новых трубопроводных линий. Объемы перемещаемых масс также будут возрастать за счет повышения нагрузок на существующие установки (и увеличения концентрации твердого материала в пульпе), совмещения транспорта различных материалов, строительства новых систем. Протяженность трубопроводных линий также будет возрастать. Это требует оптимизации рабочих параметров систем трубопроводного гидротранспорта как при проектировании, так и при эксплуатации. При проектировании необходимо выбрать наиболее выгодный, обеспечивающий надежную и экономичную работу всей системы, вариант ее структуры. В процессе эксплуатации - поддерживать оптимальный режим работы, оперативно реагируя на изменения условий и состояния всей системы. Эта задача довольно сложна и ее решение возможно только при использовании ЭВМ и непрерывном мониторинге процессов в гидротранспортной установке (ГТУ).

Задачи оптимизации транспортных систем наиболее подробно рассматривались в работах Бородавкина П.П., Курносова A.M., Кшондзера Э.Г., Офенгендена Н.Е., Покровской В.Н., Смолдыре-ва А.Е., Трайниса В.В., Шора Н.З. и многих других российских ученых. Известны также работы зарубежных специалистов: Гаррисона, Квандта, Каннского, Льюиса, Марбля, Уилкинсона и др. Различные подходы к решению таких задач были подробно разработаны при проектировании магистральных газо-нефтепроводов, систем гидротранспорта песков, угля на большие расстояния, гравия и т.д. Все эти работы относятся к установлению взаимосвязей между структурой транспортных систем и экономическими факторами с учетом ограничений технического, технологического и организационного характера и применимы лишь к проектным решениям, что не позволяет учесть изменение реальных условий работы системы и решаемых эксплуатационных задач (укладка горной массы в дамбу, в хранилище). В этой связи необходима разработка методов непрерывной адаптации системы к текущим условиям ее эксплуатации.

Таким образом, существенное повышение эффективности систем трубопроводного гидротранспорта на основе теории динамической оптимизации режимов их работы с адаптацией к изменяющимся условиям эксплуатации представляет собой важную народно-хозяйственную проблему. Решение этой проблемы обеспечит снижение энергоемкости и себестоимости транспортирования горной массы, повышение безопасности и экологичности работы трубопроводов и хвостохранилища, адаптивности системы транспортирования и укладки отходов обогащения к условиям эксплуатации на основе численного эксперимента на ЭВМ.

Выполненные по данной проблеме исследования соответствуют: проблеме МП-11-е координационного плана НИР и ОКР Минцветмета СССР на 1978-1993 г. "Разработка новых и усовершенствование существующих процессов, схем и оборудования для гидротранспорта руды и продуктов ее переработки на предприятиях цветной металлургии", Федеральной целевой программе развития рудно-сырьевой базы металлургической промышленности Российской Федерации на 1997-2005 гг. (ФЦП «Руда») по направлению «Производственные энергосберегающие технологии трубопроводного транспорта руды и продуктов ее переработки» комплексной программе научных исследований, проводимых отраслевой научно исследовательской лабораторией гидравлического транспорта руды и продуктов ее переработки при кафедре горных транспортных машин по соответствующим планам госбюджетных и хоздоговорных работ на предприятиях горнодобывающей промышленности.

Цель работы. Повышение эффективности эксплуатации хвостового хозяйства горного предприятия путем установления закономерностей функционального взаимодействия структурных элементов системы трубопроводного гидротранспорта хвостов обогащения и мониторинга внешних воздействий для динамической оптимизации режимов ее работы.

Идея работы. Эффективность функционирования системы гидротранспорта горного предприятия достигается путем ее адаптации к изменению параметров внешних воздействий за счет оперативного регулирования режимов работы.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Разработать методику оптимизационного исследования системы гидротранспорта на основе системного подхода.

2. Установить закономерности функционального взаимодействия структурных элементов системы.

3. Разработать методику формирования технической системы.

4. Установить принципы построения математической модели системы трубопроводного транспорта.

5. Сформировать математическую модель взаимодействия структурных элементов гидротранспортных систем и динамических процессов движения тонкодисперсных пульп с оценкой их влияния на значения критериев оптимальности системы.

6. Обосновать критериальную оценку выбора управленческих решений для режимов работы гидротранспортной системы.

7. Разработать алгоритм реализации критериальной модели оптимизации режимов эксплуатации систем гидротранспорта.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Проектирование и эксплуатация трубопроводного гидротранспорта на горных предприятиях основано на использовании метода оптимизации системы, включающего последовательное построение связанных между собой функциональной, структурной, математической, критериальной и имитационной моделей.

2. Функциональная и структурная модели системы трубопроводного гидротранспорта горных предприятий формируются на базе закономерностей взаимодействия структурных элементов и последовательности прохождения через систему вещественных, энергетических и информационных потоков.

3. Алгоритм математического описания системы гидротранспорта формируется с помощью набора унифицированных модулей, описывающих процессы в структурных элементах и связи между элементами, в соответствии со структурной моделью.

4. Прогнозирование состояния системы гидротранспорта горного предприятия обеспечивается методом динамической оптимизации режима работы с учетом изменения внешних воздействий и решаемой эксплуатационной задачи.

5

Методы исследования. Общей методологией проведенных исследований является системный подход к изучаемым объектам. При выполнении исследований использованы следующие методы: анализ и обобщение статистических данных по эксплуатации трубопроводного гидротранспорта; методы теории вероятностей и математической статистики; функциональный анализ; математическое моделирование; положения теории гидротранспорта твердых материалов; метод базовой точки; экспериментальные исследования в производственных условиях.

Научная новизна результатов работы заключается в представлении комплекса из напорного гидротранспорта, хвостохрани-лища и окружающей среды, как взаимозависимых структурных элементов системы с прямыми и обратными связями, соответствие процесса функционирования которой критериям цели достигается адаптивностью режима их работы в переменных условиях эксплуатации, что развивает теорию определения рабочих параметров систем трубопроводного гидротранспорта отходов обогащения.

Научные результаты выполненной работы заключаются в следующем:

- установлены закономерности функционального взаимодействия структурных элементов системы, на основе которых разработан метод динамической оптимизации систем трубопроводного гидротранспорта на горных предприятиях;

- разработаны функциональная, структурная, математическая, критериальная и имитационная модели гидротранспортных систем;

- предложен набор унифицированных модулей, описывающих процессы в структурных элементах гидротранспортной системы и связи между ними, на основе которого сформирована математическая модель системы гидротранспорта;

- получены аналитические зависимости, позволяющие рассчитать значения параметров режима работы для системы гидротранспорта с учетом изменения внешних воздействий и решаемой эксплуатационной задачи;

- обоснован выбор критерия для оценки эффективности режима работы в соответствии с решаемой эксплуатационной задачей.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций

обоснована и подтверждена теоретическими исследованиями, выводами аналитических зависимостей с использованием теории подобия; результатами лабораторных и опытно-промышленных экспериментов; сопоставлением теоретических и экспериментальных исследований с применением методов математической статистики и регрессионного анализа; влияние отдельных факторов на исследуемые параметры и теснота связи определялись с помощью корреляционного анализа.

Практическая значимость работы состоит в разработке;

- методики формирования структуры системы трубопроводного гидротранспорта;

- методики оптимизации параметров гидротранспортной установки на этапе проектирования и при эксплуатации;

- алгоритма оптимизации системы гидротранспорта;

- пакетов программ для ЭВМ по расчету оптимальных параметров режима работы ГТУ, расчету рассева твердого материала по пляжу хвостохранилища (соавтор Райлян Г.А.), расчету коэффициента устойчивости намывной дамбы (соавтор Райлян Г.А.)

Реализация результатов исследований:

- основные результаты исследований использованы в проектах, выпущенных гидротехническим отделом ЗАО "ПОЛИМЕТАЛЛ ИНЖИНИРИНГ" и институтом ПЕЧОРНИИПРОЕКТ;

- результаты исследований используются в учебном процессе при подготовке специалистов Санкт-Петербургского государственного горного института (ТУ) в курсах "Основы инженерного творчества", "Исследование горных машин и оборудования", "Транспортные машины", при курсовом и дипломном проектировании.

Личный вклад автора состоит в выборе и обосновании основных направлений исследований; в организации, планировании и обобщении результатов опытно-промышленных экспериментов; в разработке концепции формирования структуры системы гидротранспорта; в разработке математической модели ГТУ; в получении критериальных уравнений для определения оптимальных параметров работы установки; в разработке алгоритма и участие в разработке пакетов программ расчета для ЭВМ; в формировании основных выводов и разработке практических рекомендаций для предприятий.

Апробация работы

Основные теоретические положения и отдельные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на межкафедральных научных семинарах в СПГТИ (ТУ) (2000 - 2004гг); "Уголь XXI века" международный форум, СПГТИ, 3-5.10.2000; на международных конференциях "Неделя горняка", (Москва, МТТУ, январь 2001-2003); Международном форуме "Энергосберегающие технологии", СПГТИ, окт.1997; Симпозиуме "Человек Севера в XXI веке: горное дело," 23.04.01, Воркута; 2-й международной конференции "Динамика и прочность горных машин", г. Новосибирск, 28.05.2003г; 2-й Международной научно-практической конференции "Современное состояние и перспективы развития горнодобывающих отраслей промышленности" , 18-20 мая 2004, г. Рудный, Казахстан.

Публикации

Основное содержание работы опубликовано в 38 научных работах, в том числе 1 монографии, 29 статьях и тезисах докладов, 8 изобретениях и патентах РФ.

Структура и объем диссертационной работы

Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, заключения, библиографии из 195 наименований, 4 приложений. Содержание диссертации изложено на 278 страницах печатного текста, сопровождается необходимыми рисунками и таблицами.

Содержание работы

В разделе 1 диссертации выполнен анализ опыта эксплуатации, методов оптимизации проектных решений ГТУ, формулируются цель, идея, определены задачи и методы исследований.

В разделе 2 выполнен функциональный анализ систем трубопроводного гидротранспорта, установлены закономерности образования технических систем и на их основе построена функциональная модель ГТУ. Проанализированы схемы взаимодействия структурных элементов с помощью вещественных и информационных потоков и сформирована структурная модель ГТУ, разработана методика формирования гидротранспортной системы.

В разделе 3 на основе структурной модели разработана математическая модель установки с использованием в качестве алгоритма описания унифицированного модуля.

8

В разделе 4 приведены критериальные уравнения для расчета оптимальных значений параметров проектируемой ГТУ и режимов ее работы в переменных условиях эксплуатации.

В разделе 5 предложена система мониторинга ГТУ, разработан алгоритм определения оптимальных параметров. Приведены методика и результаты опытно-промышленных исследований ГТУ Удачнинского ГОК АК АЛРОСА, расчетные значения оптимальных параметров режима работы и рекомендации по их изменению при колебаниях характеристик хвостовой пульпы, показана достигаемая эффективность в снижении энергоемкости транспортирования твердых отходов обогащения.

В заключении приводятся общие выводы и рекомендации в соответствии с целью и решенными задачами.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ НА УЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Проектирование и эксплуатация трубопроводного гидротранспорта на горных предприятиях основано на использовании метода оптимизации системы, включающего последовательное построение связанных между собой функциональной, структурной, математической, критериальной и имитационной моделей.

Анализ способов и методов решения оптимизационных задач в области трубопроводного транспорта позволяет представить их последовательность следующей схемой:

Рис. 1. Схема оптимизации технической системы

На шаге 1 описывается реальная техническая система, подлежащая оптимизационному исследованию. Как показал анализ литературных источников, границы системы обычно устанавливаются специалистами на интуитивном уровне. После рассмотрения первых результатов оптимизации часто приходится изменять границы системы и заново проводить все исследования. Сложность такого подхода в том, что конфигурация системы может существенно изменить используемые методы оптимизации и вид формируемой ее модели.

Таким образом, важным моментом является процесс формирования гидротранспортной системы, подлежащей оптимизации, и для решения этой задачи необходимо разработать механизм, обеспечивающий достаточный и надежный выбор границ системы.

Решение такой задачи осуществляется с помощью моделирования, как самого объекта, так и процессов, проходящих в нем. Построение адекватной модели технической системы предложено путем последовательного перехода от вербального описания задачи исследования к функциональной модели объекта, затем к математической, которая в дальнейшем реализуется в виде имитационной модели для исследования на ЭВМ.

При проектировании приложение методов оптимизации направлено либо на поиск оптимальной структуры системы (структурная оптимизация), либо оптимальных рабочих параметров действующей системы (параметрическая оптимизация). В целом этот процесс является циклическим и включает в себя синтез структуры системы, построение модели, оптимизацию параметров модели и анализ полученного решения. Оптимальный проект создается на основе решения серии оптимизационных задач и постепенного приближения к удовлетворяющему ответу. При этом необходимо разработать принципиальную схему функционирования системы, затем выбрать такие значения переменных, характеризующих размеры отдельных подсистем и режимы их работы, которым соответствует наилучшее значение оценочного показателя качества работы системы в целом.

Следующий важный момент возникает тогда, когда требуется адаптировать производственную систему к новым условиям эксплуатации, отличным от предусмотренных проектом. Поскольку в таких задачах предполагается, что основное оборудование установ-

лено и эксплуатируется, то предметом исследования являются только функции переменных затрат. В таких условиях важнейшее значение приобретает подсистема управления с выбором наиболее успешных (оптимальных) действий, направленных на выполнение главной функции, обеспечение жизнеспособности системы и ряда других функций. Возможности адаптации транспортной системы необходимо предусматривать на стадии проектирования, а их реализация может осуществляться путем изменения режимов эксплуатации в момент наступления или прогнозирования изменений условий внешней среды.

Установить способ дальнейшего развития системы для конкретной ситуации можно на основе анализа свойств ее функциональной модели. Основными свойствами функциональной модели являются: установление границ системы и функциональной структуры, последовательность прохождения потоками элементов системы, описание параметров и функций взаимодействия структурных элементов.

