автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Разработка и исследование системы автоматического регулирования водо-воздушного режима отсадочных машин

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

РАБОТЫ

IЛ.Анализ способов управления водо-воздушным режимом отсадочных машин

1.2.Анализ датчиков разрыхленности отсадочной постели

1.3.Анализ систем регулирования водо-воздушного режима.

В принятых ХХУ1 съездом КПСС основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 г.г. и на период до 1990 года отмечена необходимость дальнейшего развития угольной промышленности за счет широкого внедрения автоматизированных средств добычи угля.

Увеличение степени механизации работ по добыче угля влечет за собой увеличение доли мелких классов и минеральных примесей в добываемой горной массе. Этим обуславливается непрерывное повышение роли углеобогащения.

Выход класса < 13 мм из поступающих на обогатительное предприятие рядовых углей составляет 60-70 %, а по отдельным бассейнам достигает 75-80 %, около 80 % этого класса обогащав ется гидравлической отсадкой / 1,2 /. Предпочтение процессу отсадки отдается прежде всего из-за его высокой экономичности. В таблице BI (приложение I) приведены сравнительные данные затрат на I тонну перерабатываемого угля для наиболее распространенных на углеобогатительных предприятиях методов обогащения угля. Из анализа приведенных данных следует, что отсадка по экономическим показателям значительно превосходит другие мето~ ды обогащения.

Высокая экономическая эффективность процесса отсадки сочетается с высокой производительностью единицы технологического оборудования. В настоящее время на обогатительных предприятиях внедряются отсадочные машины ОМ-24, перерабатывающие до 600 тонн угля в час.

Ш качеству разделения исходного материала отсадочные машины уступают только тяжелосредным установкам.

На сегодняшний день найдены оптимальные варианты конструкций отсадочных машин, о чем свидетельствует тот факт, что машины основных угледобывающих стран практически не отличаются друг от друга в части конструкций основных узлов (форма и расположение воздушных отделений, конструкции решета, разгрузчиков и т.д.). В СССР это машины параметрического рада ОМ, в ФРГ - машина Batac , в Японии - машина ТасиВ и т.д.

Все эти машины обладают большими потенциальными возможностями, реализация которых затруднена, потому что работают машины на обогатительных предприятиях в условиях существенных колебаний характеристик исходного угля: изменение фракционного состава (таблица В2, приложение I), нагрузки на отсадочную машину (рис.В1, приложение 2) и ряда других возмущающих воздействий.

Чтобы компенсировать эти возмущения необходимо автоматизировать работу отсадочной машины. Оператор без автоматики не в состоянии обеспечить необходимые условия разделения, так как колебания характеристик исходного угля имеют высокочастотный спектр.

Условия разделения обогащаемого материала по плотностям определяются параметрами водо-воздушного режима процесса отсадки.

Важность проблемы создания системы автоматической стабилизации параметров водо-воздушного режима на заданном уровне подтверждается многочисленными работами ведущих специалистов в области углеобогащения: Виноградова Н.Н. ,Рафалес-Ламарка Э. Э., Самылина Н.А., Шачкова Н.А., Бунько В.А., Марюты А.Н., Власова К.П., Синепольского B.C., Лазорина А.И., Гурвича Г.М., Лехциера Л.Р., Кикося К.К., Geozges Vztgrnaud, Ha/isStezn и др.

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, II, 12, 13, 14, 30/ , но сложность решаемой задачи до настоящего времени не позволила создать эффективную промышленную систему для этой цели (это будет показано в обзоре).

Таким образом, проблема создания промышленной эффективной системы автоматического регулирования водо-воздушного режима процесса отсадки является актуальной и пока не решенной задачей.

