Экспертно-оптимизационное управление процессами измельчения и флотации медно-молибденовых руд Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

© Л. Аэлгэрбат, Ж. Лхагва,

Г. Ааваиэрэн, 2002

УЛК 622.7

Л. Аэлгэрбат, Ж. Лхагва, Г. Лаваиэрэн

ЭКСПЕРТНО-ОПТИМИЗАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ И ФЛОТАЦИИ МЕАНО-МОЛИБАЕНОВЫХ РУА

Экспертная система - составная часть современной архитектуры системы управления. Основное преимущество экспертных систем - это разделение стратегии управления и программ, осуществляющих обычное текущее регулирование [1].

Стратегия управления хранится в экспертной базе знаний системы. Если требуются изменения в стратегии управления -происходит изменение базы знаний. Причем это происходить может двумя путями, а именно:

- путем изменения данных, правил и параметров модели процесса в базе знаний экспертной системы посредством технолога-оператора, если экспертная система имеет традиционную структуру ;

- автоматическим изменением данных, правил и параметров модели процесса в базе знаний (автоматический выбор образа управляемого объекта или процесса) в экспертной системе без участия человека, если структура экспертной системы является самообучающейся.

В обоих вариантах экспертная система для управления технологическим процессом позволяет системе автоматизированного управления распознать тип руды, поступающей на флотацию и быстро перенастроить параметры ведения технологического процесса [2].

Часть экспертной системы, осуществляющей стратегию

управления, называется двигателем логического вывода. При изменении стратегии управления, двигатель логического вывода становится ответственным за рационализацию связей между существующими правилами и процедурами в базе знаний и производимых изменениях. При этом

не требуется никаких изменений в самом двигателе логического вывода, что существенно отличает такие системы от методов обычного программирования, где за все рациональные связи отвечает программист, что может привести к ошибочному результату.

Стратегия управления, сконфигурированная в экспертной системе достаточна проста для понимания и внесения изменений, так как программируется на специальном лингвистическом синтаксисе. Это позволяет технологу без помощи программиста производить конфигурацию и реконфигурацию экспертной системы, исходя из технологических требований. Экспертные системы, выполненные как часть систем управления предприятия, используют ресурсы объектноориентированного программирования. Это объединяет качество обобщения, абстракции и классификации с экспертным управлением. База знаний экспертной системы будет адаптироваться с общей моделью управления предприятием.

Современные и перспективные производственные системы автоматизации по уровне и глубине воздействия на управляемые объекты и процессы распределяются на следующие иерархические классы (рис. 1).

Наиболее простым и распространенным видом управления производственным процессом является система стабилизационного управления. Она является основой для создания более высокого уровня - системы оптимального управления и входит в его состав. Стабилизирующее управление, базируясь на средствах КИПиА, вычислительной технике и программном обеспе-

чении, позволяет вести процесс согласно установленным заданиям.

Экспертная система оптимального управления дает возможность оптимизировать параметры ведения процесса с целью повышения производительности, качества продукции и снижения материальных и энергетических расходов. Система стабилизационного управления, экспертная система, моделирование процессов, оптимизирующие и адаптационные алгоритмы и экономические расчеты являются типичными компонентами супервизор-ной управляющей системы. Фундаментальное понятие суперви-зорного управления по глобальному оптимуму неразрывно связано с экономической эффективностью ведения основных технологических процессов. Как говорилось выше, современная супервизорная система управления позволяет без особых затрат на эксперименты быстро перенастроить технологический процесс путем автоматизированного распознавания типов руд, поступающих на флотацию.

Для обеспечения потребности стратегии управления технологическими процессами обогатительного предприятия вполне достаточно возможности среднего уровня системы, в котором одновременно реализованы статистическая, динамическая и адаптационная концепция управления процессов в реальном времени.

Обычно стратегия управления индивидуальными агрегатами производится в виде модулей. Если система обнаружит аварийную ситуацию, то принимаются меры по ослаблению его воздействий на оборудование или процесс и по ее ликвидации путем информирования оператора. После устранения аварийных ситуаций система автоматически переходит в режим оптимизации [3].