Математическая модель формируется на основании установленных структуры системы и схемы взаимодействия ее элементов. Критериальный вид математической модели позволяет исключить из рассмотрения несущественные параметры структурных элементов, упростить математическую модель и установить область оптимума системы для конкретных условий эксплуатации.

Свойства моделей, используемых в процессе оптимизационного исследования, приведены в табл. 1.

Современные методы оптимизации систем трубопроводного гидротранспорта относятся к проектным решениям и не учитывают изменений условий работы и вид эксплуатационной задачи 11 У. В этой связи необходима разработка методов постоянной адаптации системы к переменным условиям ее эксплуатации.

На основе выполненных исследований разработан алгоритм решения оптимизационной задачи применительно к гидротранспортным системам (см. табл. 2).

Ход решения оптимизационной задачи представлен на рис. 2 графом переходов моделей. Здесь вершины графа (прямоугольники) показывают результат преобразования, а ребра (стрелки) - процесс преобразования модели.

Таблица 1. Характеристика моделей технических систем

Тип модели Свойства модели Назначение

Функциональная модель - определение размеров системы; - установление структурных элементов; - установление структурной схемы взаимодействий элементов; - определение параметров и функций взаимодействий элементов. Формирование системы: - границы системы; - структурные элементы; - схема взаимодействий.

Математическая модель взаимоувязанные уравнения состояний системы и элементов; - разделение параметров на постоянные, рабочие, управляющие. Описание взаимосвязей структурных элементов и процессов в системе

Критериальная модель - выделение изменяющихся параметров и безразмерных комплексов; - характер изменения состояния системы относительно исходного Поиск области оптимума для текущей эксплуатационной задачи системы

Таблица 2. Алгоритм оптимизационного исследования систем

№ пп Действие Цель Результат

1. Формулирование Главной функции Область анализа Границы системы

2. Формулирование Основных функций Формирование элементов системы Структура системы

3. Анализ потоков через систему Определить виды взаимосвязей элементов Структурная схема

4. Корректировка формулировок функций Уточнение модели Функциональная модель системы

5. Функции взаимодействий структурных элементов Описание связей структурных элементов Уравнения связей

6. Функции преобразования потоков в структурных элементах Описание состояний элементов Уравнения состояний системы

7. Разделение параметров на постоянные, изменяемые и управления Классификация параметров Параметры состояния и управления

8. Оценка адекватности функций Работоспособная модель Математическая модель системы

9 Выбор оценки вариантов состояния технической системы Оценка состояния структурных элементов для текущей эксплуатационной задачи системы Система оценки состояний элементов

10 Поиск области оптимума Установление поля значений параметров состояния структурных элементов в пределах возможных изменений воздействий Поле значений параметров управления

11. Решение математической модели относительно критериев оптимума Зависимости для расчета управлений Система критериальных уравнений

12 Исследование системы критериальных уравнений Установление экстремальных точек Критериальная модель системы

13. Разработка сценария и алгоритма программ для ЭВМ Комплекс программ для ЭВМ Комплекс программ

14. Отладка, настройка и испытания программ Работоспособность программ Имитационная модель системы

Результатом работы имитационной модели является контроль процессов в работающей системе и разработка управляющих рекомендаций на основе накопленного опыта ее эксплуатации.

2. Функциональная и структурная модели системы трубопроводного гидротранспорта горных предприятий формируются на базе закономерностей взаимодействия структурных элементов и последовательности прохождения через систему вещественных, энергетических и информационных потоков.

В понятие "формирование системы" входит установление границ совокупности объектов, разделение этой совокупности на структурные элементы, пространственное размещение элементов системы и определение функций каждого элемента. Это необходимо для описания работы структурных элементов и их взаимодействий в процессе функционирования самой системы в целом.

Функциональный подход в создании модели системы означает, что любой объект рассматривается не в его материальной форме, а как совокупность организованных определенным образом функций. Для этого выделяют общесистемные функции, выполняемые системой в целом и отражающие ее взаимодействие с надсис-темой, и внутрисистемные, которые определяются структурой системы и взаимодействием ее элементов. Общесистемные функции

Рис. 2. Последовательность решения оптимизационной задачи

называют главными и для их реализации создана техническая система. В зависимости от степени влияния на работоспособность всей системы, внутрисистемные функции разделяют на основные и вспомогательные. По нашему мнению любая функция может выполняться только совокупностью входящих в систему элементов и ни одним из составляющих ее элементов самостоятельно. И проявляется функция как свойство системы только во взаимодействии с над-системой или с ее структурными элементами равной иерархии.

Главная функция системы является проявлением совокупности функциональных возможностей входящих в нее частей (т.е. это свойство эмерджентности). Основные функции представляют совокупность функций, реализуемых структурными элементами. Дополнительные функции способствуют улучшению показателей качества эксплуатации системы.

Изменение внешних условий влечет за собой изменение способа действия системы при ее взаимодействии с внешней средой (Закон согласования ритмики подсистем), а это неизбежно должно отразиться в изменении функций системы. Для гидротранспортной системы изменение внешних условий выражается через изменение входных параметров, связывающих систему и надсистему (в нашем случае - обогатительную фабрику). До настоящего времени принято оптимизировать только линейную часть гидротранспортной системы с точки зрения минимизации расходов на операцию транспортирования. При объединении двух взаимодействующих структур - системы гидротранспорта хвостовой пульпы и системы укладки отходов обогащения в хвостохранилище - в единую систему возможно образование новой, более эффективной, системы с более высокой степенью идеальности (по универсальности управления производственными процессами удаления и укладки хвостов и снижению затрат на реализацию функций). Эффективность образованной над-системы достигается за счет оптимизации взаимосвязанных процессов транспортирования, строительства дамбы хвостохранилища и укладки хвостов. '

В результате выполненного анализа можно сформулировать следующие закономерности, обеспечивающие процесс формирования функциональной модели технической системы:

- в полноценной технической системе все функции находятся в тесной взаимосвязи. Это положение вытекает из свойства эмерд-жентности совокупности элементов (для структурной части системы) или структурных частей (для системы). Если функция не находится во взаимосвязи с другими функциями системы, то элемент ее реализующий является лишним, а система - избыточна;

- взаимодействие функций системы характеризуется уровнем иерархии: функции младшего уровня обеспечивают реализацию функций старшего уровня, функции старшего уровня обеспечивают полезность функций младшего уровня. Иерархические отношения позволяют провести кластеризацию функций технической системы для формирования структурных частей (элементов) и классифицировать их по критериальному признаку (стратегический охват, объем и сложность работы, важность работы и т.п.);

- формулирование функций каждого иерархического уровня должно осуществляться на основе свойства функционального скачка элемента (системы): Главная функция - свойство функционального скачка для всей системы, Основная - функциональный скачок наиболее крупных структурных элементов и т.д.;

- структурный элемент системы формируется путем объединения в одну группу ряда функций одного иерархического уровня и одной направленности действия - центрированность (они должны непосредственно обеспечивать выполнение основной функции).

Очевидно, что функциональную модель следует разрабатывать отдельно для случая оптимизации проекта транспортной системы (так как параметры конструкции системы рассчитываются по осред-ненным характеристикам) и для случая оптимизации транспортной системы, находящейся в эксплуатации (так как здесь необходимо оптимизировать рабочие процессы в системе). Для первого случая предпочтителен анализ функций по принципу "от общего к частному", что позволит вначале сформулировать необходимые функции для системы, затем для крупных частей, для элементов частей и т.д. При этом необходимо формировать группы функций и только после этого разрабатывать их конструктивные реализации с использованием критериев развития и законов строения техники.

Во втором случае конструктивная реализация системы уже существует и исследователь должен формулировать функции про-

цессов в конструктивных частях системы и оценивать их ранг с помощью характеристик вещественных или энергетических потоков, проходящих через структурные элементы.

Функциональную модель нового проекта формируют в следующей последовательности. Отправным моментом является возникшая потребность, удовлетворить которую должна создаваемая техническая система. На базе сформулированной потребности разрабатывается формулировка полезной функции системы. Затем подбирается наилучший физический принцип действия (ФПД), основанный на известных законах физики. После этого рассматривают возможные вредные последствия, сопутствующие выбранному ФПД, и формулируются сопряженные вредные функции. Этот цикл должен быть повторен несколько раз с целью уменьшения влияния вредной функции и повышения эффективности полезной (за счет изменения ФПД и уточнения формулировок полезных и вредных функций). Далее формулируются основные функции, обеспечивающие выполнение главной функции и нейтрализующие действие ее сопряженной вредной функции. Эти функции проходят те же стадии, что и главная полезная функция. Необходимо только учитывать, что ФПД для главной функции является ведущим в системе и ФПД каждой основной функции следует с ним согласовывать. Ниже приведена логическая схема построения формулировок полезных функций (рис. 3). На ней стрелками показаны процессы формулирования, квадраты - результат процесса, кружком - обратная связь.

Функциональная модель эксплуатируемой системы. Проект данной установки разработан и реализован. При оптимизации режимов работы необходимо отслеживать изменения условий эксплуатации и оперативно регулировать реакцию системы на текущие изменения. Так как оптимизации подлежат режимы работы системы, то большое значение приобретает такое свойство функций, как свойство иерархии. Это означает, что оптимизации в первую очередь подлежат функции, имеющие высшую иерархию и требующие на свою реализацию наибольшие затраты ресурсов системы.

Вначале уточняется содержание технологических процессов в надсистеме, частью которой является эксплуатируемая установка. Это необходимо для четкого представления условий и задач работы гидротранспортной системы, важнейших процессов перед транспор-

Рис. 3. Логическая схема построения формулировки функций проектируемой системы

ИС - исходная ситуация; Потреб. - потребность; Пол.Ф - полезная функция; Вред.Ф -вредная функция; ФПД - физический принцип действия для реализации функции; Оц -оценка соотношения полезного и вредного результата действия; Осн.Ф - основная функция; Доп.Ф - дополнительная функция

тировкой грузов и процессов на конечной стадии транспортирования. Далее устанавливают пространственное расположение трассы трубопровода, особенности климатических характеристик района, процессы складирования груза. После этого составляется перечень используемого оборудования и значения его рабочих параметров.

На основе подготовленной информации разрабатывается формулировка полезной функции транспортной системы (Главной функции). Ее важнейшим признаком является свойство функционального скачка для системы. Затем формулируются основные функции, обеспечивающие выполнение Главной функции.

С учетом конструктивных модулей системы гидротранспорта составляется перечень всех выполняемых функций, которые группируются по свойству "центрированность" в таблице функций. По результатам анализа перечня функций строится функциональная модель установки (рис. 4).

Функциональная модель гидротранспортной установки показывает, что в соответствии с поставленной оптимизационной задачей система может быть представлена в виде четырех структурных элементов: узел пульпоподготовки, узел доставки груза (линейная часть) в пункт складирования (хвостохранилище), узел складирования и узел оперативного управления. Схема соединения сформированных структурных элементов обосновывается построением потоковой функциональной структуры. К уровню надсистемы относятся объекты, реализующие технологические процессы обогащения руды. Хвостохранилище тоже относится к надсистеме, так как вещественные и полевые потоки системы должны входить из надсистемы и возвращаться в надсистему в соответствии с Законом сквозной проводимости. Процессы складирования грузопотока в хвостохранилище принадлежат исследуемой системе (для обеспечения полного выполнения функционального назначения).

Далее обосновывается схема соединения структурных элементов установки в структурную модель путем построения схем вещественных и полевых потоков системы. Схема связей структурных элементов гидротранспортной установки и элементов надсистемы представлена на рис. 5. На схеме межэлементные связи обозначены:

С) - элемент надсистемы (обогатительная фабрика) изменяет входные параметры потока пульпы;

Рис. 4. Функциональная модель системы трубопроводного гидротранспорта

Рис. 5. Схема связей между структурными элементами системы

С2 - узел трубопровод (3) подает пульпу в центр хвостохрани-лища или на намываемый участок дамбы (4);

С3 - насос (2) дает энергию потоку и подает его в трубопровод (3);

С4 - трубопровод (3) подает пульпу в центр хвостохранилища или на намываемый участок дамбы (4);

С5 - узел пульпоприготовления (1) сообщает в узел управления (5) значения входных параметров пульпы;

С0 - узел (2) сообщает узлу (5) о напорной характеристике насоса;

С7 - узел (3) сообщает узлу (5) о напорной характеристике сети;

С8 - узел (4) сообщает узлу (5) о параметрах намыва дамбы;

С9 - узел (3) передает (2) сопротивление движению пульпы;

Сю - узел (5) выдает управление (1) по концентрации потока;

Сц - узел (5) выдает управление (2) по значению расхода пульпы;

С,2 - узел (5) выдает управление (2) по значению температуры пульпы (подогрев пульпы, впуск пара и др.)

Анализ связей между элементами позволил выделить два важнейших для поставленной задачи потока, проходящих через все элементы и объединяющих их в систему - это вещественный поток (пульпа, содержащая отходы обогащения) и информационный. Последовательность прохождения этих потоков обосновывает схему соединения структурных элементов с точки зрения функционирования системы.

Для вещественного потока схема имеет вид последовательно

Рис. 6. Схема взаимосвязей между элементами системы

Схема соединений обосновывает математическое описание системы гидротранспорта.

Проведенные исследования с помощью методов функционального анализа позволили установить границы и структурные части системы трубопроводного гидротранспорта. Иерархия функций в

функциональной модели и их связь с реализуемыми задачами позволили построить структурную модель ГТУ (рис. 7). Здесь структурные элементы размещены в порядке прохождения через них потоков вещества, энергии и информации.

3. Алгоритм математического описания системы гидротранспорта формируется с помощью набора унифицированных модулей, описывающих процессы в структурных элементах и связи между элементами, в соответствии со структурной моделью.

