Определение величины малоподвижного ядра мелющей загрузки

Для определения количественной характеристики малоподвижного ядра с по­мощью численного эксперимента были рассчитаны значения максимальных и средних скоростей шаров при различных значениях входных параметров и сопо­ставлены с визуальной картиной движения шаровой загрузки.

Рисунок 3.10 Схема к определению величины малоподвижного ядра

3.6. Методология планирования эксперимента и обоснование выбора

плана эксперимента

Процесс измельчения, протекающий в шаровой мельнице, относится к клас­су сложных систем, которые характеризуются большим числом взаимосвязанных параметров. В планировании эксперимента сам эксперимент рассматривается как

90 объект исследования и оптимизации. Здесь осуществляется оптимальное управ­ление ведением эксперимента - в зависимости от информации об изучаемой си­стеме осуществляется изменение стратегии исследования с выбором оптимальной стратегии для каждого данного этапа [51].

Выбор плана эксперимента определяется постановкой задачи исследования и особенностями объекта. Процесс исследования обычно разбивается на отдель­ные этапы. Информация, полученная после каждого этапа, определяет дальней­шую стратегию эксперимента.

В качестве исследуемых факторов при проведении лабораторных и численных экспериментов были приняты (рисунок 3.11):

- коэффициент заполнения мельницы мелющими телами, доли ед. (а₁);

- относительная частота вращения, доли ед. (а^);

- шаг выступов, град. (а₃);

- высота выступов, мм (х₄).

Рисунок 3.11 Схема корпуса мельницы для построения цифровой модели: D- внутренний диаметр мельницы, h- высота выступов, l- шаг выступов.

При проведении экспериментальных исследований процесса измельчения в шаровой барабанной мельнице с помощью численного моделирования в качестве

91 выходной характеристики был определен параметр, определяющий величину ма­лоподвижного ядра мелющей загрузки.

Для определения экономической эффективности процесса измельчения в ша­ровой барабанной мельнице при проведении лабораторных экспериментов приня­та мощность, потребляемая приводом мельницы.

Важным параметром, характеризующим эффективность процесса измельче­ния, является качество получаемого продукта (цемента). Для анализа его грану­лометрического состава в результате лабораторных исследований выбрана харак­теристика - остаток на сите №008.

Таким образом, функциями отклика, которые характеризуют процесс измель­чения в шаровой мельнице, были выбраны:

- параметр Ck,характеризующий величину малоподвижного ядра, %;

- мощность, потребляемая приводом P, Вт;

- остаток на сите R₀₀₈, %.

На основании результатов пробных постановочных экспериментов был вы­бран центральный композиционный ротатабельный план полного факторного эксперимента (ПФЭ ЦКРП 2⁴).

При планировании по схеме полного факторного эксперимента (ПФЭ) реали­зуются все возможные комбинации факторов на всех выбранных для исследова­ния уровнях [10].

При использовании ротатабельных планов второго порядка отпадает необхо­димость в постановке дополнительных параллельных опытов для оценки диспер­сии воспроизводимости [1, 10].

В соответствии с выбранным планом установлены следующие уровни варьи­рования факторов эксперимента: -1 - минимальный; 0 - средний; +1 - максималь­ный; -2, +2 - звездные (таблица3.2).

В ходе проведения экспериментов неизменными оставались:

- количество камер измельчения - 1;

- внутренний диаметр барабана мельницы D = 0,48 м;

- длина камеры измельчения L = 0,28 м;

- диаметр мелющих тел d_m = 30 мм;

- время работы мельницы ї_раб= 30 мин.

Количество материала, загружаемого в камеру мельницы для измельчения в ходе выполнения лабораторных экспериментов, составляло 21% от массы мелю­щих тел [14, 31, 42].

Остаток на сите №008 готового продукта был определен на порошковом рас­сеивателе (RP-5) [39].

Определение мощности, потребляемой приводом мельницы осуществлялось посредством подключения к частотному преобразователю с помощью программ­ногообеспечения SoMove Lite 1.10.0.1, которое позволяет задавать разнообразные функции для настройки подключенных устройств, такие как: конфигурирование параметров, наладка и обслуживание. Программа SoMove также позволяет подго­тавливать файлы конфигурации оборудования для работы в заданном режиме [154]. Контроль и мониторинг работы привода мельницы в ходе проведения экс­периментальных исследований осуществлялся при помощи данного программно­го решения.

Матрица планирования ПФЭ ЦКРП 2⁴представлена в таблице3.3.

Таблица 3.2 Исследуемые факторы и уровни варьирования ПФЭ ЦКРП 2⁴

92

На основании данных, полученных в ходе выполнения ПФЭ ЦКРП 2⁴ возмож­но построение регрессионной модели вида (3.3).

J ≠ і

где у - переменная состояния;

x_i, Xj- уровни варьирования факторов;

b_i- коэффициент при линейном эффекте взаимодействия;

b_ij- коэффициент при парном эффекте взаимодействия;

bii- коэффициент при квадратичном эффекте взаимодействия.

Таблица 3.3 Матрица планирования ПФЭ ЦКРП 2⁴

93

Значимость коэффициентов регрессии полученной математической модели определялась с помощью расчета критерия Стьюдента.

Методика проведения экспериментальных исследований обеспечивает высо­кую точность полученных данных и может быть принята за основу. Количество повторных экспериментов каждого из опытов принимаем равным трем.

Влияние систематических ошибок на функции отклика, вызванных различны­ми внешними условиями, было исключено при помощи случайной последова­тельности при постановке опытов (принцип рандомизации). По таблице случай­ных чисел была получена следующая последовательность опытов: 13, 20, 25, 3, 7, 4, 14, 19, 17, 9, 22, 15, 21, 2, 12, 5, 6, 16, 11, 23, 8, 10, 24, 18, 1 [1].

3.7.