База знания в разработанной экспертной системе имеет модульную объектно-ориентированную структуру для каждого оборудования и в целом по технологическим переделам. Она имеет гибкую связь с объектноориентированной базой данных. База данных условно представ-

лена на подобласти статистических, динамических и логических данных. Объектно-ориентированные данные представлены как в цифровой, так и в графической форме.

Каждая стратегия состоит из экспертных правил, логических процедур и математических моделей, направленных на достижение цели управления.

На многих обогатительных предприятиях производительность цикла измельчения-

флотации являются основным показателем оптимизации его работы [3]. Прибыль предприятия имеет пропорциональную зависимость от производительности мельниц, следовательно ее ста-

раются максимизировать с учетом следующих факторов.

Структура разработанной стратегии модель-ориентирован-ной системы управления показана на рис. 2.

Основные компоненты структуры стратегии управления следующие:

I. Модель процесса выполняет функцию текущего расчета динамических характеристик процесса.

II. Блок расчета обеспечивает реально-временную оценку значений полученных моделью параметров измерения.

III. Экспертная система или оптимизатор определяет оптимальную уставку (задание) для контура регулирования.

Рис. 1. Структура перспективной производственной системы автоматического регулирования

IV. Экспертная система использует базу знания и соответственно изменяет задание на контур управления.

V. Контуры регулирования поддерживают задание, определенное экспертной системой.

Главной целью супервизорного управления измельчением является максимизация производительности при заданном грансоставе измельченной руды [4]. В разработанном проекте супервизорного управления мельницей принимается два этапа оптимизации.

Первый этап - статистическая оптимизация. В этом этапе главным образом определяют условия, при которых производительность цикла достигает максимального значения: содержание твердого, размер и количество шаров в мельнице и т.д..

Вторым этапом является динамическая оптимизация, в котором модель-основанная суперви-зорная (экспертная) система испытывается и внедряется. На втором этапе определяются самые лучшие оптимальные условия, полученные при статистической оптимизации. Выбранные таким образом оптимальные условия устанавливаются в модель-ориентированной экспертной системе.

Критерии для оптимального управления:

• по максимизации производительности по измельчению руд с учетом качества ведения процесса (выхода измельченной руды с заданным грансоставом);

• по снижению удельного расхода энергии на 1 т руды;

• по предотвращению перегруза мельниц само- и полусамо-измельчения.

Переменные процесса:

• мощность мельницы само и полусамоизмельчения; давление в подшипниках мельницы; циркуляционная нагрузка в тоннаже; состояние рудных питателей вкл.-выкл.; -шаровая загрузка; - крепость породы ( руды).

Управляемые переменные : регулирование питания мельницы; загрузка воды в мельницу; скорость вращения мельницы.

Давление в подшипниках мельни

Лриси31бСтрЕукжяемгмодеоа-йр«!еьтиро-ванной стратегии управления: ССУ -системы стабилизационного управления; 1,2 - контроль входных и выходных параметров процесса

Рис. 3. Схема интегрированной системы управления процессами измельчения и флотации: Ь - уровень пульпы во флотомашине ; р-0,08 - содержание класса -0,08 мм в питании флотации, %; в Си - содержание меди в концентрате, %; иСи - содержание меди в хвостах, %; Явсп-- расход вспенивате-ля, г/т ; Ясоб-- расход собирателя, г/т

электропривода мельницы растет в зависимости от роста подачи руды в мельницу, но мощность электропривода имеет критический максимум, после которого она начинает падать.

Увеличение подачи воды в мельницу ускоряет выход мелких фракций и приводит к снижению мощности и давления в подшипниках мельниц. Увеличение скорости вращения мельниц приведет в основном к росту коэффициента полезного действия до определенного предела, характерного для процесса измельчения твердых руд.

В то же время с целью максимизации производительности требуется некоторое снижение скорости вращения мельницы при измельчении мягких руд. Это позволит снизить износ футеровки мельниц и предотвращает переизмельчение мягких руд в мельнице.

Целью комбинированного управления процессами измельчения и флотации является обеспечение заданного флотофракционного состава в переделе измельчения и последующее максимальное извлечение металла во флотации [4]. Практика работы многих ОФ показывает, что лучшие показатели в основной флотации достигаются регулированием тонины помола в питании флотации, дозировки реагентов (собирателя, ненообразователя) и уровня пульпы во флотомаши-нах. Интегрированная схема разработанной системы управления процессами измельчения и флотации показана на рис. 3.

