О РАЗРАБОТКЕ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ФИЛЬТРАЦИИ ЖЕЛЕЗОРУДНОГО КОНЦЕНТРАТА

Аннотация: исследование посвящено разработке адаптивной системы автоматического управления процессом фильтрации, от протекания которого зависит производительность передела, качество и себестоимость выходного продукта процесса.

В настоящее время для фильтрации железорудного концентрата используются дисковые вакуум-фильтры, которые в большинстве случаев управляются персоналом вручную на основе результатов лабораторных анализов, проводимых с низкой частотой и большим запаздыванием. При этом, чтобы избежать превышения максимально допустимой влажности осадка, оператор поддерживает её с определенным запасом, намеренно снижая среднее значение частоты вращения дисков, что приводит к уменьшению производительности вакуум-фильтра. В результате, с учётом высоких затрат на энергоресурсы, расходуемые в процессе фильтрации, возрастает себестоимость концентрата и снижается его качество.

Основной целью данного исследования является повышение производительности дисковых вакуум-фильтров при условии поддержания влажности выходного продукта на необходимом по технологии уровне. При этом рост производительности должен привести к снижению удельных энергозатрат на процесс фильтрации, а стабилизация влажности – к повышению качества (стабильности характеристик) обезвоженного концентрата. 

Конечной целью проводимого в настоящее время исследования является разработка адаптивной системы управления процессом фильтрации железорудного концентрата на основе многопараметрического экстремально-нечёткого регулятора. В ходе исследования было установлено, что на входы данного регулятора целесообразно подавать суммарное удельное сопротивление осадка и фильтроткани (интегральный показатель, определяемый гранулометрическим составом концентрата и степенью загрязненности фильтроткани), а также степень приближения к экстремуму (максимуму) производительности фильтра.

Было установлено, что первый входной параметр регулятора можно косвенно оценить, исходя из среднего значения модуля скорости изменения положения задвижки, установленной на трубопроводе разрежения, за время переходного процесса после смены задания в контурах регулирования плотности пульпы питания фильтра или разрежения в зоне набора осадка, а второй – по разности текущей удельной производительности и удельной производительности на предыдущем шаге работы экстремального регулятора.

1. Сафонов, Д.Н. Управление процессом разделения технологических пульп медно-никелевого производства в современных фильтр-прессах [Текст]: дис. ... канд. тех. наук : 05.13.06 : защищена 02.07.12 / Сафонов Дмитрий Николаевич. ‒ СПб., 2012. ‒ 120 с.

2. Воловиков А. Ю. Экспериментальная установка для исследования процесса обезвоживания железорудного концентрата с использованием вакуумных дисковых фильтров // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2013. № 8. С. 300 ‒ 303.

3. О повышении эффективности работы дискового вакуум-фильтра [Текст] / Ю.И. Еременко [и др.] // Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производство: материалы Двенадцатой Всероссийской научно-практической конференции, с международным участием. – Старый Оскол: Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал), НИТУ «МИСиС», 2015. – Т. II. – С. 167 – 171.

4. Автоматизация процесса обезвоживания с использованием косвенных измерений на основе нейросетевой модели дискового вакуум-фильтра [Текст] / С.Ю. Халапян [и др.] // Современные сложные системы управления: материалы Двенадцатой международной научно-практической конференции. – Липецк: Липецкий государственный технический университет, 2017. – С. 220 – 224.

5. Халапян С.Ю., Анпилов А.О. Применение нейросетевых технологий для организации косвенных измерений в системе управления процессом обезвоживания железорудного концентрата // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2017. № 12. С. 195 ‒ 200.

6. Fang M.-C., Zhuo Y.-Z., Lee Z.-Y. The application of the self-tuning neural network PID controller on the ship roll reduction in random waves // Ocean Engineering. 2010. Vol. 37. No 7. P. 529 ‒ 538.

7. Serrano F., Caballero A., Yen K., Brezina T. Control of a Stewart platform with fuzzy logic and artificial neural network compensation // Recent Advances in Mechatronics. 2007. P. 156-160.