Основой метода оптимизационного расчета является модель функционирования основных узлов ГТУ, учитывающая изменения условий эксплуатации. Построение ее математической модели основано на единообразном подходе, для чего используется унифицированный модуль, представляющий собой схему последовательных действий, в конце которых должен сформироваться качественный образ структурного элемента системы в виде набора необходимых параметров и функций для описания его работы.

Унифицированный модуль может быть представлен следующей схемой

—КМ/. <*,.>. >/'•;>

где (р/_п, - функция взаимодействия между модулями; //х„ у^) -

функция вещественных преобразований,^*,, уь) - функция полевых (энергетических) преобразований. В результате реализации функций происходят преобразования потока и изменяются значения его параметров на выходе из модуля (выходные параметры Д

Различные комбинации соединений унифицированных модулей позволяют моделировать работу основных узлов гидротранспортной установки при любой степени детализации системы. Функции взаимодействия описывают связи между структурными элементами, согласованные во времени и в требуемом объеме, а также могут выражаться в форме набора передаваемых к следующему элементу параметров. Взаимодействие элементов структуры описывается балансовыми соотношениями в потоке.

Оборотное водоснабжение

Рис. 7. Структурная модель системы трубопроводного гидротранспорта сыпучих материалов

В результате модель системы гидротранспорта, приведенную на рис. 7, можно представить в виде последовательно включенных унифицированных модулей (рис. 8.) Первый модуль описывает процессы, протекающие в узле пульпоподготовки, второй - в насосном агрегате, третий - процессы в пульпопроводе, четвертый - на укладке хвостов. Выходные параметры системы сравниваются с эталонными и влияют на выработку управляющих решений блоком управления. Сравнение происходит по линии "Обратная связь".

Оборотное водоснабжение

Обратная связь

Рис. 8. Схема системы гидротранспорта в виде набора унифицированных блоков

В узле пульпоподготовки реализуются процессы сгущения или разбавления пульпы до требуемых концентраций и соответствующая обработка (магнитная, химическая, вибрационная, ультразвуковая и др.) для придания ей необходимых свойств.

Для сгущения рекомендованы пластинчатые сгустители, параметрический ряд которых разработан в отраслевой лаборатории СПГГИ (ТУ). На основе теоретических исследований и экспериментов в лабораторных и промышленных условиях разработано математическое описание процесса осаждения твердой фазы пульпы.

Как показано на схеме ниже, поток пульпы, движущийся между пластинами, имеет две зоны загруженности твердыми частицами: А - зона "полного затемнения" (в этой зоне присутствуют частицы всех классов), Б - зона осветления (здесь осаждаются все частицы или наименьший граничный класс), Н - высота канала, а - угол наклона пластин к горизонту, Уг - средняя скорость потока в канале.

Рис. 9. Схема осаждения твердых частиц в канале сгустителя.

Высота слоя осадка в произвольном сечении канала выражается общей формулой

п

h, --^--%V(k\C(k) + v(k))-

Г-(¿С, + *='

i=i

[ 4.,-w, 1 & V(j) + W/y;>}

'Iк<" + »/> И4)'П + V^ + WjvU) J

здесь К - средняя скорость сползания осадка; v - динамическая вязкость; w- гидравлическая крупность соответствующего класса твердого.

Первый член формулы определяет максимальный слой твердого материала на выходе из канала. Отсюда длина зоны затемнения:

К,

Я (-L--w. -tga)

^ _ COS Of_.

я '

Z C,W, + W„

1=1

длина зоны осветления:

Б =

Я^ + ^С^, вша)

_1 = \_

п

(X + ™п)с°яа

1-1

-Г !

к=1

^ 1п 5 ■

Здесь С, - концентрация соответствующего класса твердого; 5 - доля ушедших в слив классов твердого.

Результаты расчета длины зон осаждения (А и Б) приведены на графике рис. 10. Полученная зависимость дала возможность определить структуру осадка, его геометрические и количественные характеристики, рассчитать длину пластин в режиме ламинарного течения исходного потока пульпы. 0

5.0

4.0

х н

0

л §

1 30

2.0

1.0

0.02

0.06 0.1 Скорость потока в канале У^ м/с

Рис. 10. График зависимости длины пластин от а 27

Процессы в узлах напорной группы и трубопроводов описываются зависимостями для расчета критической скорости потока и удельных потерь напора при движении потока пульпы. Связи этих узлов описываются уравнениями баланса энергии и вещества.

Складирование хвостов осуществляется путем их намыва на пляж. Образование отложений происходит за счет выпадения частиц грунта из потока, несущего некоторое количество материала, которое по мере выпадения частиц уменьшается от q,и „ до 0.

Весь начальный расход твердого qm с распределится на некоторой длине рассеивания, а расход каждой отдельной фракции полностью распределится по длине рассеивания. Уравнение кривой рассеивания г-ой фракции может быть представлено в виде

Х£ = Хитах • ехр[ - (Х,тах)2'А (§ - ]2 , где = х/ Ь т, х - расстояние от выпуска пульпы до рассматриваемого сечения, м; Ь „, - ширина пляжа намыва от выпуска пульпы до уреза воды и фракционирования; х>тах - максимальный параметр фракционирования /-ой фракции (ордината центра рассеивания); - абсцисса центра рассеивания г'-ой фракции; А - коэффициент, получаемый из условия

А =/(Хшюц Ы, и )• В соо1ветсгвии с решением Крея для случая обрушения откоса грунтового сооружения по кругло цилиндрической поверхности скольжения при потере устойчивости от воздействия активных сил, в том числе и сейсмических, коэффициент устойчивости намывного хвостохранилища можно представить в виде

КУСТ = МР/(М ак Мсейсм)? где Мр - сумма реактивных моментов, действующих на кругло цилиндрическую призму обрушения (от внутренних воздействий) относительно центра вращения; Мак - сумма активных моментов, действующих на кругло цилиндрическую призму обрушения относительно центра вращения; М^см - сумма моментов сейсмических горизонтальных сил, действующих на кругло цилиндрическую призму обрушения относительно центра вращения.

Расчеты минимального коэффициента устойчивости намывного откоса хвостохранилища реализует программа КЛУБОК, разработанная совместно институтом МЕХАНОБР и СПГГИ (Райлян Г.А. и Докукин В.П.).

Установлено, что в течение года гидротранспортная установка решает различные эксплуатационные задачи, которые изменяют иерархические отношения модулей. Это положение требует учитывать приоритет соответствующего модуля при оптимизации режима работы установки. В этом случае обобщенная математическая модель установки должна обеспечивать описание процессов в важнейших модулях раздельно, а поиск оптимальных управлений - на основе анализа процессов в модуле старшей иерархии.

Исходя из сказанного, математическая модель представляет собой систему уравнений с ограничениями в виде функций межмодульных взаимосвязей (передаточных функций). Уровень иерархии модулей может учитываться весовым коэффициентом, значение которого изменяется в зависимости от вида решаемой эксплуатационной задачи.

Математическая модель системы представлена в следующем виде:

Блок пульпоподготовки

передаточная функция £>оф = (9 П 0.ОвЧ 2ов 2оф " вп;

Ог

С0т ■ РТ

Блок насосов

передаточные функции Q^, = Qí. ; Д, = Нс;

характеристика насоса

Н«эс = НЪ - К„ <2п

к,(Рп РШ) 0 85 +]

пересчет напора на пульпу Нн = Н„

расходуемая мощность дг = £л-

Р* н

Н = "р о 2

напор подобного режима па) дг ^п

Ппр = "о ,,

приведенная частота вращения

I ,2

характеристика сети Нс - Нт + г'0 • Q + гд ■

число насосов по трассе ( г + £ ) • /„ ± /?„ • £ ■ Л

«„ = к--р--

Рн

Блок трубопровода

потери напора

Ро ¿п. Ро V ж V

напор в сети Нс = ¡„ Ь + Лмест ± НТ ■р„/ра;

критическая скорость потока

V = саЛ ™0С> ' Л 7ГТ^~1Т~Т~' V у(1 + ау1)-</о

износ труб

к ■ к

Л Л а 25^ 0 65 1 0 9 „ г» 0 3

г = ~т—с " РтВ '

удельная пропускная способность труб

А,къкри15

хвостохранилища кривая рассеивания фракций = Х.та* ■ ехр[ - (х,та,)2-А (£ - ]2,

коэффициент устойчивости дамбы Куст = Мр / (Мак + Мсейсм).

Блок мониторинга представляет собой комплекс контрольно-измерительной аппаратуры, отслеживающий изменение внешних условий и состояния ГТУ. Решения об изменениях в режиме работы системы принимает диспетчер и направляет их операторам соответствующего структурного элемента.

4. Прогнозирование состояния системы гидротранспорта горного предприятия обеспечивается методом динамической оптимизации режима работы с учетом изменения внешних воздействий и решаемой эксплуатационной задачи.

В качестве критериев оптимальности обоснованы удельная энергоемкость транспортирования и коэффициент устойчивости дамбы (соответственно решаемой эксплуатационной задаче).

На основе анализа связей технических показателей с критерием оптимальности составляется функционал, который решается методом базовой точки относительно параметров, выбранных в качестве оптимизируемых. Параметры, вводимые в функционал, отражают различные виды экономических затрат на сооружение и эксплуатацию транспортной установки:

Б = а0+ах •Е+а2 ■¥ + а3 К+а4 А + а5п, (4.1)

где а 1 - коэффициенты, связывающие технические параметры с себестоимостью транспортирования и получаемые статистической обработкой промышленных данных; Е - энергоемкость транспорта твердого материала, кВт/т; V - металлоемкость трубопровода, м3; К- количество работников (расходы на зарплату); А - относительный износ трубопровода; п - число перекачных станций .

После подстановки в выражение (4.1) технических функций и решения полученного уравнения методом базовой точки имеем формулу для расчета оптимального значения скорости потока:

, Л 0.4

= V

3

У

+ 4в'2

(4.2)

Здесь штрихом отмечены параметры базового варианта. ' - критерии подобия, рассчитанные по значениям параметров базового варианта ГТУ:

V ,

91 -Ц. ¥ ,

= А\ -Уп +Оз6э +а5)-п'-А5

^а^г-ь-г 1.2 .¿-у:-

5' - затраты по соответствующим составляющим базового варианта.

Это уравнение решается методом итерации. Для первого приближения (хопт), предлагается воспользоваться выражением

31

00. =0.6

S'v+Sl-A,

\ 0.48

Для дальнейшего приближения необходимо воспользоваться методом Ньютона.

Оптимальное значение концентрации потока пульпы:

S0.7

1

20J+O.32 )"°84 с'

(4.3)

где и - критерии подобия

(A2 + A4)S'e

= s'v

Гг

+ А.

с"

+ 1 .9 Л }S £

S'E

102-//• Гт

4 =

•äZ

Ю2-77Гт

5'-с'

с

Уравнение (4.3) также решается методом Ньютона до достижения разности между соседними значениями сопт в 0.005.

Следует отметить, что решение оптимизационной задачи выполнено в общем виде. Это дает возможность определять оптимальные параметры конкретной гидротранспортной установки с учетом особенностей условий эксплуатации. Так, например, в одних условиях наибольший вес в стоимости транспортирования может иметь заработанная плата персонала, в других - энергоемкость, в третьих -обслуживание трубопровода и пр.

Результаты анализа области определения зависимостей (4.2) и (4.3) показаны на рис. И: области оптимальных значений скорости потока (11 о) и концентрации твердого в пульпе (116).

Из анализа следует, что при малых расстояниях (до 1 км) и больших расходах по твердому оптимальная скорость намного ниже критической. При больших расстояниях транспортирования опти-

График оптимальных скоростей

Уо пт

б)

График оптимальных концентраций

Рис. 11. Область оптимальных значений скорости (а) и концентрации (б) потока в зависимости от критериев подобия.

33 I ннаиинА^.г,„

«НВЛИОТЕКА СПетсрвург '

. О» » .в j

мальная скорость приближается к критической. Поэтому необходимо принимать в качестве рекомендуемой критическую скорость.

Значение оптимальной концентрации является предельным при малых значениях критерия что характерно для малых расстояний транспортирования и диаметров трубопровода менее 0.37 м. Наиболее существенное влияние на эффективность режима работы при этом оказывает энергоемкость транспортирования, которая начинает резко возрастать при расстояниях более 2.0 км и расходах более 800 т/ч.

Для оптимизации режимов эксплуатации гидротранспортной системы необходимо учитывать ряд особенностей. К ним относятся:

- неизменный диаметр трубопровода О (выбран на основе оптимизации проектного варианта);

- независимость фонда зарплаты от колебаний значений рабочих параметров потока;

- количество пульпонасосных может только уменьшаться (поток пульпы проходит мимо очередной ПНС, если напора предыдущей ПНС достаточно для устойчивой работы системы) и это изменение можно свести к учету только количества рабочих насосов;

- диапазоны колебаний характеристик потока пульпы ограничивают возможности управлений режимом работы.

С учетом указанных особенностей исходный функционал (4.1) упрощается за счет исключения параметров V и К. .Решение такого уравнения и его анализ показали, что значение скорости движения пульпы во всех режимах должно быть равным критической.

Для оптимальной концентрации потока получено выражение

/ \

ОПТ

1 + 0.16 в' ■ (_2«а-)016 ч СУ

где в'5 и в'ь - критерии подобия

д I _ _. в' =

5 (А2 + а4)3'е ' 6 А2 + А4

На графике рис. 12 показана область оптимальности режимов работы ГТУ при различных характеристиках условий эксплуатации.

Из графика видно, что рост в\ при малых значениях в'ь несущественно влияет на значение отношения у _ . В области

* опт ^ '

больших значений в'ь это влияние становится существенным. Так как значение в[ определяется износом труб и металлоемкостью трубопровода, то при больших значениях в'6 оптимальная концентрация уменьшается нелинейно с ростом в'ь.