Настоящая работа посвящена решению задачи создания промышленной системы автоматического регулирования водо-воздушного режима процесса отсадки»

В работе на основании анализа механизма разделения обогащаемого материала по плотностям в отсадочной машине выбран эффективный критерий оценки разрыхленности отсадочной постели (обобщающий параметр, характеризующий водо-воздушный режим процесса отсадки), исследованы динамические свойства канала регулирования, выбраны управляющие воздействия и определены основные возмущения» Разработан способ автоматического регулирования водо-воздушного режима процесса отсадки и система, реализующая этот способ. Разработаны и переданы в промышленное производство технические средства, необходимые для реализации разработанной системы. Создан и испытан в составе комплекса 0KA-I промышленный образец разработанной системы. Серийное производство системы начато Быковским экспериментальным заводом средств автоматики ШО "Союзуглеавтоматика" в 1983 году.

Работа выполнена в Ворошиловградском филиале института Гипроуглеавтоматизация согласно отраслевому плану Министерства угольной промышленности СССР.

5.3. Выводы

1. Разработанная система доведена до стадии установившегося серийного производства.

2. Система реализована на современных приборах электрической ветви ГСП.

3. Разработанная система автоматического регулирования водо-воздушного режима позволяет существенно снизить дисперсию бос* регулируемого параметра ( V /пах ), что в свою очередь приводит к снижению дисперсии качества конечных продуктов отсадки и обеспечивает получение значительного экономического эффекта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования процесса отсадки в части оценки степени влияния характера водо-воздушного режима на эффективность данного процесса позволяют сделать следующие выводы:

1. Обобщающим параметром, однозначно характеризующим во до-воздушный режим, является максимальная скорость восходя

VBocx та* пульсирующей среды отсадочной машины.

2. Канал регулирования 0 по статическим свойствам представляет собой объект с тремя входами (расход сжатого воздуха Qb , высота отсадочной постели Нп , частота колебаний Л ) и одним выходом ( V max ).

3. Динамика объекта регулирования обладает явно выраженной асимметрией, заключающейся в изменении постоянной времени объекта при изменении знака управляющего воздействия. Величины постоянных времени зависят от производительности отсадочных машин и других факторов, но их отношение колеблется незначительно. Для применяемых в настоящее время конструкций отсадочТ ных машин отношение -у^-^0,47.

4. Систему автоматического регулирования водо-воздушного

VSocx max целесообразно строить как нелинейную систему стабилизации, работающую по отклонению и обеспечивающую трехпозииконное регулирование по пропорционально-интегральному закону. В качестве управляющего воздействия в системе целесообразно использовать изменение расхода сжатого воздуха, подаваемого в отсадочную машину.

5. Допустимая погрешность регулирования У max составляет + 5 %.

6. Разработаны способ автоматического регулирования водо-воздушного режима процесса отсадки и система, реализующая этот способ.

7. Произведен выбор технических средств для промышленной реализации системы, разработаны недостающие технические средства.

8. Разработанная система с 1983 года серийно выпускается в составе комплекса 0KA-I Быковским экспериментальным заводом средств автоматики по высшей категории качества.

9. Опытно-промышленные образцы разработанной системы испытаны на ЦОФ "Сибирь" ПО "Южкузбассуголь".

10. Применение разработанной системы позволяет существенно (в 5 раз) снизить дисперсию регулируемого параметра v^ ).

11. Годовой экономический эффект от применения системы для автоматизации секции отсадочных машин для условий ЦОФ "Сибирь" составил 79,7 тыс.руб.

12. Промышленные образцы системы внедрены также на ЦОФ "Комсомольская" ГО "Дэнецкуглеобогащение".

1. Головнин Ю.М. и др. Некоторые закономерности разрыхления постели в отсадочной машине / Головнин Ю.М. Дульцев В.Г., Ганов B.C. - Труды / КузНШУглеобогащение, 1968, вып.4,с. 16-37.

2. Самылин Н.А. и др. Отсадка / Самылин II. А., Золотко А. А., Починок В.В. М.: Недра, 1976. - 320 е., ил.

