Дипломная работа - Проектирование автоматизированной системы управления процессом измельчения сульфидной руды

Подождите немного. Документ загружается.

Министерство образования и науки Республики Казахстан

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. Д.М.Серикбаева

кафедра “Информационные системы”

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

НА ТЕМУ: ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ

СУЛЬФИДНОЙ РУДЫ.

ВЫПОЛНИЛ СТУДЕНТ ГРУППЫ 091340 __________ АНТРОПОВ Я.В.

РУКОВОДИТЕЛЬ ___________ УРКУМБАЕВ Е.Б.

КОНСУЛЬТАНТЫ ПО РАЗДЕЛАМ

«ЭКОЛОГИЧНОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТА»

___________ КОЧЕВОЙ Н.А.

«ОБОСНОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЕКТА»

___________ ТАТЬЯНКО Ю.А.

ДИПЛОМНУЮ РАБОТУ СТУДЕНТА НА _____ СТРАНИЦАХ

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ

ЗАВ. КАФЕДРОЙ _______________________ БАЛОВА Т.Г.

УСТЬ-КАМЕНОГОРСК

2006

АННОТАЦИЯ

Данная дипломная работа состоит из 4 разделов. В первом разделе

дипломной работы показан анализ технологии измельчения на

обогатительной фабрике, экспериментально-статистические методы

исследования процесса измельчения для выявления и анализа важнейших

факторов измельчения, оптимизация которых необходима для качественного

ведения процесса.

Во втором разделе представлено описание системы автоматизации

процесса измельчения, на основании стабилизации параметров, выявленных

в первом разделе, описано применяемое контроллерное оборудование, и

программное обеспечение для реализации системы автоматизации.

В третьем разделе приведён расчёт показателей экономической

эффективности внедрения системы автоматизации процесса измельчения.

В четвёртом разделе Результатом проекта являются тренды,

показывающие стабилизацию параметров процесса измельчения, а также

технико-экономическое обоснование автоматизированной системы.

Введение отражает актуальность проблемы, цель, задачи данного

дипломного проекта, а также методы, с помощью которых будут решены

поставленные задачи.

Заключение содержит результаты выполненной работы, выводы по

полученным данным.

Список использованной литературы состоит из перечня документов,

законов, стандартов, книг, которые были привлечены для исследования и

написания дипломного проекта.

Приложения содержат листинги программного продукта.

Содержание

Введение ……………………………………………………………………… 4

1 Анализ составляющих процесса измельчения на обогатительной

фабрике……....……..

…………………………………………………………. 5

1.1 Назначение процесса измельчения………………………………...... 5

1.2 Анализ факторов измельчения……..……………………………….….

1.3 Статистическое моделирование процесса

измельчения…………………………………………………………

………….

1.4 Корреляционно-регрессионный

анализ………………………………………………………………

…….

2 Система автоматизации процесса измельчения……..….……………… 17

2.1 Назначение и цель создания системы автоматизации……………... 17

2.2 Система управления циклом измельчения………………..………... 19

2.3 Система стабилизации параметров измельчения……………….…... 25

2.4 Контроллерное оборудование……………………..……..………….

2.5 Программное обеспечение…………………………………………..

3 Обоснование экономической эффективности системы автоматизации 40

3.1 Технико-экономическое обоснование внедрения системы

автоматизации процесса измельчения …………...………….

………….

3.2 Критерии качества комплекса программ……………………………..

3.3 Определение показателей экономической эффективности………..

3.4 Расчет показателей экономической эффективности внедрения

СА процесса измельчения…………………………………………..

4 Безопасность и экологичность проекта ……………………………….. 62

4.1 Организация требований к рабочей зоне производственного

помещения 62

4.2 Критерии уровня работы по охране труда и методика их расчета

Заключение …………………………………………………………………… 76

Список литературы……………………………………………………..…… 77

Приложение А………………………………………………………….…..….78

Приложение Б…………………………………………………………..……. 84

Приложение В………………………………………………………..………. 85

Приложение Г…………………………………………………………..……. 86

Приложение Д……………………………………………………………….. 87

Приложение Ж……………………………………………………………….. 89

Приложение К……………………………………………………………….. 91

Приложение Л……………………………………………………………….. 94

Приложение М……………………………………………………………….. 97

ВВЕДЕНИЕ

Существующие системы АСУТП обогатительных фабрик, созданные в

70-х годах, отличались применением современными для этого периода

времени средствами автоматизации. Эти системы достаточно динамично

развивались, модернизировались и во многом определяли высокие

технологические показатели обогатительной фабрики. Однако за последние

10 лет произошла деградация систем автоматизированного управления,

связанная с физическим износом средств автоматики из-за недостаточного

финансирования, и отсутствием единой политики в области АСУТП.

Внедрение локальных проектов на отдельных технологических процессах на

базе современных средств автоматизации в 2000–2003 годах не позволило

оптимизировать процесс обогащения в целом по обогатительной фабрике.