Увеличение в'6 связано с ростом энергоемкости процесса и его

влияние на Сопп имеет прямо пропорциональный характер.

Таким образом, полученное решение позволяет определить наиболее выгодные значения характеристик потока пульпы при выборе режима работы гидротранспортной установки.

Распределение оптимальных концентраций

я

Рис. 12. Область существования оптимальных значений концентрации в зависимости от критериев подобия.

В работе предложена система мониторинга, которая обеспечивает информацией имитационную модель ГТУ и позволяет отслеживать изменения условий эксплуатации, на которые необходима немедленная корректировка режима работы. Состав и последовательность работы имитационной модели представлен на рис. 13.

Рис. 13. Алгоритм определения оптимальных параметров системы трубопроводного гидротранспорта

Вначале анализируется и оценивается характер отклонений входных параметров от их проектных значений. В соответствии с текущей эксплуатационной задачей выполняется расчет новых оптимальных значений рабочих параметров ГТУ, позволяющих наилучшим образом скорректировать режим работы. Далее на экран монитора выводится информация для оператора (ЛПР) и рекомендации по оптимальному управлению. Эта информация содержит и прогноз (в виде графиков) дальнейшего возможного развития ситуации в изменившихся условиях. Решение о принятии управляющих воздействий принимает ЛПР.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬ ТА ТЫ РАБОТЫ

В диссертации, представляющей собой законченную научно-квалификационную работу, предложены научно-технические решения, совокупность которых можно квалифицировать, как решение крупной народно-хозяйственной проблемы - разработка теории динамической оптимизации режимов работы систем трубопроводного гидротранспорта на основе мониторинга условий эксплуатации и текущего состояния системы, а также построение прогноза ее реакции на изменение условий, что вносит существенный вклад в развитие экономики страны и может быть использовано при проектировании и эксплуатации гидротранспортных систем горных предприятий.

В результате выполненных исследований получены следующие основные научные результаты:

1. Разработана модель решения оптимизационной задачи для гидротранспортных систем, представляющая собой определенную последовательность нескольких видов моделей гидротранспортной установки, каждая из которых обеспечивает выполнение части оптимизационной задачи и является основой для разработки последующей модели. Описаны свойства промежуточных моделей и разработан алгоритм оптимизационного исследования гидротранспортной установки.

2. Установлено, что в связи с постоянным изменением характеристик потока пульпы необходимо корректировать значения рабочих параметров режима работы гидротранспортной установки. Оптимизация гидротранспортной установки должна выполняться в два

этапа: оптимизация системы на стадии проектирования и оптимизация режимов ее работы в процессе эксплуатации.

3. Установлены закономерности формирования технических систем, позволяющие в соответствии с решаемой задачей установить границы всей системы и границы ее структурных элементов.

4. Разработана методика формирования гидротранспортной системы, позволяющая обосновано установить ее границы, структуру и схему взаимодействия между структурными частями. Схема взаимодействия устанавливается с помощью анализа прохождения потоков через структурные элементы, что дает возможность построить структурную модель ГТУ и описать функции взаимодействия.

5. Доказано, что вид схемы взаимодействия структурных элементов решающим образом влияет на математическое описание состояния и функционирования гидротранспортной установки. Оценка эффективности ее работы зависит от выполняемой эксплуатационной задачи - укладка хвостов в дамбу в летний период и сброс пульпы в хвостохранилище зимой.

6. Математическое описание взаимодействий элементов структурной модели ГТУ дало возможность разработать математическую модель. В качестве основы математического описания установки использован унифицированный модуль, содержащий перечень входных, выходных, управляемых и рабочих параметров структурного элемента, функции взаимодействия элементов и функции процессов в структурном элементе. Впервые обоснована необходимость включения в состав математической модели описание процессов укладки отходов обогащения в ограждающую дамбу хво-стохранилища.

7. Показана необходимость использования эволюционного критерия оценки оптимальности режима работы ГТУ, который учитывает характер выполняемой эксплуатационной задачи и приоритет структурного элемента установки. В зимний период эксплуатации важна энергоемкость транспортирования твердого материала, в летний период - коэффициент устойчивости ограждающей дамбы.

8. Составлена система критериальных уравнений, на основе которой разработан алгоритм решения оптимизационной задачи, реализованный в виде пакета программ для ЭВМ.

9. Разработана и защищена авторскими свидетельствами конструкция пластинчатого сгустителя, обеспечивающая эффективное сгущение и регулировку концентрации потока пульпы.

10. Разработаны и защищены патентами конструкция передвижного пульпонасосного агрегата и оборудования для частого перемещения трубопровода на хвостохранилище.

11. Результаты исследований внедрены в проектах ЗАО "ПОЛИМЕТАЛЛ ИНЖИНИРИНГ" и института ПЕЧОРНИИПРО-ЕКТ при проектировании систем гидротранспорта руды и продуктов ее переработки на предприятиях цветной металлургии. Результаты работы также используются в учебном процессе при подготовке инженеров специальности 170100 "Горные машины и оборудование".

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

МОНОГРАФИЯ

1. Докукин В.П. Повышение эффективности эксплуатации систем трубопроводного гидротранспорта. СПб.: СПГГИ (ТУ), 2004, 122 с.

СТАТЬИ, ДОКЛАДЫ

1. Докукин В.П. Оптимизация параметров трубопроводного транспорта / В кн.: В.Н. Покровская Трубопроводный транспорт в горной промышленности. М., Недра, 1985, с. 129-139

2. Докукин В.П. Сгущение тонкодисперсных пульп пластинчатым сгустителем в промышленных условиям. / В.П. Докукин, С.А. Макаров // Записки ЛГИ, 1987, т.110, с.57-61.

3. Докукин В.П. Влияние вибрации на параметры сгущения тонкодисперсных гидросмесей. / В.П. Докукин, O.E. Богданов // Прикладные исследования гидротранспортирования продуктов обогащения минерального сырья: Междувем. сб. науч. трудов. Л., МЕХАНОБР, 1987, с. 92-95.

4. Докукин В.П. Технико-экономический анализ систем трубопроводного гидротранспорта. Учебное пособие для спец. 170100, Л., РТП ЛГИ, 1987,38с.

5. Докукин В.П. Интенсификация процесса сгущения в пластинчатом сгустителе. / В.П. Докукин, O.E. Богданов, Г.А. Райлян // Колыма, № 10, 1990, с 38-42.

6. Докукин В.П. Определение параметров гидротранспортирования тонкодисперсных пульп при самотечном движении. / В.П. Докукин, А.К. Николаев, Р.И. Пупо // Известия ВУЗов, "Горный журнал", №9, 1991

7. Николаев А.К. Исследование параметров гидротранспорта латери-товой гидросмеси. / А.К. Николаев, Р. Пупо, В.П. Докукин, Г.А. Райлян // Обогащение руд, № 5,1992, с. 32-34.

8. Александров В.И. Распределение концентрации твердой фазы при течении вязкопластичных гидросмесей. / В.И. Александров, В.П. Докукин, А.К. Николаев // Записки СПГГИ, Т. 1 (141), СПб, 1995, с.150-153.

9. Райлян Г.А Технологические аспекты устойчивости намывных хвостохранилищ. / Г.А Райлян, В.П. Докукин // Записки СПГГИ, Т.1 (142), СПб, 1996, с. 89-92

10. Докукин В.П. Метод решения оптимизационной задачи для гидротранспортных систем. // Сб. докладов Международного форума, СПб, СПГГИ, 1997, с. 97-99

11. Райлян Г.А. Вопросы технологической безопасности намывных хвостохранилищ горнорудной промышлен. / Г.А. Райлян, В.П. Докукин, А.К. Николаев // Записки СПГГИ (ТУ), Т. 2 (143), СПб, 1997 с.191-197

12. Докукин В.П Формирование системы для оптимизационного исследования (на примере гидротранспорта хвостов). "Горные машины и электромеханика", №3, 2000, с. 27-30.

13. Докукин В.П. Оптимизация систем гидротранспорта большой протяженности./ В.П. Докукин, А.К. Николаев // Сб. трудов международного форума "Уголь XXI века", СПб, СПГГИ (ТУ), 2000, с 23-27.

14. Докукин В.П. Метод расчета параметров устойчивости дамб хвостохранилищ. / В.П. Докукин, Г.А. Райлян // Горные машины и электромеханика, №6,2000, с. 20-23

15. Докукин В.П. Системный подход при оптимизации трубопроводного гидротранспорта. // Горная механика, №3-4, 2000 г. с.42-44

16. Докукин В.П. Основы математического моделирования. Конспект лекций для студ. спец. 170100 // СПб, СПГГИ, 2000, 70с.

17 Докукин В.П. Анализ закономерностей взаимодействия между структурными элементами гидротранспортной системы. // Бюллетень МГГУ "Неделя горняка", 2001, с 187-190

18. Докукин В.П. Анализ надежности работы линейной части системы гидротранспорта отходов обогащения. И В сб: "Человек Севера в XXI веке: горное дело," Воркута, 2001, с 59-62.

19. Докукин В.П. Унифицированный модуль для имитационного моделирования потоков в технических системах. // Горная механика, №3-4, 2001, с.55-56

20. Докукин В.П. Формирование критерия оптимальности системы гидротранспорта отходов обогащения на основе показателей надежности. // Горные машины и автоматика № 2, 2002, с. 9-11

21 Докукин В.П Решение задачи моделирования сложных технических систем. // Гидравлика и пневматика № 5, 2002. с12-14.

22. Докукин В.П. Основы инженерного творчества. Учебное пособие для спец. 170100 / В.П. Докукин, В.В. Габов И СПб, СПГТИ (ТУ), 2002, 87с.

23. Докукин В.П. Метод оптимизации сложных систем трубопроводного гидротранспорта. // Бюлл. МГГУ, "Неделя горняка", 2003, с 164-169

24. Докукин В.П. Направления совершенствования систем трубопроводного гидротранспорта. / В.П. Докукин, А.К. Николаев // Горные машины и автоматика №5 2003, с 25-27.

25. Докукин В.П. Повышение эксплуатационных качеств систем трубопроводного гидротранспорта. // Сб трудов 2-й междун. конфер. "Динамика и прочность горных машин", г Новосибирск, 2003г., с. 87-91

26. Кулешов A.A. Надежность горных машин и оборудования. Уч. пособие для спец. 1701 / A.A. Кулешов, В.П. Докукин // СПб, СПГТИ, 2004, 104 с.

27. Кулешов A.A. Проблемы шахтного и карьерного транспорта на современном этапе, пути их решения. / A.A. Кулешов, Ю.Д. Тарасов, В.П. Докукин, А.К. Николаев // Горные машины и автоматика, № 2, 2004 г с.23-26

28. Докукин В.П. Повышение эффективности эксплуатации гидротранспортных установок горнорудных предприятий. // В сб.:2-я Международная научно-практическая конф. "Современное состояние и перспективы развития горнодобывающих отраслей промышленности", г. Рудный, Казахстан, ДТП им. Д.А. Кунаева, 2004, с 87-91

29. Докукин В.П Классификация систем гидротранспорта. // Записки СПГГИ (ТУ), Т.4 (147), СПб, 2004, с. 191-194

30. Устройство для отбора проб пульпы из трубопровода. Патент РФ № 2222797 МПК 7E02F7/02 публ. 17.01.2004 бюл. № 3 Авторы Тарасов Ю.Д., Докукин В.П., Николаев А.К.

31. Компенсатор изменения длины пульповода Патент РФ №2168667 МПК 7F16L51/00 публ. 10.06.01, бюл. №16. Авторы Тарасов Ю.Д. Николаев А.К., Докукин В.П.

32. Передвижной пулыюнасосный агрегат. Патент РФ №2147648 МПК 7Е02Р7/00, публ.20.04.2000, бюл. №11 Авторы Тарасов Ю.Д. , Докукин В.П., Николаев А.К.

33. Опора пульповодов (варианты). Патент РФ №2147688 МПК 7Е 21П7/02, публ. 20.04.2000 бюл. №11. Авторы Тарасов Ю.Д., Докукин В.П., Николаев А.К.

34. Анкерная опора пульповода. Патент РФ №2168666 МПК 7Р161Л/06, публ. 10.06.2001 бюл. №16. Авторы Тарасов Ю.Д., Докукин В.П., Николаев А.К.

35. Сгуститель. АС СССР № 1088749 В 01 О 21/00 публ. 30.04.1984 бюл №16 Макаров С.А., Докукин В.П., Александров В.И.

36. Пластинчатый сгуститель. АС СССР № 1168270 В 01 О 21/00 публ 23 07.1985 бюл. №27 Макаров С.А., Докукин В.П , Александров В.И.

37. Пластинчатый сгуститель. АС СССР № 1168271 В 01 Б 21/00 публ. 23.07.1985 бюл. №27 Макаров С.А., Докукин В.П., Александров В.И.

РИЦ СПГПИ. 04 05 2005. 3.202 Т. 100 экз 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

»1 1 409

PH Б Русский фонд

2006^4 7589

Введение

I. Анализ и синтез структуры объекта исследования

1.1. Характеристика объекта исследования

1.1.1. Схемы трубопроводного гидротранспорта

1.1.2. Характеристика условий эксплуатации

1.2. Методы оптимизации технических систем

1.2.1. Способы оптимизации технических систем

1.2.2. Методы определения оптимальных параметров систем гидротранспорта

1.3. Методология исследования

1.4. Цель, задани и методология исследования

7.5. Выводы

П. Формирование гидротранспортной системы на основе системного подхода

2.1. Функциональный анализ систем трубопроводного гидротранспорта

2.1.1. Содержание функционального подхода при построении модели

2.1.2. Функциональный состав гидротранспортной системы

2.1.3. Структурная модель гидротранспортной системы . 90 2.2. Обоснование и выбор комплекса характерных параметров.

2.3. Методика формирования структуры транспортной системы

2.4. Выводы |.