3. Виноградов Н.Н. Вопросы теории и интенсификации процесса отсадки: Дис.докт.техн.наук. Ы., 1964. - 367 с.

4. Рафалес-Ламарка З.Э. Применение методов теории вероятностных процессов при исследовании расслоения постели отсадочных машин. Труды / УкрНШУглеобогащение, 1964,т.3,с.50-68.

5. Влияние параметров автоколебательного решета отсадочной машины на процесс отсадки / Рагаалес-Лшларка Э.З., Подзу-банов Г.А., Власов К.Л. и др. Труды / УкрНИИУглеобогащение, 1965, т.4, с.126-142.

6. Маргота А.Н., Бунько В.А. Экспериментальное определение статических характеристик объектов управления обогатительных фабрик. ГЛ.: Недра, 1969. - 120 с.

7. Власов К.П., Лехциер Л.Р. Автоматическое управление процессами отсадки угля. М.: Недра, 1978. - 112 с.

8. Синепольский B.C. Разработка и исследование системы экстремального регулирования для автоматической оптимизации процессов углеобогащения: Дис.канд.техн.наук. Днепропетровск, 1978. - 227 с.

9. О зависимости качества концентратов от гранулометрического состава углей / Лазорин А.И., Белецкий B.C., Туров-цев В.Ф., Мокрый А.И. В кн.: Обогащение и брикетирование углей. К., 1978, вып.22, с.75-77.

10. Виноградов Н.Н. и др. Определение оптимальных параметров состояния постели в отсадочных машинах / Виноградов H.II., Гурвич Г.М., Гудим А.В. В кн.: Обогащение и брикетирование углей. М., 1972, J& 2. с.9-10.

11. Рафалес-Ламарка Э.Э., Власов К.П. К вопросу о выборе способа автоматического управления процессом отсадки.- Труды / УкрНИИУглеобогащение, 1968, т.6, с.155-167.

12. Заявка на а.с.2407748 (Франция). Способ управления и регулирования отсадочными резервуарами и система для осуществления способа. Geozges VzLgnauci et Jacques VedzLne

13. FIVES -СAIL BABCOCtT, f979. ^

14. Заявка на а.с.2222321 (ФРГ). Устройство для обогащения зтля Hans Stesn, ffCocfinez HumSofcCt Ueutz AG, Gen many, /972.

15. Заявка на а.с.50-6662 (Япония). Устройство для автоматического открывания и закрывания выпускного отверстия машины для мокрого обогащения. К.К.Кикося, 1971.

16. А.о.186349 (СССР). Способ автоматического регулирования параметров колебательного режима в беспоршневых отсадочных машинах. Н.А.Шмачков, Н.Н.Жзкалов. Опубл. в Б.И., 1966, № 19.

17. А.с.240615 (СССР). Способ автоматического регулирования отсадочных машин. В.И.Хван, Л.И. Хван. Опубл. в Б.И.,1969, Jfi 13.

18. А.с.255874 (СССР). Способ управления коле бательным процессом в отсадочной машине. К.П.Власов, В.Д.Иваницкий. Л.Р.Лехциер, Э.Э.Рафалес-Ламарка. Опубл. в Б.И., 1969, л 34.

19. Ходько Т.Г. Устройство управления автоколебательным режимом отсадочной машины (РАР). Труды / Гипрококе а, 1962, вып. 27, с.49-56.

20. Гудим А.В. Исследование явлений перемещения зерен в отсадочной постели и разработка метода оперативного управления процессом колебательного движения в отсадочных машинах:

21. Дис.канд.техн.наук. М., 1970. - 152 с.

22. Гудим А.В. №тод оперативного управления процессом колебания воды в отсадочных машинах. В кн.: Обогащение и брикетирование углей. И, 1971, Я 4, с. 17-18.

23. А.с.706123 (СССР). Способ автоматического регулирования параметров колебательного режима отсадочной машины.

