CHALMERS ROCK PROCESSING SYSTEM
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
G. Asbjörnsson (2015) Dynamisk Simulering av Krossanläggningar
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
Introduktion Process Maskin Material
Introduktion Discrete Element Method (DEM) är numerisk metod för att beräkna rörelse och kollisioner av partiklar. J. Quist (2010-2017) Optimal Krossning - Malning
Introduktion Generate particles Detect contacts Increment timestep Calculate contact forces Hertz-Mindlin Update particle and geometry positions Add external forces J. Quist (2010-2017) Optimal Krossning - Malning
Materialmodellering Experiment Simulation J. Quist (2010-2017) Optimal Krossning - Malning
Materialmodellering Experiment Simulation J. Quist (2010-2017) Optimal Krossning - Malning
Maskinmodellering J. Quist (2010-2017) Optimal Krossning - Malning
Maskinmodellering Level in crusher [-] Relation between occupied volume and level 1 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 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
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
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
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
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
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-002 406-FE005 406-FE006 PID - + r APC 406-FE003 r + - PID 406-FE004 406-CV002 Oversize 10-55 mm 406-SC001 406-SC002 Oversize 10-55 mm + - PID 406-FE001 406-FE002 PID 406-WT416 Undersize -10 mm Undersize -10 mm 406-CV001 406-WT010B + r - 406-HPGR 406-WT402 406-CV005 406-CV006 406-WT433 406-CV007 407 SF-001 Sub circuit Output: 1100 tph M. Johansson (2017) Modellering och Styrning av Krossanläggningar
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
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
2000 Circuit production 1800 1600 1400 1200 Massflow, [TPH] 1000 800 600 400 200 MPC controlled PID controlled 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 time [s] 10 4 M. Johansson (2017) Modellering och Styrning av Krossanläggningar
Tack till alla sponsorer: MinBaS MinFo Ellen, Walter, and Lennart Hesselmans stiftelsen SBUF