Ш. Построение математической модели функционирования гидротранспортной системы

3.1. Унифицированный модуль математической модели системы

3.2. Модуль узла пульпоподготовки

3.3. Модуль узла линейной части

3.3.1. Насосный агрегат

33.2. Напорный трубопровод

3.3.3. Обоснование методики гидравлического расчета

3.3.4.Исследование процессов изнашивания трубопроводов

3.4. Описание процессов в хвостохранилище

3.5. Математическая модель процесса функционирования гидротранспортной системы

3.6. Выводы

IV, Критериальная модель гидротранспортной системы

4.1. Обоснование комплекта критериев оптимальности

4.1.1. Эволюционный критерий оценки эффективности ГТУ

4.1.2. Выбор критериев оценки эффективности ГТУ . 185 4.2: Критериальная модель проектируемой установки

4.3. Критериальная модель эксплуатируемой гидротранспортной установки

4.4, Выводы.

V. Имитационная модель ГТУ

5.1. Система мониторинга гидротранспортных установок

5.2.1. Организация мониторинга

5.1.2. Контрольно-измерительный комплекс

5.2. Алгоритм оптимизации гидротранспортных установок

Ф 5.3. Оптимизация режимов работы ГТУ обогатительной фабрит Уданнинского ГОКАКАЛРОСА

5.3.1. Особенности условий эксплуатации ГТУ

5.3.2. Экспериментальные исследования параметров ш ГТУ ОФMl2.

5.3.3. Выбор методики гидравлического расчета ГТУ

5.3.4. Расчет оптимальных режтмов эксплуатации ГТУ 5.4. Анализ результатов оптимизации режимов работы

В настоящее время в России весьма актуальна проблема повышения эффективности процессов перевозки грузов и в конечном итоге -конкурентоспособности производимой продукции. В горной промышленности одним из наиболее перспективных способов транспортирования является трубопроводный гидротранспорт. Чаще всего он используется при транспортировании руды и угля, продуктов и отходов их обогащения, продуктов сгорания твердого топлива, строительных материалов и т.д. По оценкам специалистов [13,42 (I)] ежегодно в мире транспортируется по трубопроводам около 3 млрд. т сыпучих грузов, в том числе в нашей стране — около 1.0 млрд. т. Практика показывает, что гидротранспортные системы экономичны не менее, чем газо- и нефтепроводы. Экономически уже выгоден гидротранспорт при годовой производительности 100 тыс. т концентрата руд цветных металлов и железорудного концентрата - 1 млн. т. В Кузбассе и других промышленных районах экономически оправдан гидротранспорт рядового энергетического угля и угольного концентрата на десятки, сотни и даже тысячи километров (трубопровод Белово - ТЭЦ-5 г. Новосибирск).

Исследованиями отечественных и зарубежных специалистов доказана техническая возможность и экономическая целесообразность магистрального транспорта угля по трубопроводам. Углепроводы, по сравнению с железнодорожным транспортом, обладают рядом преимуществ: непрерывностью и равномерностью потока, постоянством (усреднением) качества доставляемого продукта, независимостью работы от условий погоды и отсутствием негативного влияния на окружающую среду и потерь продукта при транспортировании. Кроме того, они обладают значительной пропускной способностью при небольшом количестве обслуживающего персонала и высоким потенциалом автоматизации транспортных и погрузочно-разгрузочных операций.

Исследованиями [116,194] установлено влияние производительности и расстояния транспортирования на удельные эксплуатационные затраты (таблица 1).

Таблица 1. Удельные эксплуатационные затраты на гидротранспорт (в у.е. на 1 т/км угля).

Протяженность углепровода, км Пропускная способность углепровода, млн. т в год j

4,5 9,0 13,5 18,0 22,5

400 ! 3,75 2,69 2,31 2,06 2,00 j

800 2,81 2,00 1,56 1,37 1,31

1000 2,50 1,25 1,15 1,06 0,93

В этих же работах показано влияние дальности транспортирования на капиталовложения и эксплуатационные издержки в системах трубопроводного транспорта водоугольных суспензий при пропускной способности углепровода 10 млн. т в год, концентрации угля - 70 %, скорости течения 0,9 м/с и удельных потерях напора по длине - 64,26 кПа/км (таблица 2).

Таблица 2. Экономические показатели углепроводов

Показатели Протяженность углепровода, км

200 400 800 1200 1600

Суммарные капительные вложения, млн. долл. 180 300 550 820 1090

Годовые эксплуатационные издержки, млн. долл. в год 21 25 33 41 50

Затраты на гидротранспорт, цент/1т/км 1,08 0,63 0,41 0,35 0,31

В 1987 г. Совмином СССР утвержден проект строительства трубопровода Белово-Новосибирск с мощностью по переработке до 3 млн. т угля в год. Сметная стоимость строительства пускового комплекса мощностью 1,2 млн. т в год составляла 127,4 млн. руб. (в ценах 1984 г.). Однако, по разным причинам до сих пор устойчивая эксплуатация этого углепровода с диаметром труб 530 мм и протяженностью 262 км не достигнута.

США располагают практическим опытом сооружения и эксплуатации углепроводов большой протяженности. В период 1957-1963 гг. в штате Огайо действовал углепровод протяженностью 175 км и пропускной способностью 1,2 млн. т угля в год. В 1970 г. построен второй углепровод "Black Mesa" протяженностью 440 км и грузопотоком 4,8 млн. т угля в год [195]. Этот трубопровод обслуживают примерно 50 человек, работающих в три смены.

В различных штатах США спроектированы углепроводы общей протяженностью порядка 20 тыс. км суммарной пропускной способностью 250 млн.т в год . Характеристика этих углепроводов приведена в таблице 3.

Таблица 3

Характеристики углепроводов США

Наименование углепровода Пропускная способность, млн. т в год Протяженность, км Диаметр труб, мм

Gulf Interstate North West 10,0 1287 760

Allen-Warner Vallev 9,1 294 560

Energy Systems-Alton 2,5 109 305

Energy Transportation Systems-ETSI 25,0-37,5 2574-2896 965-1066

Coal stream 30,0-55,0 2413 914-1220

Texas Eastern 25,0 2092 914

Pacific Bulk Transportation System 10,0 1046 864

Powder River 36,0 3094 1066

San Marco 15,0 1223 560

West Virginia System 5,0-20,0 142-670 460-914

Alberta-B.C. 11,2-20,1 1015 610-813

Wytex 23 2100 965

Все проекты находятся на различных стадиях реализации по причинам территориально-правового характера и противодействия железнодорожных компаний.

В Канаде фирма "TKV Construction" планирует сооружение углепровода диаметром 590 мм и протяженностью 233 км от шахт г. Голд Леик, провинция Альберта, до ТЭС в г. Эдмонтон. Проектная стоимость углепровода 81 млн. канадских долл. Фирма "Celanese" разработала проект углепровода "Trans Mountain Pipeline" от пяти новых шахт к западным канадским портам. Его пропускная возможность должна составить 10,2 млн. т угля в год, протяженность - 1287 км, проектная стоимость - 2 млрд. канадских долл [18,30,79].

Во Франции фирма "Nevtec" намерена сооружать углепровод пропускной способностью 0,33 млн. т угля в год и протяженностью в 7,2 км от завода по подготовке угля в г. La Yauve до ТЭЦ в г. Emile. Зальгиттер для сталелитейных заводов (протяженность - 220 км, пропускная способность - 3-4 млн. т в год).

Итальянская фирма "Tesle Montalcone" участвовала в сооружении углепровода из Польши е Австрию. Его длина 400 км, пропускная способность - 5 млн. т в год.

В КНР с привлечением компании "Bechtelinternational Service Inc" запроектирован углепровод с пропускной способностью 30 млн. т угля в год от шахт Чжунге-эр к крупным ТЭС в городах Циньхуандао, Цэисянь, Чжанцэянкпу и Даиго и к порту Циньхуандао. Проектная стоимость - 2 млрд. долл.

В Индии строится углепровод протяженностью 100 км с пропускной способностью 26 млн.т угля в год. Проектная стоимость углепровода - 100 млн.долл. Этот углепровод станет первым этапом создания в Индии крупного углепровода Бихар-Пенджаб, протяженность которого 2500 км.

Основные средневзвешенные (для различных стран) технико-экономические показатели в сравнении с существующими транспортными системами [76, 97,151,172] представлены в таблице 4.

Таблица 4.

Основные средневзвешенные показатели транспортных систем при пассажиропотоке свыше 1000 пасс./ч и грузопотоке свыше 1000 т/ч

Вид транспорта Технико-экономические показатели

Стоимость трассы с инфраструктурой, млн. долларов США/км Относительная стоимость подвижного состава, тыс. долл. США на одно посадочное место Себестоимость перевозок

Пассажирских, долларов США/100 пасс.-км Грузовых, долларов США/100 тонно-км

1. Железнодорожный (до 100 км/час): а) магистральный б) пригородный в) городской: - метрополитен - трамвай 2-5 -II- 50 - 100 2-5 10-50 5 - 10 ~ // -5-20 2-4 „ // -II- // -- 1 -2 ~ // ~ ~ // ---//-

2. Автомобильный (100 км/час): а) одиночный автомобиль: - в городе (средняя загрузка 1,6 пасс.) - вне города (средняя загрузка 3,5 пасс.) б) автобус - в городе - вне города в)троллейбус 3-5 2-5 3-5 -II--II- 1-5 ~ // ~ 5-10 -II- 3-5 --//-2-4 2-3 --//-- 5-20 - // - 10-20 ~ // -- // ~

3. Авиационный: а) дальная авиация (900 км/час) б) местная авиация (400 км/час) 0,5-1 0,1-0,5 100 - 200 50 - 100 10-20 5 - 10 15-40 20-50

4. Морской (50 км/час) ~ // - 20-50 2-5 1 -2

5. Речной (50 км/час) 0,1-0,2 10-20 -II- - // ~

6. Нефтепроводный (10 км/час) 1-3 - - 0,5 - 1

7. Газопроводный (10 км/час) ~ // - - - ~ // ~

8. Конвейерный (10 км/час) 2-5 - - 1 -2

9. Гидротранспорт (10 км/час) 10. Канатно-подвесные дороги (10 км/час) 0,5 - 1 - - 0,5-1

1-2 1-2 5 - 10 2-5

11. Поезд на магнитном подвесе (400км/ч) 20-50 100-200 2-5 1-2

12. Высокоскоростная железная дорога (300 км/час) 10-20 20-50 10-20 10-20

13. Монорельс (100 км/час) 4- 10 20-50 ~ // - ~ //

Экологические показатели

Основные средневзвешенные (для различных стран) экологические показатели в сравнении с существующими транспортными системами представлены в таблице 5.

Таблица 5.

Основные средневзвешенные показатели транспортных систем при пассажиропотоке свыше 1000 пасс./ч и грузопотоке свыше 1000 т/ч

Вид транспорта Экологические показатели

Удельный расход энергоресурсов (в литрах бензина на 100 пассажиро- или тонно-километров) Выброс вредных веществ, кг/100 пасс.-км (или 100 т-км) Изъятие земли под транспортную систему**, га/100 icm

Пассажирские перевозки Грузовые перевозки

1. Железнодорожный (до 100 км/час): а) магистральный б) пригородный в)городской: - метрополитен - трамвай 1.1 - 1,4* 1.2 - 1,5* 1.3 - 1,7* 1,9-2,1* 0,7 - 1,0* 0,9 - 1,4* более 0,1 --//--II--//-- 300 - 400 -II- 50-100

2. Автомобильный (100 км/час): а) одиночный автомобиль: - в городе (средняя загрузка 1,6 пасс.) - вне города (средняя загрузка 3,5 пасс.) б) автобус - в городе - вне города в)троллейбус 4,7-6,3 1,5-1,7 2,1-2,3 1,4-1,7 1,9-2,5* 6,6-11,1 5,1-9,2 более 1 --//--II--II-более 0,1 200 - 300 300 - 500 200 - 300 300 - 500 200 - 300

3. Авиационный: а) дальная авиация (900 км/час) б) местная авиация (400 км/час) 4,7 - 9,2 14-19 51 -73 152-202 более 10 более 50 20-50 10-20

4. Морской (50 км/час) 17-19 0,38 - 0,95 более 10 5 - 10

5. Речной (50 км/час) 14-17 0,57-1,4 -II- 2-3

6. Нефтепроводный (10 км/час) - 0,51 -0,57 более 1*** 50-100

7. Газопроводный (10 км/час) - 5,7-6,1 -II- ~ // —

8. Конвейерный (10 км/час) - 4,7-9,2* более1 ~ // ~

9. Гидротранспорт (10 км/час) - 2,3 - 4,7* более 0,1 — // ~

10. Канатно-подвесные дороги (10 км/час) 0,3 - 0,5* 0,95 - 1,9* - // ~ 20-30

11. Поезд на магнитном подвесе (400 км/час) 3,5-4,5* - --//-- 100 - 200

12. Высокоскоростная железная дорога (300 км/час) 2,5-3,5* - - Н - 300 - 500

13. Монорельс (100 км/час) 1,5-2,5* - -II- 50 - 100

14. Струнный транспорт**** пассажирский - 10 мест, грузовой -5т груза) при скорости:

- 100 км/ч (мощность двигателя 15 кВт) 0,17* 0,17* менее 0,01 10-20

- 200 км/ч (мощность двигателя 35 кВт) 0,20* 0,20* — // — -II

- 300 км/ч (мощность двигателя 90 кВт) 0,34* 0,34* — // ~ - //

- 400 км/ч (мощность двигателя 200 кВт) 0,57* 0,57* — // — ~ // -

- 500 км/ч (мощность цвигателя 400 кВт) 0,91* 0,91* ~ // — -II пересчитано из расчёта 1 литр бензина = 8,78 кВт часа электроэнергии ** трасса с инфраструктурой в виде разливов нефти и нефтепродуктов, выброса природного газа **** оценка по аналогии с другими видами транспорта

Трубопроводы широко применяются для гидротранспорта отходов обогащения горнообогатительных комбинатов, для золошлакоудаления на тепловых электростанциях, для перемещения огромных масс грунта при строительстве гидротехнических сооружений. Такой транспорт снижает себестоимость перевозок по сравнению с ленточными конвейерами в 1.5 -2 раза, с железнодорожными перевозками на короткие расстояния - в 2.5 -4 раза, с автотранспортом - в 6 - 8 раз.