24. А.Старицин, Б.Я.Лившиц, В.П.Скнар, Б.И.Войтенко. Опубл. в Б.И., 1979, J8 48.

25. А.с.271442 (СССР). Способ автоматического регулирования отсадочных машин. В. И. Хван, Л.И. Хван. Опубл. в Б.И.,1970, JS 18.

26. Рафалес-Ламарка Э.Э. и др. Влияние соотношения периодов впуска и выпуска воздуха на гидродинамические параметры циклов отсадки при обогащении угля / Рафалес-Ламарка Э.Э., Сулига В.И., Нос ар ев Л.Г., Кокс и химия, 1X2, Jfi 7, с. 15-20.

27. Лященко П.В. Цэагитационные методы обогащения. Л.: Гостоптехиздат, 1940. - 359 с.

28. Власов К.П., Лехциер Л.Р. Автоматическое управление экспериментальной отсадочной машиной. Труды / УкрНШУгле-обогащение, 1968, т.5, с.20-35.

29. Виноградов Н.Н., Головнин Ю.М. Определение сил механического сопротивления постели отсадочной машины при перемещении в ней зерен. Труды / КузНИИУглеобогащение, 1970,вып.5, с.3-15.

30. Ильченко А.И. и др. Новая отсадочная машина ОМП-18/ Ильченко А.И., Белосветов С.А., Соколов А.И. В кн.: Обогащение, брикетирование и коксование углей. М., 1961, В I, с. 7-10.

31. Лехциер I.P. Система автоматического управления автоколебательным процессом отсадочной машины. Труды / УкрНИИУг-леобогащение, 1971, т.7, с.53-68.

32. А.с.325032 (СССР). Способ автоматического регулирования разрыхленности постели отсадочной машины в автоколебательном режиме. К.П.Власов, JLР.Лехциер, В.А.Цигунов. Опубл. в Б.И., 1972, Ш 3.

33. Шмачков Н.А. Теоретические основы технологического процесса обогащения углей отсадкой: Дис. док т. техн. наук. М., 1969. - 246 е., ил.

34. А.с.288904 (GCCP). Устройство для автоматического регулирования водо-воздушного режима отсадочных машин. А.П.Ременной, И.В.Трушлевич, Н.И.Каменев. Опубл.в Б.И., 1971, ii I.

35. А.с.563189 (СССР). Устройство для автоматического регулирования водо-воздушного режима отсадочных машин.

36. В. С. Сине польский, В. В. Ейрюк. 0публ. в Б. И., 1977, Ш 24.

37. А.с.286876 (CGCPJ. Устройство для измерения разрыхленности постели в отсадочной машине. Н.С.Бахмут, G.A.Ihtbhkob. -Сйубл. в Б.И., 1970, •№ 35.

38. Головнин Ю. М. и др. Прибор для определения степени разрыхленности постели в отсадочной машине / Головнин Ю.М., I&hob B.C., Дульцев В.Г. В кн.: Обогащение и брикетирование угля. М., 1967, Jl 2, с.13-17.

39. Сердюк Н.С., Синепольский B.C. Контроль зольности угля в потоке для автоматической оптимизации углеобогатительных процессов. Труды / ин-та Гипроуглеавтоматизация, 1976,вып. 21, с. 203-212.

40. Прейгерзон Г.И. Обогащение угля. М.: Недра, 1964. - 539 с.

41. Лившиц Н.Л., Пугачев B.I1. Вероятностный анализ систем автоматического управления, т 1-2, М.: Советское радио, 1963, т I. - 896с., т 2. - 483 с.

42. Попов Е.П. Автоматическое регулирование и управление. -2-е изд., стереотип, М,: Наука, 1966. - 388 е., ил.

43. Хлыпало Е.И. Нелинейные системы автоматического регулирования. Л.: Энергия, 1967. - 451 с.

44. Хлыпало Е.И. Нелинейные корректирующие устройства в автоматических системах. Л.: Энергия, 1973. - 344 с.