Главным критерием управления процессом измельчения является обеспечение заданного выхода готового класса крупно-

сти в сливе гидроциклона. Требуемое содержание крупности (Р-0,08) обеспечивается системой автоматического управления циклом измельчения.

Критерии управления:- максимизация выхода готового класса крупности или минимизация количества переизмельченного продукта в сливе классификаторов; -предотвращение переполнения и перегруза мельниц.

Переменные процесса: крупность фракции; - питание гидроциклонов; - мощность МШЦ.

Экспертная система управления флотацией должна обеспечивать максимальное извлечение металла при заданном качестве концентрата. Целью основной флотации является максимизация извлечения меди независимо от объема питания и качества руды.

Критерии управления:

максимизация извлечения меди при заданном качестве концентрата;

максимизация качества концентрата, если достигнуть плановое извлечение меди в концентрат;

минимизация расхода реагентов при достижении заданного уровня извлечения и обеспечения качества концентрата.

Переменные процесса: - результаты экспресс анализа питания и продуктов основной флотации;

извлечение меди; давление на входе в гидроциклон в схеме доизмельчения;

уровень пульпы во флотока-мерах;

уровень заполнения зумпфов; мощность (ток) электропривода насосов зумпфа;

плотность и грансостав в питании основной флотации; расход воздуха.

Управляемые параметры: толщина слоя пены во флото-камерах;

дозировка собирателей; подача воздуха; дозировка вспенивателя; расход воды в разгрузку. Описанные принципы и методы оптимизации технологического режима измельчения и коллективной флотации медно-молибденовых полиметаллических руд использованы в разработанной на ОФ "Эр-дэнэт" стратегии управления обогащением. Реализация стратегии управления создает основы для повышения технико-экономических показателей переработки руд на СП "Эрдэнэт" в условиях нестабильной экономической конъюнктуры и ухудшения качества руд.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Samscog P.O., Bjorkman J, Broussaud A. Cujot O. Model-based supervisory control at kiruna LKAB concentrators - Sweden // Proc. of the XIX Int. Mineral Processing Congress, San Francisco, 1995. - Littelton, Colorado, USA. - 1995. - V. 1. - p. 217-223.

Schena С, Zanin M. Development of a synthesizer for the design of flotation networks. // Proc. of the XIX international mineral processing congress, Germany, - 1997, p. 293-301.

Блатов H.A., Бондаренко В.П., Машевский Г.Н. Опти-маёьное управёение (флотационными операциями на обога-

тительной фабрике ГМК "Печенганикель"//Обогащение руд. - 1996. - №3. - с. 19-27.

Давааням С., Дэлгэрбат Л., Лхагва Ж., Мухин Д.В. Оптимальное управление флотационными операциями по статистико-технологическим моделям на обогатительной фабрике СП "Эрдэнет" // Обогащение руд, - 1988, - №3, - с. 41-46.

KOPOTKO OБ ABTOPAX

Дэлгэрбат Л, Лхагва Ж., Давацэрэн Г. - СМРГОП «ЭРДЭНЭТ.

© Л. Aэлгэp6aт, 2002

УАК 622.7

Л. Aэлгэpбaт

ИCCЛEAOBAHИE/ MOAEЛИPOBAHИE И OПTИMИЗAЦИD ПPOЦECCOB H3MEAb4EHHn И KOЛЛEKTИBHOЙ ФЛOTAЦИИ MEAHO-MOЛИБAEHOBЫX P"A

Развитие средств контрольно- новые возможности для создания

измерительной и вычисли- и внедрения эффективных сис-

тельной техники открывает тем автоматического регулиро-

вания основных технологических процессов при обогащении медно-молибденовых руд [1, 2]. Основной задачей научных исследований на современном этапе является получение адекватных физико-химических и статистических моделей процессов измельчения и флотации, а также выбор эффективной стратегии управления, включая разработку обоснованных критериев оптимизации [3, 4, 5].

Для циклов коллективной флотации предлагаемая поста-