Интеллектуальная система управления процессом

флотации Float/2.0

Докладчик: Александр Владимирович Головин,генеральный директор ASK Labs

Структура он-лайн семинара

Цели и задачи флотации.

Описание Float/2.0.

Как Float/2.0 решает задачи флотации.

Результаты. Цифры. Обоснование.

Вопросы (можно задавать в чате).

Цели системы управления флотацией

Увеличение степени извлечения.

Выдерживание качества концентрата.

Повышение производительности.

Снижение себестоимости.

Задачи системы управления флотацией

Стабилизация уровня пульпы.

Стабилизация уровня пены.

Выбор реагентногорежима.

Описание решения Float/2.0

Решение Float/2.0, внедряемое на производстве – это программное обеспечение, интегрируемое в существующую на предприятии базовую АСУТП. По необходимости внедрение решения Float/2.0 может сопровождаться внедрением или модернизацией базовой АСУТП.

Прогноз хода процесса флотации

Задача базовой АСУТП, реализованных с помощью PID-контроллеров, —вовремя среагировать на изменения и внести соответствующее управляющие воздействие. Но гораздо лучше, если система управления технологическим процессом сможет предсказать отклонения от оптимального режима и вовремя внести управляющее воздействие для того, чтобы не допустить ненужных отклонений.

Математическая модель процесса флотации

Сердцем Float/2.0 является математическая модель процесса флотации, разрабатываемая индивидуально для вашего предприятия и учитывающая все особенности процесса флотации на вашем предприятии, физические и химические особенности протекания процесса.

Параметры технологического процесса

Оптимизация и стабилизация техпроцесса

Задача системы управления Float/2.0 объединить все стадии и сегменты, управлять флотацией как единым процессом.

Выбор стратегии бизнеса

• Максимальная степень извлечения при сохранении качества концентрата

• Улучшение качества концентрата при стабильной степени извлечения

• Максимальная производительность

• Минимальные расходы

Задача Проблема Решение Результат

Уровни заполнения разных флотомашинтесно взаимосвязаны, нарушения в режиме одной флотомашиныраспространяются далее по цепочке. Наблюдается эффект нарастания колебаний в последующих флотационных машинах.

Контролировать уровень пульпы на локальном уровне невозможно, поскольку локальный контроллер ничего «не знает» об уровне в других флотомашинах.

Использование многопараметрических контроллеров и математической модели позволяет учитывать уровень во всех флотомашинах, прогнозировать распространение нарушений и с упреждением запускать управляющее воздействие.

Внедрение системы управления на производствах, занимающихся переработкой различных типов руд, уменьшает отклонения в качестве концентрата на 10-20%.

Стабилизация уровня пульпы во флотомашинах

Задача Проблема Решение Результат

Стабилизация потока пены

Поток пены зависит от нескольких параметров —скорости аэрации, уровня пульпы и количества реагента. При управлении уровнем пены приходится учитывать несколько переменных и задержки по времени.

Использование многомерных контроллеров и математической модели позволяет устанавливать сложные зависимости между многими переменными, и при изменении одного параметра получать численные значения для других.

В результате внедрения системы управления удается добиться стабилизации уровня пены с точностью ±5 мм.

Стабилизация уровня пены

Задача Проблема Решение Результат

Из-за тесной связи между качеством концентрата и степенью извлечения с экономической точки зрения лучшим режимом будет тот, который находит компромисс между этими переменными.

ПИД-контроллер, на котором основаны решения базовой АСУТП, способен в автоматическом режиме поддерживать нужное значение параметра, но он не способен вычислить оптимальный уровень этого параметра. Уровень задает оператор, полагаясь на свой опыт и интуицию.

Математические модели позволяют выявлять сложные зависимости между степенью извлечения/качеством и параметрами, на них влияющими. Использование этой модели и многопараметрических контроллеров позволяет оптимизировать процесс флотации по степени извлечения при стабилизации качества концентрата.

За счет внедрения системы управления удается повысить извлечение полезного вещества на 0,5-2,5%.

Поддержка оптимального режима

Отличия Float/2.0 от базовой АСУТП

Продемонстрируем, как различается решение задач во Float/2.0 и базовой АСУТП. Рассмотрим задачи автоматизации управления на простых примерах, сравнивать результаты управления будем на графиках, построенных с помощью компьютерного симулятора.

Классическая модель управления процессом

Рассмотрим отличия на простом примере. Нам надо регулировать температуру воды в смесителе с помощью крана горячей воды. Задача, с которой отлично справляется базовая АСУТП.

