РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ ПРОЦЕССА ОТСАДКИ
2.1. Постановка задачи
Проведение сравнительных испытаний различных САУ ТП отсадки угля с целью оценки их технологической эффективности предполагает создание имитационной модели ТП отсадки [34 - 37]. Успешное решение задачи разработки динамической имитационной модели возможно при допущении компромисса, заключающегося в одновременном использовании разнообразных теорий, проверенных аппроксимаций и методик расчета, в частности, методики расчета качественно-количественных характеристик продуктов обогащения с использованием параметра плотности разделения. В этом случае создаются благоприятные предпосылки для компенсации априорной неопределенности, обусловленной нестационарностью и стохастическим характером процесса отсадки угля. Несомненное преимущество такого подхода заключается также в возможности использования многочисленных разрозненных экспериментальных данных и экспертных оценок, а также в гарантированном обеспечении уравнений материального и зольного балансов.
2.2. Статическая имитационная модель отсадочной машины
Структурная схема имитационной статической модели отсадочной машины.
Предлагается следующая структура имитационной статической модели отсадочной машины (рис. 2.1).
Структурная схема построена на принципе выполнения материального и зольного балансов между поступающим сырьем и продуктами обогащения по каждой из узких фракций.
Входными параметрами имитационного моделирования являются характеристики исходного угля (фракционный состав), нагрузка на отсадочную машину по исходному углю, а также значения основных параметров управления процессом отсадки - высота и разрыхленность отсадочной постели в породном и промпродуктовом отделениях.
Рис.2.1. Структурная схема имитационной статической модели ОМ
Последовательность вычислений параметров имитационной статической модели ОМ в соответствии с данной структурной схемой заключаются в следующем:
- ввод исходных данных (характеристик исходного угля, управлений);
- определение плотности разделения в породном отделении ОМ в зависимости от входных параметров;
- определение качественных (зольность) и количественных (выход, производительность) характеристик микста;
- определение качественных (зольность, засоренность посторонними фракциями) и количественных (выход, производительность) характеристик породы;
- определение плотности разделения в промпродуктовом отделении ОМ в зависимости от входных параметров;
- определение качественных (зольность) и количественных (выход, производительность) характеристик концентрата;
- определение качественных (зольность) и количественных (выход, производительность) характеристик промпродукта;
Расчет характеристик исходного угля. Определяющей информацией для определения арактеристик исходного угля являются сведения о фракционном и гранулометрическом составах исходного угля, а также о зависимости зольности исходного угля от его плотности [11, 14, 15, 56]. Эти зависимости могут быть представлены как в виде непрерывных функций, так и в дискретной (табличной) форме (рис. 2.2 а и рис. 2.2 б).
a) б)
Рис. 2.2. Зависимости ?U=f(?), AсU=f(?) в непрерывной (а)
и дискретной (б) форме
В случае непрерывных функций имеем:
где- выход определенной узкой фракции исходного угля плотностью ?;- зольность этой узкой фракции;- выход исходного угля с крупностью зерен s мм. Суммарный выход всех фракций должен быть равен 100%, т.е.
(2.1)
где?min - минимальная плотность исходного угля;?max- максимальная плотность исходного угля. При представлении данных в дискретной (табличной) форме интеграл заменяется суммой данных по отдельным узким фракциям [11, 56]. Используя исходные данные, по аналогичным формулам вычисляют зольность угля, поступающего в ОМ:
, (2.2)
Определение плотности разделения в породном отделении отсадочной машины. Экспериментальными исследованиями процесса отсадки, проведенными институтом УкрНИИУглеобогащение установлено, что между плотностью разделения угольной постели и основными параметрами процесса существует корреляционная зависимость [14-16, 57]. Корреляционная связь плотности разделения с параметрами процесса отсадки определялась путем обработки экспериментальных данных статистическими методами [58 -61]. Согласно этим данным зависимость плотности разделения от высоты и разрыхленности отсадочной постели, от нагрузки по исходному углю в породном отделении определяется по следующей формуле:
(2.3)где- составляющая , зависящая от высоты отсадочной постели в породном отделении:
- составляющая , зависящая от разрыхленности отсадочной постели в породном отделении:
- составляющая, учитывающая влияние величины нагрузки по исходному углю на плотность разделения:
- константы,
- текущее и номинальное значения нагрузки по исходному
углю
Определение характеристик породы и микста
Вычисление характеристик породы (выход ?п и зольность Aсп ) и микста (выход ?м и зольность Aсм) осуществляется аналогично определению характеристик исходного угля. Однако для породы рассматриваются значения функций в диапазоне значений плотности фракций [?п , ?max ], а для микста в диапазоне [?min , ?п].
Количество n узких фракций было принято равным n=8 с целью использования экспериментальных данных приведенных в отчетной документации [14, 15, 62].
Выход микста определяется следующим образом:
, (2.4)
Интерполируя величину выхода в диапазоне [?min , ?п] получим:
В соответствии с (2.4) зольность микста определяется как:
, (2.5)
где интерполированная величина зольности микста Aсм равна:
Выход и зольность породы в соответствии с уравнениями материального и зольного балансов, определяется зависимостями:
; (2.6)
. (2.7)
Производ