Таблица 6. Характеристика некоторых действующих пульпопроводов

Транспортируемый материал Страна Длина, км Диаметр трубы, мм Пропускная способность, млн. т/год Год ввода в эксплуатацию

США 175 254 1.3 1957

Каменный уголь США 440 457 4.8 1970

США 1670 965 25.0 1979

США 288 558 10.0 1979

США 119 305 2.8 1980

США 35 229 2.5 1967

Железный Мексика 43 203 1.8 1974 концентрат Аргентина 32 203 2.1 1976

Мексика 27 203 1.5 1975

Бразилия 387 503 12.0 1977

Медный Индонезия 111 100 0.3 1972 концентрат США 18 100 0.4 1974

Известняк Тринидад 10 203 0.6 1959

Англия 92 254 1.7 1964

США 27 177 1.5 1971

Традиционно в качестве несущей жидкости используется вода. В последние годы обсуждается вопрос о выборе новых видов носителей, что связано с дефицитом воды в районах добычи минерального сырья, необходимостью ее последующей очистки и осушки транспортируемых материалов. Для устранения этих недостатков предлагаются различные решения [138]. Так, в США использовались в качестве носителя природные воды с большим содержанием солей, непригодные для использования в быту (например, морскую воду, засоленные грунтовые воды и т.п.), предварительно повысив в них концентрацию солей с таким расчетом, о чтобы носитель имел плотность до 1.2 кг/м . Благодаря тому, что плотности носителя и частиц станут более близкими, осаждение транспортируемого материала будет затруднено.

В Австралии разработана технология транспортировки угля совместно с водой, маслом и небольшим количеством присадок. Перед смешением уголь размалывают. Достоинством этой технологии является то, что в процессе по следующего движения по трубопроводу вода вымывает породу, а уголь с маслом и присадками образует гранулы. Теплотворная способность гранулированного угля на 20% выше, чем не гранулированного.

Отрабатывается технология использования в качестве носителей таких жидкостей, как нефть, метанол, сжиженный нефтяной газ и водонефтяные смеси. Теплотворная способность угля, транспортируемого в потоке нефти, существенно увеличивается, а устойчивость пульпы вследствие более высокой вязкости носителя возрастает.

Для исключения затрат на отделение носителя в Англии угольный порошок транспортируют в смеси с 50% топливного мазута. Смесь подается к паровым котлам, где сжигается с распылением в форсунках. В США для аналогичных целей используется смесь, состоящая из 50% угля, до 40% мазута и 10 - 20% воды.

Другое направление совершенствования технологии гидротранспорта - это поиск новых материалов и конструкций труб, способных сократить абразивный износ оборудования и внутренней поверхности трубопровода. С этой целью используются закаленная сталь и трубы из полиэтилена низкого давления или металлические с различными покрытиями.

Эффективность работы гидротранспортной системы может быть обеспечена путем непрерывного контроля и автоматического регулирования концентрации твердого в пульпе, подачи пульпы, давления в трубопроводе, уровня пульпы в технологических емкостях, исправности узлов дозирования и подачи ингибиторов. Параметры пульпы должны постоянно контролироваться с помощью комплекта измерительных приборов. При этом должны измеряться потери напора в зависимости от изменения подачи насосов, плотности пульпы и гранулометрического состава твердой фазы.

Исследования ряда российских институтов стоимости и натурных показателей различных вариантов перевозок энергетических углей показали, что по сравнению с железнодорожным транспортом и с вариантом передачи электроэнергии гидротранспорт становится более эффективным при производительности 40 млн. т угля в год. При транспортировании на расстояние 2500 км гидротранспорт становится эффективным при производительности 25 + 30 млн. т в год.

Технико-экономический анализ затрат на транспортирование угля по напорным трубопроводам показывает несомненные преимущества гидравлического способа перевозок перед железнодорожным. Ниже приведены результаты многофакторного анализа различных вариантов развития полигона транспортной сети Кузбасс - Урал - Центр для транспортировки угля Канско-Ачинского месторождения.

Таблица 7.

Объем перевозок угля, млн.т/год Железнодорожный транспорт Гидротранспорт

Удельные затраты долл/т Затраты металла кг/10 т Число рабочих ч/10тыст Удельные затраты долл/т Затраты металла кг/10 т Число рабочих ч/10тыс т

23 2.1-2.5 5.3-5.6 6.4-6.7 3.1-3.2 3.9-4.1 1.1-1.2

37.6 2.3-2.9 6.0-6.5 6.9-7.3 2.5-2.6 3.1-3.3 0.7-0.7

50.2 2.4-3.1 5.7-6.0 7.2-7.7 2.1-2.5 2.6-3.0 0.4-0.5

64.8 2.5-3.1 6.0-6.4 7.3-7.8 2.0-2.1 2.5-2.7 0.3-0.4

75.5 2.5-3.2 6.0-6.4 7,3-7.8 1.9-2.0 2.3-2.6 0,3-0.3

Приведенные данные показывают выравнивание удельных затрат для железнодорожного транспорта и гидравлического уже с объемов перевозок более 30 млн.т. Металлоемкость и трудовые затраты гидротранспорта значительно ниже^ начиная с объемов 15 млн. т. Эти данные показывают высокую экономичность и конкурентоспособность гидротранспорта.

Правильно выбранные параметры режимов гидротранспортирования, параметры потока пульпы, технические характеристики установки обеспечат достаточно высокую надежность и экономичность гидротранспортной системы. Такие показатели позволяют поставить гидротранспортную систему непрерывной подачи твердых материалов без промежуточных перегрузок вне конкуренции по сравнению с железнодорожным и автомобильным транспортом - наиболее эффективными способами транспорта.

Эффективность гидротранспортной системы формируется как на стадии ее проектирования, так и в процессе эксплуатации. При проектировании необходимо рассмотреть различные варианты структуры системы и выбрать наиболее выгодный, обеспечивающий надежную и экономичную работу всей установки. В процессе эксплуатации требуется поддерживать оптимальный режим работы, [109.112] оперативно реагируя на изменяющиеся условия и состояние всей системы. Эта задача довольно сложна и ее решение возможно только при использовании ЭВМ и автоматизации управления процессами в гидротранспортной системе [98].

Довольно часто управление гидротранспортными системами, осуществляемое на практике, не соответствует по своему характеру требованиям принципа системности, что приводит к возникновению проблемных ситуаций [103.106]. Это связано с тем, что системное содержание гидротранспортных установок раскрывается не только в производственной и технологической обусловленности их функционирования. Знание любой системы предполагает возможность оперировать ее параметрами с учетом известных закономерностей поведения, свойственных данной системе, изменяющегося исходного состояния, определяющего меры управления для достижения необходимого результата, системных свойств, формирующих реакцию системы и подсистем на изменение входных параметров, вероятностного характера поступающей информации и принимаемых решений. Для этого необходимо иметь возможность оценивать систему в целом и последствия для нее от внешних воздействий и принимаемых частных решений по подсистемам.

Все это говорит о необходимости научного обоснования аппарата управления, адекватного сложности системы, на основе системного анализа.

Таким образом, анализ изложенных материалов позволяет сделать вывод, что трубопроводный гидротранспорт в настоящее время широко используется для транспортировки твердых материалов, а в ближайшее время его применение будет расширяться за счет строительства новых трубопроводных линий на всех континентах. Количество перемещаемых масс также будет возрастать за счет увеличения производительности существующих установок (при увеличении концентрации твердого материала в пульпе), совмещенного транспорта различных материалов, строительства более производительных систем. Наблюдается также увеличение протяженности трубопроводных линий.

Все это обязательно приведет к возрастанию роли оптимизации рабочих параметров систем трубопроводного гидротранспорта при проектировании и при их эксплуатации. Таким образом, изложенное выше показывает перспективность и актуальность создания методологии оптимизации установок гидротранспорта твердых материалов на основе системного подхода.

1. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ

Как известно, оптимизация предшествует этапу автоматизации работы технической системы [173]. Для оптимизационного исследования, в первую очередь, необходимо проанализировать основные характеристики системы и условия ее взаимодействия с надсистемой (внешней средой) [114], установить метод оптимизации, соответствующий условиям задачи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации, представляющей собой законченную научную работу, автором разработаны теоретические и практические положения, совокупность которых можно квалифицировать как решение крупной народно-хозяйственной проблемы - разработка теории динамической оптимизации режимов работы систем трубопроводного гидротранспорта на основе мониторинга условий эксплуатации и текущего состояния системы, а также построение прогноза ее реакции на изменение условий, что вносит значительный вклад в повышение эффективности эксплуатации гидротранспортных установок горнообогатительных предприятий.

В результате выполненных исследований получены следующие основные научные результаты:

1. Разработана модель решения оптимизационной задачи для гидротранспортных систем, представляющая собой определенную последовательность нескольких видов моделей ГТУ, каждая из которых обеспечивает выполнение части оптимизационной задачи и является основой для разработки последующей модели. Описаны свойства промежуточных моделей и разработан алгоритм оптимизационного исследования гидротранспортной установки.

2. Установлено, что в связи с постоянным изменением характеристик потока пульпы необходимо корректировать значения рабочих параметров режима работы ГТУ. Оптимизация гидротранспортной установки должна выполняться в два этапа: оптимизация системы на стадии проектирования и оптимизация режимов ее работы в процессе эксплуатации.

3. Установлены закономерности формирования технических систем, позволяющие в соответствии с решаемой задачей установить границы всей системы и границы ее структурных элементов.

4. Разработана методика формирования гидротранспортной системы, позволяющая обосновано установить ее границы, структуру и схему взаимодействия между структурными частями. Схема взаимодействия устанавливается с помощью анализа прохождения потоков через структурные элементы, что дает возможность построить структурную модель ГТУ и описать функции взаимодействия.

5. Доказано, что вид схемы взаимодействия структурных элементов решающим образом влияет на математическое описание состояния и функционирования гидротранспортной установки. Оценка эффективности ее работы зависит от выполняемой эксплуатационной задачи - укладка хвостов в дамбу в летний период и сброс пульпы в хвостохранилище зимой.

6. Математическое описание взаимодействий элементов структурной модели ГТУ дало возможность разработать математическую модель. В качестве основы математического описания установки использован унифицированный модуль, содержащий перечень входных, выходных, управляемых и рабочих параметров структурного элемента, функции взаимодействия элементов и функции процессов в структурном элементе. Впервые обоснована необходимость включения в состав математической модели описание процессов укладки отходов обогащения в ограждающую дамбу хвостохранилища.

7. Показана необходимость использования эволюционного критерия оценки оптимальности режима работы ГТУ, который учитывает характер выполняемой эксплуатационной задачи и приоритет структурного элемента установки. В зимний период эксплуатации важна энергоемкость транспортирования твердого материала, в летний период - коэффициент устойчивости ограждающей дамбы.

8. Составлена система критериальных уравнений, на основе которой разработан алгоритм решения оптимизационной задачи, реализованный в виде пакета программ для ЭВМ.

9. Разработана и защищена авторскими свидетельствами конструкция пластинчатого сгустителя, обеспечивающая эффективное сгущение и регулировку концентрации потока пульпы.

10. Разработаны и защищены патентами конструкция передвижного пульпонасосного агрегата и оборудования для частого перемещения трубопровода на хвостохранилище.

11. Результаты исследований внедрены в проектах ЗАО "ПОЛИМЕТАЛЛ ИНЖИНИРИНГ" и института ПЕЧОРНИИПРОЕКТ при проектировании систем гидротранспорта руды и продуктов ее переработки на предприятиях цветной металлургии. Результаты работы также используются в учебном процессе при подготовке инженеров специальности 170100 "Горные машины и оборудование".

1. Аганбегян А.Г. Методические положения по оптимальному отраслевому планированию в промышленности. "Наука", Новосибирск, 1967

2. Айвазян С.А. и др. Классификация многомерных наблюдений. Куйбышев, 1969.

3. Акопян Р.Е., Кристостурьян И.С., Саноян В.Г. Математическое моделирование гидро-и пневмо-транспорта в напорных системах.//Известия АН АрмССР Сер. техн. наук -1989-Т.2 # 1, с.27- 31.

4. Аксенов Н.И., Подкорытова B.C. О выборе оптимальных параметров гидротранспорта. Изв. ВУЗов, "Горный журнал", №12, 1970

5. Александров В.И., Докукин В.П., Николаев А.К. Распределение концентрации твердой фазы при течении вязкопластичных гидросмесей. Записки СПбГГИ (ТУ), Т. 1 (141), с.150-153, СПб, 1995

6. Алексеев В.М., Тихомиров В.М., Фомин С.В. Оптимальное управление. М.: Наука, 1979

7. Алероев Б.С. Разработка методологии оценки работоспособности магистрального трубопровода по критерию надежности на этапах проектирования и эксплуатации. Автореф. дисс. д.т.н. ГАНГ им. И.М. Губкина., М., 1995, 34 с.

8. Альбрехт Э.Г., Каюмов Р.И., Соломатин A.M., Шелементьев Г.С. Методы оптимизации: введение в теорию решения экстремальных задач. Екатеринбург, УрГУ. 1993

9. Альтшуллер Г.С. "Творчество как точная наука". М., "Советское радио", 1979

10. Ананьин Г.П., Долгушин В.Д. Экономико-математическое моделирование производственных процессов: Моделирование и исследование технологических схем гидротранспорта на горных предприятиях. Уч. пособ М., УДН, 1984, 74с.

