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露天矿破碎站协同调速破碎技术研究与应用

刘煜  
【摘要】:针对露天矿破碎站配套设备运行负载状态波动起伏和给料破碎过程控制技术复杂,卡堵故障多发,人工操作强度大和精准度低,运行能耗损失高,效能不足等技术瓶颈,提出了露天矿破碎站给料破碎协同调速控制技术,该技术基于传感器装置监测破碎机和板式给料机负载状态,通过“双机”协同调速作用,可降低破碎机的卡堵率,同时提高破碎站的运行效果,减少破碎站运行的能耗损失,实现无人值守的功能,是一种高效、经济、稳定、先进的智能化给料破碎控制方法。本研究主要围绕露天矿破碎站工序给料破碎过程与“双机”协同调速策略展开研究,通过分析破碎站运行的状态特征和影响破碎站运行效果的主要因素,构建了破碎站运行效果影响因素评价指标体系;基于破碎站OEE模型对于各项指标的评价,提出了提高破碎性能率是实现破碎站运行效果稳定输出的关键,以此为基础通过分析多传感器监测变量和PID控制变量的耦合关系,采用协同调速控制的方法,提出了破碎站智能化控制框架,打破了优化破碎站运行效果的传统观念,对破碎机和板式给料机协同调速破碎规律的探索提供了崭新的思路;通过工况试验数据分析的方法研究了破碎站给料破碎过程模型,分析了给料破碎过程变量间变化的关系,建立了给料量、破碎量动态模型以及基于多变量耦合关系的负载状态模型和破碎效果影响因素模型。采用PROE和SOLIDWORK软件建立了物料颗粒及高精度板式给料机、破碎机虚拟模型。采用EDEM离散元仿真软件建立了入料粒度分布颗粒模型、物理性质以及给料破碎过程模拟仿真工厂等,并通过计算设定了物料颗粒和机械运动以及力学特征参数。通过给料破碎过程仿真输出的结果分析了不同入料特征多参数耦合协同调速破碎效果的变化规律,并以提出的给料量和出料量数学关系模型为基础,结合仿真数据,提出了多参数耦合协同调速破碎策略。从而为提升破碎站运行效果和抑制破碎站运行的能耗损失所采取的控制技术提供了重要的理论和应用基础。针对板式给料机给料和双齿辊破碎机破碎过程中破碎腔料位高度、电机电流、减速机油温等监测变量值波动的问题,为了有效控制破碎站的运行状态和运行效果处于稳定的区间,实现破碎机和板式给料机良好的协同破碎工作性能,避免过多发生“重载、过载”等现象,研究了利用模糊理论对破碎机负载状态进行划分和判定,并针对负载状态的准确识别问题构建了BP神经网络模型,进而依据确定的“双机”负载状态(如正常和低载等)采取相应的协同调速破碎控制策略。通过研究开发的破碎站智能化协同调速破碎技术及控制策略应用于宝日希勒露天煤矿原煤筛分破碎系统的实际生产过程,与以往人工手动控制方式相比,过粉率控制在3%以内,降低了约54%;破碎效率提升了25%,接近额定运行效率的83%;年卡堵故障次数由103次降低至35次,单次故障处理时间减少了52min,提升年运行时间100h;能耗输出费用节约65万元左右,人工费用节省40万元,备品备件及机具使用工程费用减少约100万元,节省费用总额约205万元。破碎站吨煤生产成本降低了0.2元/t,2套原煤破碎筛分生产系统年节省费用总额约480万元。实践结果表明破碎站智能化协同调速破碎控制技术的应用效果明显,优于人工手动操控方式,极大降低了破碎机“蓬料”、“卡堵”生产事故的发生;有效抑制了破碎站运行的能耗损失,生产效果得到明显改善,取得了巨大的经济效益。


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