Введение к работе
Актуальность темы. Производство черных металлов занимает важное место в экономике страны. Добыча и первичная переработка железистых руд производится на горно-обогатительных комбинатах и является одной из важных ступеней в получении высококачественной продукции в металлургическом производстве. В обогатительном производстве широкое применение получили энергоемкие энергетические установки, наиболее мощными из которых являются мельницы мокрого самоизмельчения, работающие в замкнутом цикле со спиральным классификатором. В настоящее время наблюдается опережающий рост стоимости энергоресурсов по сравнению с ценами на металлопродукцию, что делает особо актуальными задачи максимальной производительности и более эффективного использования ресурсов, в частности электроэнергии.
Комплекс «мельница-классификатор» - это достаточно сложный, динамический объект, выход которого зависит от большого числа внешних условий. Выполнение требований к процессу измельчения в целом затруднено действием неконтролируемых возмущений, другим осложняющим фактором является возможность перегруза измельчи-тельного агрегата.
Большой вклад в исследование проблем энергетической оптимизации процесса измельчения внесли такие российские ученые: В.Н. Кир-пичев, B.C. Виноградов, Г.А. Хан, B.C. Процуто, О.С. Богданов, Б.Д. Кошарский, А.Я. Ситковский, В.И. Гудима, В.В. Ронканен, О.Н. Тихонов, А.Е. Троп и др.
Исследованию проблем оптимального управления технологическими процессами на промышленных предприятиях посвящены работы видных отечественных и зарубежных ученых: А.А. Фельдбаума, В.В. Солодовникова, Н.И. Федунец, Л.А. Бахвалова, Л.Д. Певзнера, А.Г. Шварцмана, Р. Калмана, Э. Джури, Р. Беллмана и др.
Проведённый анализ современного состояния вопроса автоматизации процесса измельчения показывает, что резервы максимизации производительности и минимизации затрат электроэнергии ещё не исчерпаны. Таким образом, прослеживается тенденция к возможности оптимизации процесса измельчения.
В диссертационной работе решаются вопросы создания автоматизированной системы оптимального управления процессом измельчения с использованием методов современной теории автоматического управления, идентификации, современных методов контроля.
Целью исследования является разработка автоматизированной системы управления комплексом «мельница-классификатор», для ведения процесса измельчения в наиболее эффективном режиме, обеспечивая максимизацию производительности и минимизацию удельных затрат электроэнергии.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели в работе определены следующие задачи исследования:
проведение анализа состояния проблемы оптимального управления технологическим процессом измельчения комплекса «мельница - классификатор»;
разработка подсистемы идентификации объекта управления ОУ по данным нормального функционирования в замкнутом контуре регулирования (подсистемы загрузки комплекса «мельница - классификатор»);
разработка подсистемы наблюдения координат состояния и низкочастотной составляющей возмущения;
разработка и исследования системы стабилизации режима измельчения по активной мощности привода мельницы на основе регулятора состояния с наблюдателем Луенбергера;
разработка алгоритма адаптации, настройки параметров регулятора;
разработка и исследование метода косвенного измерения величины внутримельничного заполнения мельницы мокрого самоизмельчения по сигналу вибрации подшипников;
разработка алгоритма защиты от перегруза комплекса «мельница -классификатор» на основе формализации и исследований дополнительного критерия диагностики перегруза с использованием уровня вибрации подшипников мельницы, доработки многокритериального подхода к оценке индекса перегруза комплекса «мельница - классификатор» с использованием экспертных процедур;
интеграция автоматизированной системы оптимального управления загрузкой комплекса «мельница - классификатор» в существующую АСУТП ОФ ЛГОКа.
Основная идея работы состоит в изучении специфических особенностей процесса измельчения, и создании на этой основе автоматизированной системы управления комплексом «мельница-классификатор», позволяющей постоянно поддерживать оптимальный режим измельчения за счет регулирования на основе измерения координат состояния объекта и метода косвенной оценки величины внутримельничного заполнения на основе вибрации подшипников.
Методы исследования. В работе использованы методы системного
анализа, математической статистики, математического моделирования, теории принятия решений, методы современной теории систем автоматического управления, численные методы оптимизации.
Методологическую и теоретическую основу диссертационной работы составили научные труды отечественных и зарубежных авторов в области теории обогащения (измельчения рудных материалов), теории автоматического управления, теории идентификации систем, оптимального управления, моделирования динамических процессов.
Основные научные положения, разработанные соискателем, и их новизна:
алгоритм идентификации объекта управления подсистемы загрузки комплекса «мельница - классификатор», позволяющий получить несмещённые оценки его параметров;
наблюдающее устройство, отличающееся от классического варианта наблюдателя Луенбергера возможностью оценки не только координат состояния объекта управления, но и низкочастотной составляющей возмущения;
автоматизированная система стабилизации режима измельчения по активной мощности на основе регулятора состояния с наблюдателем Луенбергера;
подсистема защиты от перегруза комплекса «мельница - классификатор» с использованием дополнительного критерия диагностики перегруза на основе вибрации подшипников мельницы и модификации многокритериального метода оценки индекса перегруза средством экспертных процедур;
- структура программно-технического комплекса, реализующего
разработанные модели, алгоритмы, методы контроля, управления и оп
тимизации в рамках действующей АСУТП измельчения комплекса
«мельница - классификатор» ОФ ЛГОКа.
Научное значение работы заключается в определении теоретических основ автоматизированного управления для оптимизации режима работы комплекса «мельница-классификатор». Разработан метод повышения точности стабилизации режима на основе регулятора состояния с наблюдателем Луенбергера. Для повышения эффективности защиты и диагностики перегруза нашёл дальнейшее развитие метод косвенной оценки величины внутримельничного заполнения с использованием сигнала вибрации подшипников мельницы.
Практическая значимость работы. Разработанная в работе автоматизированная система управления комплексом «мельница-классификатор» позволит максимизировать производительность по го-
товому классу и минимизировать удельный расход электроэнергии. Реализация и внедрение результатов работы.
Основные теоретические и практические результаты работы в рамках разработанной автоматизированной системы управления процессом измельчения комплекса «мельница-классификатор» приняты к внедрению на Лебединском ГОКе.
Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе Старооскольского технологического института (филиала) ФГОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (СТИ НИТУ МИСиС) в дисциплинах «Моделирование систем управления», «Автоматизация технологических процессов и производств».
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях, семинарах и совещаниях:
Международной научной конференции «Современная металлургия начала нового тысячелетия» (г. Липецк, 2006г.); Международной научно-практической конференции «Образование, наука, производство и управление» (г. Старый Оскол, 2006г.); Региональной научно-практической конференции «Молодые ученые - науке и производству» (г. Старый Оскол, 2006г.); Международной научно-практической конференции «Образование, наука, производство и управление» (г. Старый Оскол, 2007г.); Региональной научно-технической конференции «Научно-техническая конференция ОАО «ОЭМК»» (г. Старый Оскол, 2007 г.); Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые -науке и производству» (г. Старый Оскол, 2008г.); Научно-практической конференции «Образование, наука, производство и управление» (г. Старый Оскол, 2008г.); научно-методических семинарах кафедры автоматики и промышленной электроники Старооскольского технологического института (филиала) ФГОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»» (СТИ НИТУ МИСиС) (2007 -2010).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 научных работах, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 131 наименований и 5 приложений. Основная часть работы изложена на 182 страницах машинописного текста, содержит 60 рисунков и 18 таблиц.
Похожие диссертации на Автоматизированная система управления технологическим процессом измельчения руды в мельницах мокрого самоизмельчения