Классическая модель. Управляют уровнем пульпы во флотомашине, измеряют уровень. Как видно из графика Float/2.0 выводит на уставку гораздо быстрее и практически идеально следует уставке. То есть даже в таком простом варианте Float/2.0 справляется лучше.

Классическая модель управления процессом

Управление с учетом временных задержек

Усложним задачу. Будем регулировать воду не в смесителе, а в душе. За счет длины шланга появляется задержка по времени.

В процессе флотации этот пример соответствует задержке по времени от поступления пульпы в первую флотомашину до выхода ее в концентрате.

Добавляем в модель задержки по времени между управляющим воздействием и измерением результатов воздействия. У ПИД-контроллера наблюдаются затухающие колебания, у Float/2.0 — нет.

Управление с учетом временных задержек

Снова модель с временными задержками. ПИД-контроллернастроен консервативно – медленная сходимость, Float/2.0 быстрее выходит на уставку.

Управление с учетом временных задержек

Взаимное влияние параметров процесса

Добавим в наш пример соседа, который так же включил воду, что требует от нас вновь корректировать поток горячей воды.

В процессе флотации примером взаимного влияния параметров техпроцесса друг на друга может быть влияние уровня пульпы на то, сколько пены будет сниматься.

Учет в управлении непостоянства свойств руды

Неравномерный нагрев горячей воды так же влияет на процесс регулирования температуры воды в смесителе.

Аналогией в процессе флотации может быть непостоянство свойств руды.

В модель добавляем шум, который может быть вызван погрешностями в измерении или непостоянным уровнем полезного вещества в хвостах. Float/2.0 справляется значительно лучше – величина отклонения значительно меньше.

Учет в управлении непостоянства свойств руды

Управление несколькими параметрами

Еще один вариант управления, где Float/2.0 выигрывает перед базовой АСУТП — управление сразу двумя параметрами. Т. е. мы хотим управлять не только температурой воды, но и ее потоком, для это «крутим» краны как с горячей, так и с холодной водой.

За счет чего образуется дополнительный доход

Повышение качества концентрата

Увеличение степени извлечения

Устранение влияния «человеческого фактора»

Минимизация расхода реагентов

Сокращение времени на перенастройку технологического режима при изменении сырья

Доход

Дополнительный доход

2 545 000 $/год

ЧТО ЗНАЧАТ ЭТИ ЦИФРЫ?

Рассчитаем дополнительную прибыль предприятия, занимающегося обогащением меди. В год предприятие производит 14 000 т. меди при степени извлечения 66,57%. При увлечении степени извлечения на 1,21% предприятие получит дополнительно 254,5 тонн меди. При прогнозируемой цене меди в 2011 году на уровне 10 000 долларов за тонну, дополнительный доход составит 2 545 000$.

Дополнительныйдоход

Увеличение степени извлечения

Минимизация расхода реагента

Снижение потребления реагентов – это прямая экономия на затратах, а также снижение вредных выбросов в окружающую среду. Предприятие больше не рискует получить штрафы за несоблюдение экологических норм.

За счет чего получаем доход:За счет стабилизации процесса флотации удается устранить технологический запас и оптимизировать расход реагента. В среднем при внедрении современных решений в области автоматизации флотации удается снизить потребление реагента на 10%.

Устранение влияния «человеческого фактора»

Как показывает анализ на большинстве предприятий, один из главных источников отклонений технологического процесса от оптимального режима — ошибки в действиях операторов. Использование Float/2.0 позволяет если не исключить совсем, то свести к минимуму «человеческий фактор» в управлении процессом флотации.

За счет чего получаем доход:• сокращение потерь из-за ошибок и

несвоевременных действий оператора;• системный подход по оптимизации режима

флотации;• снижение трудозатрат до 70%;• сокращение простоев оборудования;

Сокращение временина перенастройку технологического режима при изменении сырья

Можно настроить ПИД-регулятор либо так, чтобы была быстрая сходимость к заданному режиму, сопровождающаяся колебаниями, либо так, чтобы сходимость была медленной. И в том и в другом случае возникают потери.

За счет чего получаем доход:Система Float/2.0 рассчитывает не только оптимальный уровень параметров, но и необходимое значение управляющего воздействия. Благодаря этому происходит выход на технологический режим в короткое время. В среднем удается снизить время на смену технологического режима на 60%.

Базовые показатели:Срок внедрения —1…4 месяцаСрок окупаемости проектов — 3…12 месяцев

Базовые экономические показатели

Телефон : +7 495 988 20 24Сайт: http://www.ask.ru

Электронная почта: float@ask.ru

Вопросы и ответы

Описание решения Float/2.0

Спасибо за внимание!