球磨机磨矿系统多变量辨识建模的研究

技术应用 | 作者:admin 发布日期:2018-03-08 查看次数:57

核心提示:  钨在全球范围内被列为重要的战略金属,随着近几十年对钨的不断开采,我国钨矿资源消耗过快,贫矿比例大、难选矿石多,矿石的综合利用水平低,各企业相继提出提高钨矿资源的回收及加强矿山企业节能降耗主题。球磨

  钨在全球范围内被列为重要的战略金属,随着近几十年对钨的不断开采,我国钨矿资源消耗过快,贫矿比例大、难选矿石多,矿石的综合利用水平低,各企业相继提出提高钨矿资源的回收及加强矿山企业节能降耗主题。球磨机的磨矿作业在钨选矿工艺流程中是非常关键的环节,合理的磨矿细度是选别作业中获得高品位,高回收率钨精矿的重要因素,磨矿效率和能耗直接影响选矿厂选别技术指标,而矿石属性、磨机结构参数以及磨机转速率在磨矿生产过程中一般比较稳定,因此,合理选择和优化球磨机内部负荷参数,是提高球磨机磨矿效率和降低能耗的关键。

  目前,许多研究学者针对球磨机内部负荷检测及控制已开展了大量研究,如利用神经网络建立球磨机内部负荷与外部响应之间的关系模型以实时地预测球磨机的内部负荷参数,在球磨机软测量技术上提出支持向量机结合模糊控制实现球磨机优化运行,以及综合多种智能算法将专家控制、模糊控制与自寻优算法相结合对球磨机负荷进行控制,以上研究工作都取得较好预测与控制效果,但是它们并没有给出内部负荷与外部状态之间的数学模型。

  近几年,随着选矿控制技术的发展,有关科研部门将系统辨识技术应用到一些先进控制中,如国外学者提出了系统辨识软测量技术应用到选矿工业控制中。

  系统辨识作为以试验数据建立系统模型的方法,依据系统辨识的方法能对磨矿过程进行描述,可以获得比较理想的磨矿系统数学模型,有望用于磨矿过程的控制。

  在磨矿过程中控制好能耗,将有利于我们合理利用资源,降低能耗,为此,利用系统辨识的方法,探索球磨机内部负荷参数与能量消耗之间的内在联系,指导磨矿设备实现节能降耗,对降低能耗、节约能源具有非常重要的现实意义。

  1球磨机磨矿过程某选矿厂球磨机现场工况如所示。球磨机主要由进出料装置、主轴承部件、传动部件、转动部式⑶即系统动态过程的多输入多输出误差模型cf4卸陪泡哞知界inS件、减速部件和电动机等组成,球磨机主体是一个长形圆筒,筒体一端是给料入口,另一端是磨矿后的矿物和水混合物的出口,筒内装有直径大小不一的钢球,不同型号球磨机内壁衬上装有不同形状的锰钢衬板。球磨机在运行过程中,在离心力和摩擦力作用下,矿石和钢球由衬板提升到一定高度,然后在自身重力作用下沿抛物线下落。矿石主要受钢球冲击破碎,同时受钢球与钢球间、钢球与衬板间的挤压与研磨。

  球磨机现场工况球磨机系统是一个典型的多变量、强耦合、动态特性复杂的系统。球磨机是否控制在最优工作状态直接影响磨矿质量和球磨机工作效率。由前期大量磨矿试验分析可知,影响球磨机磨矿生产过程的因素比较多,如矿石属性、磨机结构参数、磨矿操作因素等,难以建立或推导出精确的数学模型。由于磨矿过程中磨机结构一旦确定,参数将不会改变,生产过程中磨机转速率也一般保持不变,而介质填充率、料球比、磨矿浓度是经常变化的,由此,可将介质填充率、料球比和磨矿浓度作为多输入参数,功率消耗作为输出参数。系统有较强的耦合性,当其中三个输入参数中任何一个变化都将引起输出参数变化,通过对上述参数的检测和最优调整就能实现球磨机磨矿系统工作在最佳工况。为提高效率,降低能耗,使球磨机运行的最佳工作状态,本文通过人工加入不同比例的矿料、钢球和水量,并检测球磨机的电机功率,应用多变量辨识方法建立介质充填率、料球比和磨矿浓度与对应功率消耗之间的球磨机数学模型。

  2球磨机系统辨识控制模型2.1系统辨识理论球磨机磨矿系统是一个复杂的多变量系统,笔者应用多变量系统辨识方法建立用于控制描述球磨机磨矿动态特性的数学模型。多变量系统可以看作是单输入单输出系统的直接推广和延伸。理想的输出系统中,由于外部环境和检测精度等因素使系统的输出有噪声存在。用u(k)、r(k)表示系统的输入向量与理想输出向量,~(k)表示系统噪声,(k)表示系统的实际输出向量,可以来描述实际的包含噪声的多变量过程。

  包含噪声的多变量过程多变量系统理想的输出响应可描述成:其中G为传递函数矩阵,也即多变量系统模型。

  因此,包含噪声的多变量过程可表示为:传递函数矩阵中,每个元素G((z)(i=1,2,r)都是z的有理真分式函数,并且G(的分母多项式是系统的特征方程,可用A(z)来表示,若G(Q的分子用Bi.(z)(i,=1,2,r)来表示,则G((z)可表示成:其中:(上接第72页)


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