Формирование системы трубопроводного гидротранспорта горных предприятий на основе метода динамической оптимизации ее параметров

• Автор: Докукин, Вадим Петрович
• Шифр специальности: 05.05.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 280 с. : ил.

Введение ,
I. Анализ и синтез структуры объекта исследования
1.1. Характеристика объекта исследования
1.1.1. Схемы трубопроводного гидротранспорта
1.1.2. Характеристика условий эксплуатации
1.2. Методы оптимизации технических систем
1.2.1. Способы оптимизации технических систем
1.2.2. Методы определения оптимальных параметров
систем гидротранспорта
1.3. Методология исследования
1.4. Цель, задачи и методология исследования
1.5. Выводы
П. Формирование гидротранспортной системы
на основе системного подхода
2.1. Функциональный анализ систем трубопроводного гидротранспорта
2.1.1. Содержание функционального подхода
при построении модели
2.1.2. Функциональный состав гидротранспортной системы
2.1.3. Структурная модель гидротранспортной системы
2.2. Обоснование и выбор комплекса характерных параметров
2.3. Методика формирования структуры транспортной
системы
2.4. Выводы (

Ш. Построение математической модели функционирования гидротранспортной системы
3.1. Унифицированный модуль математической
модели системы
3.2. Модуль узла пулыгоподготовки
3.3. Модуль узла линейной части
3.3.1. Насосный агрегат

3.3.2. Напорный трубопровод
3.3.3. Обоснование методики гидравлического расчета
3.3.4.Исследование процессов изнашивания трубопроводов ® 3.4. Описание процессов в хвостохранилище
3.5. Математическая модель процесса функционирования гидротранспортной системы
3.6. Выводы
IV. Критериальная модель гидротранспортной системы
* 4.1. Обоснование комплекта критериев оптимальности .
4.1.1. Эволюционный критерий оценки эффективности ГТУ
4.1.2. Выбор критериев оценки эффективности ГТУ
4.2. Критериальная модель проектируемой установки
• 4.3. Критериальная модель эксплуатируемой
гидротранспортной установки
4.4. Выводы
У, V. Имитационная модель ГТУ
5.1. Система мониторинга гидротранспортных установок
5.1.1. Организация мониторинга
5.1.2. Контрольно-измерительный комплекс
5.2. Алгоритм оптимизации гидротранспортных установок
Ф 5.3. Оптимизация режимов работы ГТУ
обогатительной фабрики Удачнинского ГОК АК АЛРОСА
5.3.1. Особенности условий эксплуатации ГТУ
5.3.2. Экспериментальные исследования параметров ГТУ ОФ М12
5.3.3. Выбор методики гидравлического расчета ГТУ
5.3.4. Расчет оптимальных реэюимов эксплуатации ГТУ
5.4. Анализ результатов оптимизации режимов работы
Заключение
Литература
Приложения
I!*'

В настоящее время в России весьма актуальна проблема повышения эффективности процессов перевозки грузов и в конечном итоге -конкурентоспособности производимой продукции. В горной промышленности одним из наиболее перспективных способов транспортирования является трубопроводный гидротранспорт. Чаще всего он используется при транспортировании руды и угля, продуктов и отходов их обогащения, продуктов сгорания твердого топлива, строительных материалов и т.д. По оценкам специалистов [13,42 (I)] ежегодно в мире транспортируется по трубопроводам около 3 млрд. т сыпучих грузов, в том числе в нашей стране - около 1.0 млрд. т. Практика показывает, что гидротранспортные системы экономичны не менее, чем газо- и нефтепроводы. Экономически уже выгоден гидротранспорт при годовой производительности 100 тыс. т концентрата руд цветных металлов и железорудного концентрата - 1 млн. т. В Кузбассе и других промышленных районах экономически оправдан гидротранспорт рядового энергетического угля и угольного концентрата на десятки, сотни и даже тысячи километров (трубопровод Белово - ТЭЦ-5 г. Новосибирск).
Исследованиями отечественных и зарубежных специалистов доказана техническая возможность и экономическая целесообразность магистрального транспорта угля по трубопроводам. Углепроводы, по сравнению с железнодорожным транспортом, обладают рядом преимуществ: непрерывностью и равномерностью потока, постоянством (усреднением) качества доставляемого продукта, независимостью работы от условий погоды и отсутствием негативного влияния на окружающую среду и потерь продукта при транспортировании. Кроме того, они обладают значительной пропускной способностью при небольшом количестве обслуживающего персонала и высоким потенциалом автоматизации транспортных и погрузочно-разгрузочных операций.
основные уравнения, описывающие физические процессы в системе. Они дополняются неравенствами, которые определяют область допустимых значений независимых переменных, позволяют определить требования, накладываемые на верхние или нижние границы изменения характеристик функционирования системы, и установить лимиты имеющихся ресурсов.
Оптимизационные задачи можно 1шассифицировать как задачи минимизации вещественной функции Г(х) N - мерного векторного аргумента х = (хь х2 хп), компоненты которого удовлетворяют системе уравнений 1ц(х) = 0, набору неравенств §(х)>0, а также ограничены сверху и снизу х;в > х; > х;н Функция Г(х) называется целевой функцией, уравнения Ьк(х) = 0 — ограничениями в виде равенств, а неравенства §)(х)> 0 -ограничения в виде неравенств. При этом предполагается, что все используемые функции являются вещественными, а число ограничений конечно.
Оптимизационная задача в общем виде может быть представлена следующим способом:
минимизировать целевую функцию 1(х) при ограничениях Ьк(х) = 0, к=1, ...,К
§00 > о, ] = 1,
х?>Ъ>х?, 1 = 1, ..„И.
В таком виде оптимизационная модель называется задачей условной
оптимизации, а если ограничения не описаны - задачей безусловной
оптимизации. Задачи оптимизации можно классифицировать в
соответствии с видом функций {, 1ц, gj и размерностью вектора х. Задачи
без ограничений, в которых параметр х представляет собой одномерный
вектор, называются задачами с одной переменной. Задачи условной
оптимизации, в которых функции ограничений 1ц и gj являются
линейными, именуют задачами с линейными ограничениями. В них
целевые функции могут быть как линейными, так и нелинейными. Модели,
содержащие только линейные функции вектора непрерывных переменных