45. Иванов А. А. Теория автоматического управления и регулирования. М.: Недра, 1970. - 352 с.

46. Бирюк В.В. и др. Исследование процесса отсадки с целью его комплексной автоматизации / Бирюк В.В., Сердюк Н.С., Синепольский B.C. Труды / ин-та Гипроуглеавтоматизация, 1976, вып.16, с.306-313.

47. Васильев Д.В., Чуич В.Г. Системы автоматического управления. М.: Высшая школа, 1967. - 419 с.

48. А.с.989790 (СССР). Устройство для автоматического измерения разрыхленности постели отсадочной машины.

49. В.С.Синепольский, А.Г.Грибов, 1982.

50. Слободкин М.С. и др. Исполнительные устройства регуляторов / Слободкин М.С., Смирнов П.Ф., Казинер Ю.Я. -M.S Недра, 1972. 304 с.

51. Бесекерский В.А., 1Ьпов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Наука, IS72. - 751 с.

52. Моделирование на аналоговых вычислительных машинах / Архангельский Е.А., Знаменский А.А., Лукомский Ю.А., Чернышев Э.П. Л.: Энергия, 1972. - 208 е., ил.

53. Тетельбаум И.М., Шнейдер Ю.Р. 400 схем для АВМ. -М.: Энергия, 1978. 248 е., ил.

54. Егоров К.В. Основы теории автоматического регулирования. 2-е изд., перераб. и доп. - 1>1: Энергия, 1967, - 648 е., ил.

55. Тэлер Дк., Пестель М. Анализ и расчет нелинейных систем автоматического управления. М., Л.: Энергия, 1964. -488 е., ил.

56. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. 3-е изд., испр. - М.: Наука, 1965. - 704 е., ил.

57. Бермант А.Ф. Курс математического анализа. 8-е изд., стереотип.-М.: Госиздфизматлит, 1958. - 358 с.

58. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. Для инженеров и студентов вузов. М.: Недра, 1977. - 942 с.

59. Ibрасимов А.В. и др. Основы теории корабля / Герасимов А.В., Пастухов А.И., Соловьев В.И. М.: Воениздат шн-ва обороны СССР, 1959. - 372 е., ил.

60. Крючков Ю.С., Лапин В.И. Парусные катамараны. Л.: Судостроение, 1967. - 276 е., ил.

61. А.с. 1045477 (СССР). Поплавок стабилизатора разрыхленности постели в отсадочной машине. В.С.Синепольский, А.Г.Грибов, С.И.Дубовой, 1983.

62. Коткин A.M. и др. Свойства загрязненной воды и ее влияние на процессы обогащения / Коткин A.M., Фоменко Т.Г., Филиппова Е.М. Труды / УкрНИИУглеобогащение, 1962, т.1, с.121-152.

63. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1975. - 559 с.

64. Зубов В.Г., Шчуда З.Р. Пиковый детектор с автоматическим сбросом. Приборы и техника эксперимента, 1972, ^ 4, с.153-154.

65. А.с.982230 (СССР). Устройство для автоматического регулирования высоты постели в отсадочной машине. В.С.Синепольский, А.Г.Грибов, 1982.

66. Виноградов Н.Н., Синепольский B.C., Дзибов А.Г. Выбор критерия оценки степени разрыхленности отсадочной постели: Указатель неопубликованных и ведомственных материалов / ЦЩЗИУголь. М. 1984, J8 2. - 10 с. - (Сер."Обогащение и брикетирование угля").

67. Грибов А.Г. Система автоматического регулирования водо-воздушного режима отсадочных машин; Информационный листок о научно-техническом достижении / ВЩШ. Ворошиловград, 1981,81.33. 4 с.

68. Синепольский B.C., Бирюк В.В., Грибов А.Г. Аппаратура комплексной автоматизации процесса отсадки. Уголь, 1980,1. Я II, с.3^-40.