Формирование единой политики в области автоматизации,

необходимость увеличения извлечения металлов при постоянных объёмах

добычи руды, наличие современных средств автоматизации, позволяющих

достаточно просто организовать системы АСУТП, сделали возможным

выполнение перехода на качественно новый уровень производства без

остановки технологического процесса.

Цель внедрения системы автоматизации (СА) процесса измельчения

обогатительной фабрики горно-обогатительного комплекса – повышение

технологических показателей работы обогатительного передела. Увеличение

извлечения металлов, повышение качества выпускаемых фабрикой

концентратов, сокращение удельных затрат нормируемых материалов будет

достигнуто за счет эффективного компьютерного управления

технологическими процессами, использования современного парка

контрольной и измерительной техники.

Назначение дипломной работы - проектирование автоматизированной

системы управления процессом измельчения сульфидной руды. Объектом

проектирования является отделение измельчения обогатительной фабрики

горно-обогатительного комбината. Основной целью дипломной работы

является вывод о рациональности применения системы автоматизации для

оптимизации технологических параметров и стабильного управления

технологической линией, с анализом важнейших факторов и

закономерностей процесса измельчения.

Предлагаемые для реализации технические решения не только

позволят достичь стабильно высоких технологических показателей работы

фабрики, но и обеспечат качественно новый уровень управления,

основанный на современных информационных технологиях.

1 АНАЛИЗ СОСТАВЛЯЮЩИЙ ПРОЦЕССА ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ НА

ОБОГАТИТЕЛЬНОЙ ФАБРИКЕ

1.1 Назначение процесса измельчения

Измельчение относится к числу основных технологических процессов

обогатительных фабрик. Являясь весьма энергоёмким процессом,

формирующим конечные показатели процесса обогащения, измельчение

определяет технологические и технико-экономические показатели работы

фабрики. От показателей измельчения зависят результаты всей дальнейшей

переработки обогащаемого продукта, прежде всего такие, как

производительность фабрики, извлечение ценного компонента, содержание

его в концентрате, потери в хвостах. Поэтому важное значение приобретает

вопрос оптимальных режимов работы измельчительных агрегатов.

Задача измельчения руды как подготовительной операции состоит в

обеспечении наиболее полного раскрытия поверхности зерен извлекаемых

минералов. Основное технологическое оборудование процесса измельчения

составляют мельницы (шаровые и стержневые) и классифицирующие

аппараты (спиральные классификаторы и гидроциклоны). В зависимости от

конкретных условий переработки руды мельницы могут работать либо в

открытом цикле (без возврата песковой фракции в мельницу), либо в

замкнутом цикле с классификатором (с возвратом песков классификатора в

мельницу). Возможна также схема полузамкнутого цикла, когда в мельницу

возвращается только часть песковой фракции.

Так как на флотационных обогатительных фабриках преобладает

мокрое измельчение, среда (пульпа), в которой протекает технологический

процесс, является двухфазной.

Пульпой называется смесь минеральных частиц и воды, в которой

твёрдые частицы находятся во взвешенном состоянии и равномерно

распределены в объёме воды. Взвешивание минеральных частиц в воде

достигается перемешиванием пульпы или движением её с достаточной

скоростью. Чем крупнее частицы, тем легче пульпа расслаивается. Равно-

мерно перемешенная пульпа обладает многими свойствами жидкости более

тяжёлой, чем вода.

Состав пульпы характеризуется следующими показателями:

содержанием твёрдого в пульпе по массе, т.е. отношением массы твёрдого

вещества к массе всей пульпы, в которой заключается это количество

твёрдого; разжижением, т.е. отношением массы жидкого к массе твёрдого в

некотором количестве пульпы; плотностью пульпы при известной плотности

твёрдого.

Наличие жидкой фазы усложняет механизм явлений, происходящих

при измельчении, приводит к небходимости учёта гидростатических и

гидродинамических закономерностей.

Входные воздействия процесса измельчения включают расход руды и

воды в мельницу, гранулометрический состав и твёрдость руды. При работе

мельницы в замкнутом цикле с классификатором указанные выше параметры

дополняются циркулирующей нагрузкой и расходом воды в слив мельницы и

пески и пески классификатора. Последний параметр часто объединяют с

расходом воды в мельницу и рассматривают как единое входное воздействие:

общий расход воды в мельницу.

Показателями процесса измельчения обычно служат

гранулометрический состав и плотность продукта измельчения (при работе

мельницы в открытом цикле продуктом измельчения является слив

мельницы, а при работе в замкнутом цикле – слив классификатора),

производительность по материалу заданной крупности.

Объектом для автоматизации является отделение измельчения главного

корпуса №3, схема цепей и аппаратов цикла измельчения представлена на

рисунке 1.1.

в г и д р о ц и к л о н т и п а ” Д о б е р с е к ” ;

Рисунок 1.1 - Схема цепей и аппаратов цикла измельчения

Цикл измельчения на обогатительной фабрике представлен следующими

основными аппаратами:

 мельница МШР 2,7 х 3,6, производительностью – 35 тн /час;

 классификатор - 1КСН 2,5;

 отсадочная машина МОД-2М, 2 камеры производительностью

25 т/ч.