11. Арсеньев Ю.Д. Принцип смещения оптимальных параметров в технико-экономических задачах. М., Известия АН СССР, сер. "Энергетика и транспорт", №5, 1966.

12. Арсеньев Ю.Д. Теория подобия в инженерных экономических расчетах. М., "Высшая школа", 1967.

13. Асуд Дахаш Али. Исследования и разработка технологии пульпоприготовления для гидротранспорта фосфоритных руд на карьерах Ирака. Автореф. дисс. на соискание степ, к.т.н. М., 1984, 15с.

14. Бабин JI.A. Исследование методов проектирования оптимальных трасс магистральных трубопроводов. Автореф. докт. дисс. Уфа, 1974

15. Байрактаров Б.Р. Оптимизация гидравлических систем с переменными параметрами Журнал РАН. Математическое моделирование. Том 10. номер 2. Москва 1998 г.

16. Байрактаров Б.Р. Задача выбора оптимальных параметров групповых водопроводов. Вестник Кабардино-Балкарского госуниверситета. Серия физико-математических наук. Выпуск 1. Нальчик 1996.

17. Байрактаров Б.Р. Кештов Р.А. Оптимизация гидравлических сетей с нераспределёнными параметрами. Межвузовский сборник. г.Рязань, 1996 г.

18. Бакаев А.А. и др. Математическое моделирование при проектировании магистральных трубопроводов. / АН УССР, Ин-т кибернетики им. В.М.Глушкова. Киев, Наукова думка, 1990, 162с.

19. Балашов Е.П. Эволюционный синтез систем. / М., Радио и связь, 1985, 220 с.

20. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс. \ М.: Радио и связь, 1988.

21. Берсекас Д. Условная оптимизация и методы множителей Лагранжа. М.: Радио и связь, 1987

22. Бессараб В.И. Разработка систем автоматического управления многоступенчатыми магистральными гидротранспортными трубопроводами водоугольных суспензий. Автореф. дисс. на соискание степ, к.т.н. Киев, 1991, 22с.

23. Благовидов B.C., Дедовский Б.Я. Анализ причин нарушения работоспособности магистральных пульповодов гидрошахт и методы контроля износа. Новокузнецк, Труды ВНИИГидроуголь, вып. 28, 1973.

24. Бобылев Н.А., Коровин С.К., Скалыга В.И. О гомотопическом методе исследования многокритериальных задач. "Автоматика и телемеханика", №10, 1996

25. Бородавкин П. П., Березин Л. Н. Сооружение магистральных трубопроводов. М.: Недра, 1987

26. Бородавкин П.П. и др. Оптимизация трасс магистральных трубопроводов. М., 1970

27. Борохович А.И., Подкорытова B.C. Проблема долговечности оборудования дальнего гидротранспорта. Тбилиси, сб. "Дальний трубопроводный гидротранспорт сыпучих материалов", 1974.

28. Брыксин В.Е. Разработка автоматизированной диалоговой системы прогнозирования технико-экономических показателей трубопроводного транспорта газа на основе комплекса динамической макромодели. Автореф. дисс. к.т.н., ГАНГ им. И.М.Губкина. М., 1993

29. Вассерман В.О. и др. Оптимальные параметры однониточных газопроводов. / М. 1973

30. Вопросы определения технологических параметров линейной части гидротранспортных систем. Сб.науч. тр.НПО "Гидротрубопровод", М. 1989

31. Выбор оптимальных трасс нефтепродуктопроводов с учетом расстановки насосных станций. Сб. под редакцией Бородавкина П.П., М., 1973

32. Галиуллин З.Т. Методика расчета системной надежности проектируемых магистральных газопроводов. М., ВНИИГаз, 1992, 48 с.

33. Ганиев Р.Ф. , Украинский Л.Е. Динамика частиц при воздействии вибраций. АН УССР

34. Геловани В.А. Интеллектуальные системы поддержки принятия решений в нештатных ситуациях с использованием современной информационной технологии. Монография. 1999

35. Городецкий В.И. Исследование оптимальных параметров и технико-экономических показателей систем дальнего транспорта газа. М., "Недра", 1972

36. Городецкий В.И. Технико-экономические исследования и разработка методов оптимизации технических решений в области дальнего трубопроводного транспорта газа. Автореф. дисс. М., 1973

37. Горьков Л.П. О силах, действующих на малую частицу в акустическом поле в идеальной жидкости. ДАН СССР, 1961, т. 140 №1

38. Гочиташвили Т.Ш. Основы расчета и исследования гидроабразивного износа оборудования. — В кн.: Надежность и долговечность оборудования и трубопроводов гидротранспортных систем. / Мецниереба, Тбилиси 1981

39. Груба В.И. Научные основы создания автоматизированной гидротранспортной системы угольных шахт. Автореф. дисс. на соискание степ, д.т.н. Донецк, 1979, 59с.

40. Грудз В.Я. Разработка методов диагностирования газотранспортных систем на нестационарных режимах и повышение эффективности их обслуживания. Авт. дисс. д.т.н. Ивано-Франковский государственный университет нефти. Ивано-Франковск,1995, 40 с.

41. Губанов В.А., Захаров В.В. Введение в системный анализ. / JL, Изд. ЛГУ, 1988, 232 с.

42. Денинг В., Эссиг Г., Маас С. Диалоговые системы "человек-ЭВМ". Адаптация к требованиям пользователя. / М.: Мир, 1984, 112с.

43. Дерцакян А.К. Выбор оптимальной трассы газопроводов с учетом конструктивных схем их прокладки. Автореф. канд, дисс., Уфа, 1971

44. Джваршеишвили А.Г. Системы трубного транспорта горнобогатительных предприятий. М., Недра, 1980.

45. Джваршеишвили А.Г. Надежность эксплуатации трубопроводов горных предприятий. /М., "Недра", 1983, 192с.

46. Дмитриев Г.П. Универсальный метод расчета гидротранспорта различных сыпучих материалов. // Горные вести 1993- #2, с.23-26.

47. Дмитриев Г.П., Махарадзе Л.И., Гочиташвили Т.Ш. Напорные гидротранспортные системы. Справочное пособие. / М., "Недра", 1991.

48. Дмитриев Г.П., Смолдырев А.В. Гидротранспорт руд и концентратов. / М., 1966

49. Докукин В.П. Анализ закономерностей взаимодействия между структурными элементами гидротранспортной системы. Доклад на конф. "Неделя горняка", МГГИ, январь, 2001

50. Докукин В.П. Анализ надежности работы линейной части системы гидротранспорта отходов обогащения. Доклад на симпозиуме "Человек Севера в XXI веке: горное дело," 23.04.01, Воркута.

51. Докукин В.П. Классификация систем гидротранспорта. Записки СПГГИ (ТУ), Т. 2, СПб, 2004, с. 191-193

52. Докукин В.П. Метод оптимизации сложных систем трубопроводного гидротранспорта. Доклад на конф. "Неделя горняка", МГГИ, февраль, 2003

53. Докукин В.П. Метод решения оптимизационной задачи для гидротранспортных систем. Международный форум, СПбГГИ, окт.1997

54. Докукин В.П. , Кулешов А.А., Тарасов Ю.Д., Николаев А.К. Проблемы шахтного и карьерного транспорта на современном этапе и пути их решения. "Горные машины и автоматика", № 1 2004 г

55. Докукин В.П. Основы математического моделирования. Конспект лекций для студ. спец. 170100 СПбГГИ, 2000

56. Докукин В.П. Повышение эксплуатационных качеств систем трубопроводного гидротранспорта. 2-я междун. конфер. "Динамика и прочность горных машин", г. Новосибирск, 28.05.2003г.

57. Докукин В.П. Райлян Г.А. Метод расчета параметров устойчивости дамб хвостохранилищ. Журн.'Торные машины и электромеханика", №6, 2000, с. 20-23

58. Докукин В.П. Решение задачи моделирования сложных технических систем. "Гидравлика и пневматика" № 5, 2002г. с.

59. Докукин В.П. Системный подход при оптимизации трубопроводного гидротранспорта. / "Горная механика", №3-4, 2000 г. с.42-44

60. Докукин В.П. Технико-экономический анализ систем трубопроводного гидротранспорта. Учебное пособие для спец. 170100. JL, РТП ЛГИ, 1987.

61. Докукин В.П. Унифицированный модуль для имитационного моделирования потоков в технических системах. Горная механика, №3-4, 2001 г., с.55-56

62. Докукин В.П. Формирование критерия оптимальности системы гидротранспорта отходов обогащения на основе показателей надежности. "Горные машины и автоматика" №2 2002 г., с. 9-11

63. Докукин В.П. Формирование системы для оптимизационного исследования (на примере гидротранспорта хвостов). Журн.'Торные машины и электромеханика", №3, 2000, с. 27-30.

64. Докукин В.П., Александров В.И., Макаров С.А. Исследование основных параметров пластинчатого сгустителя. В кн.: Совершенствование техники и технологии складирования отходов в условиях комплексного использования недр. J1., 1984, с 4751

65. Докукин В.П., Богданов О.Е. Влияние вибрации на параметры сгущения тонкодисперсных гидросмесей. // Прикладные исследования гидротранспортирования продуктов обогащения минерального сырья: Междувем. сб. науч. трудов. JL, МЕХАНОБР, с. 92-95, 1987.

66. Докукин В.П., Габов В.В. Основы инженерного творчества. Учебное пособие для спец. 170100, СПГГИ, 2002

67. Докукин В.П., Макаров С.А. Сгущение тонкодисперсных пульп пластинчатым сгустителем в промышленных условиям. Записки ЛГИ, 1987, т.110, с.57-61.

68. Докукин В.П., Николаев А. К., Тарасов Ю.Д. Компенсатор изменения длины пульповода. Патент №2168667 от 04.04.2000.

69. Докукин В.П., Николаев А. К., Тарасов Ю.Д. Опора пульповодов. Патент на изобретение №214688 от 23.10.98.

70. Докукин В.П., Николаев А. К., Тарасов Ю.Д., Анкерная опора пульповода. Патент на изобретение №2168666 от 22.02.2000.

71. Докукин В.П., Николаев А.К. Направления совершенствования систем трубопроводного гидротранспорта. "Горные машины и автоматика" №5 2003 г

72. Докукин В.П., Николаев А.К. О расчете коэффициента гидравлического сопротивления трубопровода, работающего в режиме оледенения. Тезисы докладов научно-технического совещания "Проблемы применения ледовых сооружений на Тюменском севере ", Тюмень, 1982.

73. Докукин В.П., Николаев А.К. Оптимизация систем гидротранспорта большой протяженности. "Уголь XXI века" международный форум, СПбГГИ, 3-5.10.2000.

74. Еремин И.И. Теория линейной оптимизации. М.: Наука, 1999

75. Иванов В.А. и др. Повышение эффективности работы трубопроводных магистралей. М., ВНИИОЭНГ, 1993, 320 с.

76. Ивахненко А.Г. и др. Справочник по типовым программам моделирования. Киев, Технжа, 1980, 184с

77. Иродов В.Ф. Методы эволюционного поиска решений для исследования и оптимизации трубопроводных систем энергетики: Автореф. дисс. на соискание уч.степ. д.т.н. АН УССР, Киев, 1990

78. Исследование и установление режимов сгущения хвостов переработки ОФ №3 Джезказганского ГМК. Разработка опытной схемы сгущения. Отчет по НИР х/д №16.85, номер гос. регистрации 01860031954, Л., 1986

79. Казак А.С. и др. Оперативных контроль трубопроводных систем. М., Недра, 1991, 243 с.

80. Карасик В. М., Асауленко Ю. К., Витошкин Ю. К. Интесефикация гидротранспарта продуктов и отходов обогащения горно-обогатительных комбинатов. Киев, "Наукова думка", 1976.

81. Карпенко М.П. Исследование и разработка методов выбора оптимальных трасс для строительства магистральных трубопроводов. -М. автореф. канд. дисс., 1971

82. Карпенко М.П. Методика выбора оптимальных трасс для сооружения магистральных трубопроводов. М., "Недра", 1970

83. Кершенбаум В.Я., Некрестьянов Н.Н. Классификация основных мероприятий по обеспечению надежности гидротранспортных систем //Строительство трубопроводов., 1984, # 7, с. 19-20.

84. Кибирев В.И., Райлян Г.А., Сазонов Г.Т. и др. Гидравлическое складирование хвостов обогащения.: Спрвочник/ М.: Недра, 1991, 207с.

85. Ким В.Г., Крацберг Е.П., Свирякин Б.И. Натурные исследования хвостохранилища Зыряновской обогатительной фабрики. В сбор.науч.трудов "Интенсификация транспорта и складирования отходов производства" , Л., 1982

86. Козлов В. П. Разработка методов расчета задач динамики гидротранспортных трубопроводов при детерминистских и случайных воздействиях. / М., 1998.

87. Козырев С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации. Машиностроение, М.,1971

88. Кулешов А. А., Докукин В. П., Николаев А. К. Метод расчета надземного трубопровода с учётом сейсмических воздействий. Научно-техническая конференция, М.: ВНИИГАЗ, 2003

89. Кулешов А.А., Докукин В.П. Надежность горных машин и оборудования. Уч. пособие для спец. 1701, Изд-во СПГГИ (ТУ), СПб, 2004 г

90. Кулешов А.А., Тарасов Ю.Д., Докукин В.П., Николаев А.К. Проблемы шахтного и карьерного транспорта на современном этапе и пути их решения. "Горные машины и автоматика", № 1 2004 г

91. Кулик Ю.В. Оптимизация проектируемых трубопроводных систем: Учебное пособие. Киев: УМКВО, 1991.-167 с.