8. Гольберг, Ю.С. Обезвоживание концентратов черных металлов [Текст] / Ю.С. Гольберт, А.А. Гонтаренко. – М.: Недра. – 1986. – 182 с.

9. Гольберг, Ю.С. Процессы и оборудование для обезвоживания руд [Текст] / Ю.С. Гольберт, А.А. Гонтаренко, В.Т. Баришполец, Б.В. Гищук. – М.: Недра. – 1977. – 168 с.

10. Способ автоматического управления дисковым вакуум-фильтром [Текст]: а.с. 691156 СССР : М. Кл.2 B 01 D 37/04 / А.Я. Пацкан, А.А. Щелинский, Ю.П. Черник, А.И. Золотарев (СССР). ‒ № 2434376/23-26 ; заявл. 27.12.76 ; опубл. 15.10.79, Бюл. № 38. ‒ 3 с. : ил.

11. Способ управления процессом обезвоживания в вакуум-фильтрах [Текст]: а.с. 601029 СССР : М. Кл.2 B 01 D 37/04 / Ю.Г. Гончаров, П.С. Энгель, А.М. Рясной, Ю.М. Кайгородцев, А.А. Миллер, В.П. Подопригора, Д.И. Малюта, Б.Е. Халецкий (СССР). ‒ № 1885749/23-26 ; заявл. 19.02.73 ; опубл. 05.04.78, Бюл. № 13. ‒ 2 с. : ил.

12. Способ автоматического регулирования процесса фильтрации [Текст]: а.с. 381369 СССР : М. Кл. B 01d 37/04, G 05d 11/00 / Р.Х. Нураев, В.Н. Авилов (СССР). ‒ № 1365677/23-26 ; заявл. 15.09.69 ; опубл. 22.05.73, Бюл. № 22. ‒ 2 с. : ил.

13. Ширяева, Е.В. Процессы фильтрования суспензий и обезвоживания осадков на промышленных вакуум-фильтровальных установках непрерывного действия [Текст]: дис. ... канд. тех. наук : 05.17.08 : защищена 17.11.11 / Ширяева Елена Васильевна. ‒ М., 2011. ‒ 130 с.

14. Fan Y., Dong X., Li H. Dewatering effect of fine coal slurry and filter cake structure based on particle characteristics // Vacuum. 2015. Vol. 114. P. 54 ‒ 57.

15. Shao P., Darcovich K., McCracken T., Ordorica-Garcia G., Reith M., O’Leary S. Algae-dewatering using rotary drum vacuum filters: Process modeling, simulation and techno-economics // Chemical Engineering Journal. 2015. Vol. 268. P. 67 ‒ 75.

16. Huttunen M., Nygren L., Kinnarinen T., Häkkinen A., Lindh T., Ahola J., Karvonen V. Specific energy consumption of cake dewatering with vacuum filters // Minerals Engineering. 2017. Vol. 100. P. 144 ‒ 154.

17. Mamghaderi H., Gharabaghi M., Noaparast M. Optimization of role of physical parameters in the filtration processing with focus on the fluid flow from pore // Minerals Engineering. 2018. Vol. 122. P. 220 ‒ 226.

18. Пегат, А. Нечеткое моделирование и управление [Текст] / А. Пегат ; пер. с англ. А.Г. Подвесовского, Ю.В. Тюменцева под редакцией Ю.В. Тюменцева. – 2-е изд. (эл.), – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. – 2013. – 798 с.

19. Рутковский, Л. Методы и технологии искусственного интеллекта [Текст] / Л. Рутковский ; пер. с польск. И.Д. Рудинского. – М.: Горячая линия– Телеком. – 2010. – 520 с.

20. К вопросу повышения эффективности управления процессом обезвоживания [Текст] / Ю.И. Еременко [и др.] // XV Всероссийская научно-практическая конференция студентов и аспирантов. – Старый Оскол: Старооскольский технологический институт им. А.А. Угарова (филиал), НИТУ «МИСиС», 2018. – Т. II. – С. 8 – 10.