Технічні науки / Металургія

Шаповаленко В.В., Пазюк М.Ю., Іванов В.І., Моісейко Ю.В.

Запорізька державна інженерна академія

 

ВИЗНАЧЕННЯ ГОЛОВНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЦЕСУ

ЗАВАНТАЖЕННЯ БУНКЕРІВ

 

На агломераційних фабриках сипкий матеріал, що містить залізо, завантажують до приймальних бункерів із подальшим вивантаженням його споживачам. Ділянки завантаження відрізняються кількістю, обсягом і розташуванням бункерів, а також кількістю та типом завантажувальних стрічкових конвеєрів.

У бункерах відбувається сегрегація матеріалу за крупиною, усереднювання й ущільнення, що впливає на показники процесу агломерації, а також якість одержаного матеріалу [1]. На зазначені процеси у робочому обсязі бункера діють шляхом змінювання ступеню його заповнення матеріалом, а також кількості матеріалу, що подається протягом одного завантаження. Для кожної ділянки завантаження експериментально визначають оптимальні мінімальний і максимальний рівень заповнення бункерів, що за реальних умов виробництва не завжди вдається забезпечити, оскільки часте переміщування масивних завантажувальних механізмів супроводжується додатковою витратою електроенергії та зношенням обладнання.

Найбільш складним в управлінні є процес з безперервним подаванням сипкого матеріалу на ділянку завантаження та його безперервним вивантаженням із бункерів.

Для оптимізації проведення зазначеного процесу здійснювали його моделювання із застосуванням ПЕОМ.

Приймали, що ділянка завантаження складається з послідовного ряду n бункерів, з яких безперервно вивантажують сипкий матеріал, а його завантаження здійснюють також безперервно та по черзі тільки до одного з бункерів.

Під час моделювання припускають:

- витрата сипкого матеріалу зі всіх бункерів є однаковою

                                           (1)

- загальне надходження сипкого матеріалу qн дорівнює його сумарній витраті на ділянці завантаження за всіма бункерами

                                                         (2)

Тоді з урахуванням співвідношень (1) і (2) рівняння для визначення кількості матеріалу Qi в i-му бункері можна записати

,                                       (3)

де  Qп,i – кількість сипкого матеріалу в i-му бункері на початковий момент часу;  j = 1...k – кількість завантажень сипкого матеріалу до і-го бункера за час tр,i;  tз,i tр,i – відповідно тривалість завантаження та розвантаження i-го бункера.

Для змінних параметрів у рівнянні (3) встановлено співвідношення

 .                                                    (4)

Тривалість повного вивантаження сипкого матеріалу з i-го бункера (без довантажень)  визначають за формулою:

 .                                                       (5)

Максимальна тривалість завантаження i-го бункера визначається значенням вільного робочого обсягу бункера за постійності надходження qп та витрати qв сипкого матеріалу:

,                                                  (6)

де  Qб – кількість матеріалу, яку можна завантажити до порожнього бункера.

Для процесу завантаження бункерів є обмеження ступеню їх заповнення сипким матеріалом:  бункер не повинен бути порожнім і його не можна переповнювати (під час переповнювання створюється аварійна ситуація). Зазвичай намагаються додержувати ступінь заповнення бункера у таких межах .

Процес завантаження ділянки бункерів характеризують також середньоарифметичні значення параметрів  і :

                                              (7)

,                                            (8)

де  tз,1...tз,m – тривалість завантаження окремих порцій матеріалу на ділянці бункерів;  m – кількість завантажень матеріалу за певний період часу на ділянці бункерів.

З розгляду рівнянь (1) -(8) випливає, що має місце залежність вигляду

 .                                                  (9)

Під час моделювання процесу завантаження бункерів сипким матеріалом встановлюють наступний головний принцип його управління:  для завантаження необхідно вибирати бункер з найменшим ступенем заповнення, а також не допускати спорожнення та переповнювання окремих бункерів.

Виходячи з цього, пропонується нижченаведений алгоритм моделювання даного процесу:

– вибирають чисельні значення параметрів (qв, n ) > 0;

– розраховують значення параметра qн;

– задають значення Q1, Q2...Qn, виходячи з вибраного значення , за довільним порядком із дотриманням нерівності ;

– вибирають бункер, для якого Qi = min і визначають максимальну тривалість його завантаження tз,i,max;

– з бункерів, що залишилися, вибирають також бункер, для якого Qі = min та визначають тривалість його повного розвантаження ;

– порівнюють значення t3i,max та  та вибирають найменше значення, яке і буде тривалістю завантаження i-го бункера, тобто

t3,i = t3i,max   за  t3i,max < tp,і

t3,i = tp,і     за  tp,і < t3i,max;

– виходячи із заданого значення t3,і, визначають кількість матеріалу в кожному бункері на момент закінчення завантаження i-го бункера за формулою ;

– набутого значення параметра t3,i відправляють до накопичувача інформації для обчислення значення параметра ;

– кількість значень параметра t3,i під час визначення значення  уточнюють протягом моделювання (орієнтовна кількість m = 50...100);

– після обчислення параметра  проводять завантаження матеріалу з новими початковими даними.

Таким чином, запропоновано новий підхід до моделювання та дослідження процесів завантаження бункерів, що дозволяє одержувати залежності між головними показниками процесу, які можна використовувати для проектування нових ділянок завантаження, а також для оптимального проведення процесу завантаження на ділянках, що діють.

Література:

1.     М.Пазюк М.Ю., Полещук А.А. Управление поточно-транспортными системами железорудных материалов. - Запорожье: ЗГИА, 1995. - 121 с.