92. Курносов A.M., Кудин И.Б. Безвариантный метод оптимизации комплексного проекта развития угольного бассейна. Изд. ИГД им. А.А. Скочинского, М., 1969

93. Кшондзер Э.Г. Вопросы проектирования трубопровода с оптимальными параметрами. Сб. "Дальний трубопроводный гидротранспорт сыпучих материалов", Тбилиси, 1974

94. Кшондзер Э.Г. Научные задачи разработки схемы перспективного развития магистрального трубопроводного транспорта сыпучих материалов. Сб. "Гидромеханика" вып. 25, Киев, 1973

95. Кшондзер Э.Г. Определение оптимальных параметров магистральных трубопроводов для гидравлического транспорта. / М., Наука, 1974

96. Лавриненко И.К., Данилов М.А. Охрана окружающей среды на обогатительных фабриках железной руды (складирование отходов), Общество "Знание", УССР, Киев, 1983,15 с

97. Лазарев И.А. Композиционное проектирование сложных агрегативных систем. М., Радио и связь, 1986, 326с

98. Ларичев О.И. Объективные модели и субъективные решения. М., Наука, 1987, 142с

99. Мазур И.И. и др. Конструктивная надежность и экологическая безопасность трубопроводов. М., Недра, 1990, 262с.

100. Майоров М.М. и др. Надежность средств и систем автоматизации трубопроводного транспорта: Справочное пособие. М., Недра, 1992, 160с.

101. Максютов М.С. Повышение эффективности гидротранспортных систем на основе оптимизации параметров высоконапорных камер загрузочных аппаратов: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.15.11. / М., 1994, 15 с.

102. Махарадзе Л.И., Гочиташвили Т.Ш., Сулаберидзе Д.Г., Алехин Л.А. Надежность и долговечность напорных гидротранспортных систем. / Недра, М., 1984

103. Медников Е.П. Акустическая коагуляция и осаждение аэрозолей. АН СССР, М., 1983

104. Меламед И.И. Методы оптимизации в транспортном процессе/ Науч. ред. Е.А. Тимченко / М.: ВИНИТИ, 1991. -164 с

105. Мельчуков С.А., Гартман А.К. Средства контроля параметров гидротранспорта. М., ЦНИИЭИуголь, 1990,31с.

106. Методы анализа и оптимального синтеза трубопроводных систем. Сб. ст. АН СССР, Иркутск, СЭИ, 1990, 205с.

107. Методы оптимального проектирования угольных шахт. М., "Недра", 1974

108. Методы оптимального развития и эффективного использования трубопроводных систем энергетики применительно к современным условиям. Междунар. научн. семинар. СЭИ СО РАН, Иркутск, 1994, 122 с.

109. Митюшин Д.Н., Хвостов С.В. Влияние повышенных консистенций пульпы на технико-экономические показатели трубопроводного гидротранспорта и намыва накопителей промышленных отходов. //Изв. ВУЗов Строительство и архитектура -1989-# 10, с.121-124.

110. Моделирование задач эксплуатации систем трубопроводного транспорта. / Яковлев Е.И. и др. М.: ВНИИОЭНГ, 1992, 357с.

111. Мустафин Х.Ш. Оптимальные параметры гидротранспортирования крупнокусковатых пород в глинистых суспензиях. Сб. "Гидравлическая добыча угля" №4, 1967

112. Намгаладзе Д.П. Определение безотказности работы линейной части магистрального трубопровода. // Сообщ. АН ГССР 1985 - Т.119 #2 с.361-364.

113. Никифоров B.C. Методы оптимизации транспортных систем Ч. 1, М. -1993, 85с.

114. Николаев А. К., Александров В.И., Докукин В.П. Распределение концентрированной твердой фазы при течении вязкопластических гидросмесей. Записки СПГГИ Т.1 (142), С.-Пб.: 1995.

115. Николаев А. К., Рауль Пупо., Докукин В.П., Райляи Г. А. Исследование параметров промышленного гидротранспорта латеритовой гидросмеси. Обогащение руд, N5, 1992

116. Новицкий Н.Н. Разработка и применение методов идентификации трубопроводных систем как гидравлических цепей с переменными параметрами. : Автореферат дисс. на соискание степ, к.т.н. АН СССР, Иркутск, СЭИ, 1986, 25с.

117. Новоселов Ю.А. Графическая обработка экспериментальных данных. Куйбышев, 1969.

118. Новые информационные технологии управления развитием и функционированием трубопроводных систем энергетики. Сбор. ст. Иркутск: СЭИ, 1993, 164с.

119. Нурок Г. А. Процессы и технология гидромеханизации открытых горных работ. М.: Недра, 1979, 549 с.

120. Нурок Г. А. Технология и проектирование гидромеханизированных работ. М.: Недра, 1965.

121. Овчиников Н.Ф. "Структура и симметрия", "Системные исследования. Ежегодник, 1969."/М„: Наука, 1969 с. 111-121

122. Оптимизация систем золошлакоудаления. Отчет по хоз. договору Протрансниипроект, науч. рук. к.т.н. Слепой Ю.Ш., 1985

123. Основы управления гидроэнерго-транспортными системами угольных шахт. / Под ред. проф. Груба В.И. ДПИ, Донецк, 1993, 225с.

124. Офенгенден Н.Е. Определение параметров дальнего гидротранспорта сыпучих материалов. Сб. "Гидромеханика" вып. 25, Киев, 1973

125. Офенгенден Н.Е., Джваршеишвили А.Г. Технология гидродобычи и гидротранспортирования угля. М., Недра, 1980, 204с.

126. Павленко И.В. Имитационное моделирование сложных трубопроводных систем для анализа их структурных свойств. Авт. дисс. на соискание уч. степ, к.т.н. СПб., 1995,20 с.

127. Павлович В. Е., Тенденции и проблемы развития магистральных и промышленных транспортных систем. 2000.

128. Панов М.Я. Вариационно-топологические методы моделирования и структурно-параметрическая оптимизация гидравлических систем: Автореферат дисс. на соискание уч. степени д-ра техн. наук: 05.13.16:05.23.03. -Воронеж, 1994, с. 42.

129. Папаянц Ф.А. Исследование и разработка системы управления шахтным гидротранспортом. Автореф. дисс.на соискание степ, к.т.н. М., 1984, 17с.

130. Печенкин М.В., Басов С.А. О влиянии твердых частиц на характеристики турбулентного потока. // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, Т.240. С. 238-242, 2002.

131. Печенкин М.В., Буренкова И.В. Расчет основных характеристик гидротранспорта золошлакованных смесей. // Известия ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева, Т.240. С. 242-245, 2002.

132. Пиняев A.M. "Функциональный анализ изобретательских ситуаций" Журнал "ТРИЗ", №1 1990

133. Поволоцкий Д.Г. Режим работы систем гидротранспорта хвостов обогащения. — В кн.: Интенсификация гидротранспорта и складирования отходов производства в условиях ограничения земельных ресурсов. Л.,1982 с. 50-59

134. Покровская В.Н. Пути повышения эффективности гидротранспорта. М., Недра, 1972, 160с.к

135. Покровская В.Н. Трубопроводный транспорт в горной промышленности. М., Недра, 1985, 190с.

136. Покровская В.Н. Устойчивость режимов гидравлического транспортирования. — В кн.: Совершенствование техники и технологии складирования отходов в условиях комплексного использования недр. Л., 1984, с 16-21

137. Покровская В.Н., Бойцов Ю.П. Определение экономически целесообразных параметров гидравлического трубопроводного транспорта. "Строительство трубопроводов", №2 1972

138. Половинкин А.И. "Основы инженерного творчества". М., Машиностроение, 1988,368с

139. Понтрягин JI.C. Дифференциальные уравнения и их приложения. -М., Наука, 1988

140. Понтрягин J1.C. и др. Математическая теория оптимальных процессов. М., Наука, 1983, с.392.

141. Пособие по проектированию трубопроводов, прокладываемых в подземных выработках. М.: Минуголь СССР, 1986, 42с.

142. Применко B.H. Разработка средств предупреждения аварий на трубопроводном транспорте и исследования эффективности их работы. Автореф. дисс. к.т.н., Рос. ун-т дружбы народов. М., 1996

143. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений. /М., Наука, 1968

144. Райлян Г.А, Докукин В.П. Технологические аспекты устойчивости намывных хвостохранилищ. Записки СПбГГИ (ТУ), Т. 1 (142), СПб, 1996

145. Райлян Г.А. Вопросы эксплуатации систем хвостовых хозяйств обогатительных фабрик. Конспект лекций. Механобр, С-Пб, 1992, 80с.

146. Райлян Г.А., Докукин В.П., Николаев А.К. Вопросы технологической безопасности намывных хвостохрнилищ горнорудной промышленности. Записки СПГГИ (ТУ), "Elma", Вроцлав, Польша, 1991, с. 191-197.

147. Райлян Г.А., Докукин В.П., Николаев А.К. Вопросы технологической безопасности намывных хвостохранишищ горнорудной промышлен. Записки СПбГГИ (ТУ), Т. 2 (143), СПб, 1997 с.191-197

148. Рахмангулов А.Н. Методы оптимизации транспортных процессов: Учеб. пособие. Магнитогорск, 1999. -114 с.

149. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике. В 2-х книгах. Перевод с англ. М., Мир, 1986, 320с.

150. Рекомендации по проектированию хвостовых хозяйств предприятий металлургической промышленности. М.: 1975.

151. Рекомендации по расчету фракционирования грунтов хвостохранилищ при намыве, Институт Механобр, Л., 1982.

152. Рекомендации по технологическому проектированию обогатительных фабрик руд цветных и черных металлов. / Л., МЕХАНОБР, 1975.

153. Руководство по проектированию систем гидротранспорта продуктов обогащения цветной металлургии. // Механобр, Л., 1986

154. Рыжов П.А. Математическая статистика в горном деле. /М., "Высшая школа", 1973.

155. Системный анализ развития горнодобывающих предприятий (проблемы, теории и методологии) /Горный институт, Кольский научный центр АН СССР, JL: Наука,1991, 183с.

156. Смолдырев А.Е. Гидро и пневмотранспорт. / М., 1975.

157. Смолдырев А.Е. Оценка износа труб при гидротранспортировании промпродуктов. / Цветные металлы,- 1990- # 4, с.97-100.

158. Смолдырев А.Е. Трубопроводный транспорт. М., Недра, 1970

159. Смолдырев А.Е., Москвитин В.В. Влияние режима движения взвесей на износ труб. Известия ВУЗов, "Геология и разведка", №11, 1970.

160. Смолдырев А.Е., Сафонов Ю.К. Трубопроводный транспорт концентрированных гидросмесей. / Машиностроение, М., 1989

161. Спиваковский А.О. и др. Автоматизация трубопроводного транспорта в горной промышленности. М., Недра, 1972,л342с.

162. Стрижак С.В. "Объединение однородных технических систем". Журнал ТРИЗ № 3.2 1992 с 51

163. Сухарев М.Г. Исследования и оптимизация систем транспорта газа. Автореф. докт. дисс., М., 1972

164. Тарасов Ю.Д. , Докукин В.П., Николаев А.К. Передвижной пульпонасосный агрегат. Патент на изобретение №2147648 от 29.09.98г.

165. Тарасов Ю.Д. Николаев А.К., Докукин В.П. Компенсатор изменения длины пульповода Патент №20001084/06 от 04.04.2000 МПК7П6Ь51/00

166. Тарасов Ю.Д., Докукин В.П., Николаев А.К. Устройство для отбора проб пульпы из трубопровода. Патент на изобретение № 2002115842/12 от 17.09.2003г

167. Трайнис В.В. Параметры и режимы гидравлического транспортирования угля по трубопроводам. -М., "Недра", 1970

168. Тропин В.Г. Выбор трасс магистральных газо-нефтепроводов с учетом времени строительства и капитальных затрат. Автореф. канд. дисс., Уфа, 1970

169. Физико-химические основы регулирования структурно-реологических свойств и устойчивости высококонцентрированных водоугольных суспензий в процессе трубопро-водного гидротранспортирования. Сб. науч. трудов НПО "Гидротрубопровод", М. 1989

170. Френклах ГБ., Езерский Г.А. "О некоторых закономерностях перехода в надсистему", Журнал ТРИЗ, №1 1990

171. Хачатрян Р.Г. Разработка методологических основ оптимизации реконструкции сложных систем транспорта газа с учетом режимов газоснабжения: Автореферат диссертации на соискание ученой степени д-ра техн. наук: 05.15.13. -М., 1998, 27 с.

172. Чираков В. Г. и др. Строительство магистральных трубопроводов. Справочник. М.: Недра, 1991, с. 474.

173. Шелоганов В.И., Кононенко Е.А. Насосные установки гидромеханизации. Учебное пособие. / МГГУ, М., 1999

174. Шлифман В.В. Развитие методов и алгоритмов для адаптивной идентификации трубопроводных систем. Автореф. дисс. к.т.н. СЭИ СО РАН Иркутск, 1993

175. Шумайлов А.С. и др. Диагностика магистральных трубопроводов. М., Недра, 1992, 250 с.

176. Яковлев Е.И. и др. Управление системами трубопроводного транспорта. М., ВНИИОЭНГ, 1993,306 с.

177. Briochi Fracesko, Е en Shimon. Minimising the number of operations in certain discretevariable optimisation problems. "Operat. Res.", №1, 1970

178. Czaban S. Zmiennosc parametrow hydrotransportu w ZG RUDNA. "Rudy I met. niezet" 1992, 27 №5, 214-216

179. Kubikowski R. Optimisation of largest system. "Automatica" №2, 1970

180. Margalet R. Information Theory in Ecology. "General Systems", v.3 1958

181. Vasiliev O.V. Optimization methods. World Federation Publishers Company, INC, Atlanta, USA: 1996, 276 p.

182. Fifteen Biennial Low Ranks Fuels. Symposium. Minnesota. 1989. 22-25 May.

183. Fletcher C.N., Brame K.A. Design of Coal water allure preparation systems. Pipelines. -1981. № 7.-p. 14,18,20,23.