CHALMERS ROCK PROCESSING SYSTEM

Transkript

1 CHALMERS ROCK PROCESSING SYSTEM

2 Dynamisk Simulering av Krossanläggningar PHD GAUTI ASBJÖRNSSON Optimal Krossning - Malning PHD JOHANNES QUIST Modellering och Styrning av Krossanläggningar MSC MARCUS JOHANSSON Ellen, Walter och Lennart Hesselmans stiftelse MinBaS, Solna Stockholm - 14 December 2017 ROCK PROCESSING SYSTEMS

3 G. Asbjörnsson (2015) Dynamisk Simulering av Krossanläggningar

4 För maskiner och krossanläggningar är det vanligt att effekter uppstår som en konsekvens av transienta och diskreta händelser, dynamik som stör produktionen. Syfte Förstå hur olika enheter och krossanläggningar fungerar under olika förhållanden. Mål Utveckla modeller och metoder för analysering av beteende I krossanläggningar som kan användas för att förbättra och optimera processen. G. Asbjörnsson (2015) Dynamisk Simulering av Krossanläggningar

5 Introduktion Process Maskin Material

6 Introduktion Discrete Element Method (DEM) är numerisk metod för att beräkna rörelse och kollisioner av partiklar. J. Quist ( ) Optimal Krossning - Malning

7 Introduktion Generate particles Detect contacts Increment timestep Calculate contact forces Hertz-Mindlin Update particle and geometry positions Add external forces J. Quist ( ) Optimal Krossning - Malning

8 Materialmodellering Experiment Simulation J. Quist ( ) Optimal Krossning - Malning

9 Materialmodellering Experiment Simulation J. Quist ( ) Optimal Krossning - Malning

10 Maskinmodellering J. Quist ( ) Optimal Krossning - Malning

11 Maskinmodellering Level in crusher [-] Relation between occupied volume and level Relative material volume in crusher [-] f Feed S1 B1 ( 1 S 1 ) f p 1 S2 B2 ( 1 S 2 ) f p 2 p N 1 Sn Bn ( 1 S 2 ) f p N Product s b u,1 Breakage behaviour s b u,2 Breakage behaviour s b u, N Breakage behaviour dy τ + yt () = Kut p () dt 2 2 d yt () dyt () τ + 2 ξτ + yt () = Kut () 2 p dt dt Input u i (t) Process model Output y i (t) G. Asbjörnsson (2015) Dynamisk Simulering av Krossanläggningar

12 Processmodellering Material Source Conveyor Screen Conveyor Material Bin 1x1 Material Bin 1x1 Input Material Händelser PI Controller Conveyor Cone Crusher PI Controller Combine Conveyor 2-Streams Cone Crusher PI Controller Combine 2-Streams Conveyor Screen Output Prestanda - Massflöde - Partikelstorlek. - Energi - Conveyor Conveyor Material Sink Krossning & siktning Base Transport & fickor Styrning & sensorer G. Asbjörnsson (2015) Dynamisk Simulering av Krossanläggningar

13 Processmodellering Steady-state Dynamisk s System dynamics: Mass-balance: dxi () t dxi () t = fi( x1( t),..., xn( t), u1( t),..., um( t)) = 0 = fi( x1( t),..., xn( t), u1( t),..., um( t)) dt dt m1, out = (1 asr ) m t in min = m1, out + m2, out mt () = ( m m2, out = asrm i, in() t m j, out ()) t dt+ mt ( 0) in t0 Transport delay: yt () = ut () yt () = ut ( θ ) Control: N / A Basic and advanced algorithms G. Asbjörnsson (2015) Dynamisk Simulering av Krossanläggningar

14 Applikationer Processmodellering Forskning Control Development Operator Training Process Evaluation Applikationer Control Tuning Web-Based Scenarios Process Improvements Environmental Assessment Algorithm Development Operational Planning Industrial Training Process Optimization Process design G. Asbjörnsson (2015) Dynamisk Simulering av Krossanläggningar

15 Processmodellering u i,m (t) y i,m (t) Process target Supervisory Controller y sp (t) + - e(t) Regulatory Controller u i,p (t) Process model y i,p (t) M. Johansson (2017) Modellering och Styrning av Krossanläggningar

16 Processmodellering HPGR feed 0-45 Screened at 40/52 Sub circuit input: 1450 tph PID +ṟ 406 SF-001 r + - ratio PID 406 BN-001 APC r - + PID 406 BN FE FE006 PID - + r APC 406-FE003 r + - PID 406-FE CV002 Oversize mm 406-SC SC002 Oversize mm + - PID 406-FE FE002 PID 406-WT416 Undersize -10 mm Undersize -10 mm 406-CV WT010B + r HPGR 406-WT CV CV WT CV SF-001 Sub circuit Output: 1100 tph M. Johansson (2017) Modellering och Styrning av Krossanläggningar

17 Maskinmodellering r rolle r α S 2 B zone i α' mx = F + ( ρx ) + ( k x) F h roller M. Johansson (2017) Modellering och Styrning av Krossanläggningar

18 Processtyrning minimize (L C ) + (L C ) m 2 2 bin level 100/1 Level SP100/1 bin level 405/6 Level SP 405/6 product M. Johansson (2017) Modellering och Styrning av Krossanläggningar

19 2000 Circuit production Massflow, [TPH] MPC controlled PID controlled time [s] 10 4 M. Johansson (2017) Modellering och Styrning av Krossanläggningar

20 Tack till alla sponsorer: MinBaS MinFo Ellen, Walter, and Lennart Hesselmans stiftelsen SBUF