Рассмотрим технологию измельчения и классификации для выявления

существенных факторов разработки системы автоматизации.

1.2 Анализ важнейших факторов

Для управления процессом измельчения материала в шаровой

мельнице и подбора условий наивыгоднейшей её работы необходимо знать,

как протекает данный процесс во времени, т.е. знать его кинетику. [1]

Исходный материал, подлежащий измельчению, может состоять либо

исключительно из зерен крупного класса, либо из смеси крупного класса и

готового продукта.

Если при работе шаровой мельницы периодического действия будем

отбирать через определённые интервалы времени пробы измельченного

материала, определять в них массу крупного класса и результаты

представлять в виде графика, то получим кривые, изображающие

зависимость массы Q остатков крупного класса от продолжительности

измельчения t, в соответствии с рисунком 1.2. Эти графики показывают

закономерное уменьшение количества крупного класса в измельченном

материале и имеют общую для всех руд форму гиперболической кривой, что

указывает на существование устойчивой связи между количеством

недоизмельченного материала и временем измельчения. Вид кривых зависит

от свойств измельчаемого материала и условий измельчения.

2,5 5

Время измельчения, мин

Суммарный остаток крупного класса, %

7,5 12,5 15

20 30 35

100

Рисунок 1.2 - Зависимость массы крупного класса в разгрузке мельницы

от времени измельчения

Можно предположить, что скорость измельчения (скорость убывания

крупного класса) пропорциональна массе недоизмельчённого крупного

класса, находящегося в данный момент в мельнице. На основании такого

определения имеем зависимость



(1.1)

где Q – масса остатка крупного класса в момент t;

t – продолжительность измельчения;

k - постоянный коэффициент, зависящий от условий измельчения

Одним из важных управляющих воздействий, при помощи которого

может изменяться крупность продукта на выходе мельницы, является расход

воды в мельницу. Густая пульпа (с большим содержанием твёрдого)

проходит через мельницу медленнее, чем жидкая. Поэтому при малом

расходе воды руда дольше находится под ударным и истирающим

воздействием шаров, и готовый продукт получается более тонким. Наоборот,

при разжижении пульпы содержание мелких классов в разгрузке мельницы

начинает падать.

Рассмотрим работу шаровой мельницы в замкнутом цикле с

классификатором. Работа мельницы в замкнутом цикле характеризуется

отбором продукта назначенной крупности и возвращением крупного

продукта в ту же мельницу (циркулирующая нагрузка). Измельченный в

мельнице материал поступает на отсадочную машину, для более

эффективной работы классификатора. Отсадка – гравитационный процесс

разделения смеси минеральных частиц по плотности в разделяющей среде,

разрыхляемой действием вертикального пульсирующего потока воды.

Разделяющей средой в процессе отсадки служит постель материала на

решете отсадочной машины. Далее материал подаётся в классификацию

(механический классификатор), где делится на готовый мелкий продукт

(слив) и на крупный продукт (пески), возвращаемый как избыточное зерно в

мельницу для доизмельчения. Пески непрерывно циркулируют из

классификатора в мельницу и обратно и выходят из цикла только после

измельчения до требуемой крупности. Они проходят через мельницу

многократно и при установившемся режиме замкнутого цикла количество их

стабилизируется. Установившееся количество оборотных песков называется

циркулирующей нагрузкой, которая может выражается относительной

величиной С – отношением маccы песков к массе готового продукта

(твёрдого в сливе классификатора), равной массе исходного материала,

C 

; (1.2)

где С – отношение маccы песков к массе готового продукта;

S – масса оборотных песков;

Q - масса готового продукта.

Чем больше циркулирующая нагрузка, тем меньшую долю составляет в

ней готовый продукт при одной и той же эффективности классификации.

Одной из главных особенностей измельчительного агрегата является

экстремальная связь между производительностью мельницы по готовому

классу и циркуляционной нагрузкой, в соответствии с рисунком 1.3. [2]

где gг - производительность мельницы по готовому классу;

gц - циркуляционная нагрузка.

Рисунок 1.3 – Связь между производительностью и циркуляционной

нагрузкой.

Так как производительность мельницы прямо пропорциональна

содержанию в ней крупного класса, технологическое значение

циркулирующей нагрузки заключается в том , что она позволяет увеличить

содержание крупного продукта в мельнице.

При работе в замкнутом цикле производительность мельницы

повышается без дополнительной затраты энергии, что на первый взгляд

кажется необъяснимым. В действительности, при работе мельницы в

замкнутом цикле уменьшается переизмельчение материала, готовый продукт,

оставаясь кондиционным по размеру максимального предельного зерна, в

среднем получается крупнее, средний диаметр его увеличивается, а удельная

поверхность уменьшается.

Полезна только та часть циркулирующей нагрузки, которая

представлена крупным классом зерен, так как именно эти зерна подлежат

измельчению и дают вновь образованный готовый продукт. Добавка крупной

части циркулирующей нагрузки к исходному материалу увеличивает

количество комбинированной загрузки в мельницу, повышает скорость