Автор: Ю.Д. Ариенков
Поставлена задача нормування показника сепарабельності вугілля в
межах існування області максимальних помилок процесу сепарації і
дано її рішення.
Если при построении модели учитывается основная задача, успех решения которой зависит от модели, то такую модель авторы работы [1] называют целеориентированной, и, кроме того, оптимальной, если с её помощью основная задача решается лучше, чем с любой другой из множества моделей. Однако целевое ориентирование моделей не сводится только к выбору наиболее подходящей функции, связывающей выходные параметры объекта в представительную оценку. Более того, чтобы накопить априорную информацию для формулировки такой функции, необходимо методом проб и ошибок выбрать рациональное множество входных и выходных параметров.
На технологических процессах такой перебор затруднён множеством часто даже не известных параметров и сложностью их измерения на основе специального опробования процессов и лабораторного исследования полученных образцов продуктов. Кроме того, чтобы выбирать в каком то смысле рациональное множество входных и выходных параметров из генеральной совокупности нужно иметь соответствующие критерии оценки рациональности этого множества.
В отличие от физического явления, технологический процесс предназначен для достижения определённой цели, и если эта цель не имеет точного (строгого математического и правильного экономико- технлогического) формулирования, то проблема описания такого процесса лежит в некорректности функции цели. На основе сформулированной функции цели должна разрабатываться функция отклика для модели изучаемого процесса. Если такая функция будет выбрана произвольно, то и результаты исследования процесса этой моделью будут интерпретированы произвольно, существенные для технологии взаимосвязи изучаемых параметров останутся нераскрытыми.
Цель технологии обогащения угля кажется весьма прозрачной – из рядового угля получить как можно больше кондиционного продукта. Однако, как найти предел, к которому следует привести процессы, и по какому алгоритму следует вести технологические процессы, чтобы достигнуть этого предела, теория и практика обогатительной технологии чёткого ответа не давали. Поэтому вопрос оценки обогатимости угля по характеристикам ситового и фракционного составов не терял своей привлекательности для исследователей вплоть до восьмидесятых годов прошлого столетия, когда множество предложенных и при этом несопоставимых критериев стало трудно обозримым без специальных методов анализа и синтеза целеориентирующих критериев. По данным учёных А.М. Коткина, М.Н. Ямпольского, К.Д. Геращенко, интенсивно занимавшихся этой проблемой, продолжительные исследования не привели к однозначным решениям [2].
Вместе с тем, новое направление в разработке таких критериев было положено работами [3, 4, 5], в которых решались вопросы компенсации влияния переменной зольности обогащаемого угля на оценочные свойства критерия.
Целеориентирующие критерии сепарабельности могут применяться в двух направлениях исследований: для определения близости фактического процесса к заданному оптимальному или для оценки его как оптимального.
Оценка селективности сепарации угля в многофакторном промышленном эксперименте основана на сопоставлении результатов промышленного исследования с однозначно определяемыми результатами лабораторного исследования (на том же угле, что и в промышленном эксперименте). Вычисляется оценка сепарабельности по формуле
где ?к и ?к – выход и зольность фактического, полученного на оцениваемом процессе, концентрата; ?х и ?х – выход и зольность фактических, полученных на оцениваемом процессе, отходов (хвостов); ?р - зольность заданной элементарной разделительной фракции, по которой в процессе должно происходить оптимальное разделение фракций; ?кл и ?кл – выход и зольность лабораторного концентрата при заданной зольности разделения ?р; ?хл и ?хл - выход и зольность лабораторных отходов (хвостов) при заданной зольности разделения ?р.
В работе [6] дан выбор идеальной нормы для критерия сепарабельности из условия равенства выходов лабораторного и идеального концентратов, а также одинаковой зольности разделения для сопоставляемых процессов при сохранении баланса золы в продуктах. Критерий селективности (1) также можно применить к распознаванию и оценке фактического режима сепарации. Для этого выходы лабораторных продуктов приравниваются к выходам продуктов фактического процесса и фактическая зольность элементарной разделительной фракции определяется по кривой ?(?к) для заданного значения фактического выхода продукта ?к. Тогда формула (1) упростится до вида
Однако, вскоре после публикации работы [5] было замечено, что значения показателя селективности обычно остаются выше 0,5 (или 50%), даже, если процесс расстроен весьма существенно. Это поставило под сомнение правильность определения нижней границы (нормирования) критерия селективности.
В работе [7] со ссылкой на другие источники утверждается, что нормирование имеет в значительной степени субъективный характер. По видимому, авторы указанной работы имели в виду опасность субъективности в выборе способа нормирования, с чем следует согласиться.
Понятно, что нижняя граница показателя селективности должна быть строго обоснована. Результаты последних исследований показывают, что в качестве такой границы следует принять распределение фракций концентрата как наихудшего продукта сепарации, т.е. такого концентрата, распределение фракций которого не отличается от распределения фракций исходного угля [8]. Описание критерия дано формулой (1).
Внесём в структуру критерия (1) изменения, вычитая из числителя и знаменателя раздельно для блоков оценки концентрата и хвостов наихудшие эффекты по концентрату и хвостам
Группируя подобные члены, в окончательном виде получим показатель “нормированной селективности” - показатель избирательности I,
Эта формула, как и (1), явно учитывает параметр разделения ? р и поэтому выполняет функцию целевого ориентирования процесса. Вместе с тем, благодаря учёту нижней границы области максимальных ошибок критерий I должен стать более чувствительным, чем (1), к изменению параметров и у верхней границы этой области, вблизи которой процесс сепарации становится наиболее избирательным.
Рассматриваем вопрос распознавания и оценки результатов эксперимента. Пусть выполняется условие корректности сопоставления промышленного и лабораторного экспериментов по выходу фактического и лабораторного концентрата
? кл =? к . (6)
Следовательно, должно выполняться такое же условие и для отходов фактических ? х и лабораторных ?хл, хл х ? =? . (7) Подстановка (6) и (7) в (5) даёт следующую формулу вычисления критерия:
Сравнение оценочных свойств критериев селективности (2) и избирательности (8) выполнено по результатам экспериментальных исследований.
Эксперимент сводился к опробованию исходного питания и продуктов конкретного процесса сепарации. По данным фракционного состава питания процесса с помощью ЭВМ строились кривые обогатимости
1. Олевский В. А. Конструкции, расчеты и эксплуатация дробилок. – М: ГНТИЛЧЦМ, 1958 – 459 с.
2.Клушанцев Б. В., Косарев А. И., Муйземнек Ю. А. Дробилки: Конструкция, расчет, особенности эксплуатации. – М: Машиностроение, 1990 – 320 с.
3.SolidWorks. Компьютерное моделирование в инженерной практике / Авторы: Алямовский А.А., Собачкин А.А., Одинцов Е.Б., Харитонович А.И., Пономарев Н.Б. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 800 с.