REALTIDSOPTIMERING AV KROSSANLÄGGNINGAR

Erik Hulthén 4/5/2011 1

Syfte Mål Att köra anläggningen optimalt i varje ögonblick Att öka utbytet med 5 10% Sagrex (HC), Quenast, Belgien 4/5/2011 2

Idag: Operatören väljer börvärden Min vision: Operatören väljer önskade produkter Optimala inställningar ges av ett optimeringssystem Kräver återkoppling från processen 4/5/2011 3

INNEHÅLL! n 4/5/2011 Realtidsoptimering av krossanläggningar Erik Hulthén 4 CHALMERS ROCK PROCESSING RESEARCH

4/5/2011 5

Material bin Cone Crusher Screen Materialficka Ingående material Produkt (0-2 mm) Sikt Cirkulerande last Konkross 4/5/2011 Produkt (2-5 mm) 7

Vulcan Materials Reliance-anläggning i Los Angeles 4/5/2011 8

4/5/2011 9

Processparametrar varierar Råmaterial (storlek & kvalitet) Slitage på maskiner Kundkrav Flera maskinparametrar är justerbara under drift Fasta värden på dessa kan inte vara optimalt! 4/5/2011 10

Closed Side Setting (CSS) Eccentric speed Percentage passed (%) CSS Percentage passed (%) n Particle size (mm) Particle size (mm) 4/5/2011 11

Control Techniques Frekvensomformare ger möjlighet att justera varvtalet under drift Existerande spaltautomatik fokuserar på krossen Sandvik Metso 4/5/2011 12

4/5/2011 13

Vulcan Materials Reliance-anläggning i Los Angeles Traditionell bandvåg 4/5/2011 14

Q h h drop v P Massflödet kan beräknas genom: ( P P ) η m& = gh v v 2 gh sin( α) electrical idle tot 2 + + drop Validerad mot bandvåg i Kållered 2005 2006 Resultat under valideringsdag Medelfel under en timme 1.12 % Maxfel < 2.33% α Kostar 1/5 av en traditionell bandvåg 4/5/2011 15

NCC Roads, Glimmingen, Uddevalla Datainsamling är grunden till processtyrning Massflödesmätare ger produktflöden i realtid 4/5/2011 16

4/5/2011 17

Prestanda Processförändringar beror på: Slitage (systematiska) Naturliga variationer (systematiska & stokastiska) Krosstegets nettoflödet [tph] Andel färdig produkt [%] Krosskapacitet [tph] Ökat varvtal Minskad spalt 4/5/2011 18

Prestanda Minskad spalt 4/5/2011 19

4/5/2011 20

36 Hydrocone 4/5/2011 21

En algoritm som ger börvärden till spaltautomatiken testades Frequency Resultat: 3.5% bättre än ett fixt CSS (Krossen ofta begränsad av trycket) Performance (tph) 4/5/2011 22

Emerson frekvensomformare Screens HP 300 cone crusher Jehanders krossanläggning Ludden 4/5/2011 23

Emerson frekvensomformare Screens HP 300 cone crusher Jehanders krossanläggning Ludden 4/5/2011 24

300 Ökadproduktion Förlängd livslängd 250 Prestanda (tph) 200 150 100 Standardvarvtal Varierande varvtal Resultat (I): Mantlns livslängd ökade med 27% 50 Resultat (II): Krossens prestanda 4.2% bättre än orginalvarvtal 0 0 50 100 150 200 250 300 Mantellivslängd (h) Mantelns driftstid (h) 4/5/2011 25

Tertiärkross 10 effektbaserade bandvågar Frekvensomformare installerad på HP4 konkross Nytt användargränssnitt (HMI) Bayview Boulevard Sydney 4/5/2011 26

Tertiärkross 10 effektbaserade bandvågar Frekvensomformare installerad på HP4 konkross Nytt användargränssnitt (HMI) Bayview Boulevard Sydney 4/5/2011 27

350 Through crusher 11/16 Between screens Circ. Load 0/2 2/5 5/8 8/11 300 250 Flow (ton/h) 200 150 100 50 0 4/5/2011 28

Tar hänsyn både till CSS och varvtal. Enkel algoritm. Följ toppen av åsen! Prestanda [tph] Tid [s] (CSS ändras p.g.a. slitage) 4/5/2011 29 Varvtal [rpm]

Original Best fixed Speed [rpm] 0 10000 Time [s] (CSS changes due to wear) 4/5/2011 30 20000

2 parametrar Parametrar varieras i en cykel under en fas Cykeln flyttas när man går in i ny fas 90 körningar Speed change rate Phase 1 141 tph 117 tph 4 faser 133 tph 171 tph 133 tph? Start Speed 4/5/2011 31

2 par åsmodell, 262.5 tph FSM, 258.4 tph Bästa fasta varvtal, 245.5 tph +6.9% +5.3% +4.2% +18.5% +10.8% Originalvarvtal, 221.5 tph Dynamiskt varvtal med 2 variabel åsmodell: 6.9% mer produkt än optimalt fast varvtal Totalt 18.5% mer produkt EVOP: 20 30% skillnad i resultat inom varje fas EVOP kan öka processutbytet med cirka 15% Rätt riktning hittades av EVOP algoritmen 4/5/2011 32

4/5/2011 33

Det är möjligt att öka prestanta på krossanläggningar med återkoppling från processen, 3 5 % ökning har demonstrerats. 4/5/2011 34

En kostnadseffektiv bandvåg för processövervakning har utvecklats och demonstrerats h Q h drop v P α 4/5/2011 35

En signifikant ökning av prestandan på konkrossar kan åstadkommas med dynamiskt varvtalsval 4/5/2011 36

Med en tvåparametersmodell har en ökning med 6.9% demonstrerats 4/5/2011 37

En cellulär tillsåndsmaskin (FSM) är utmärkt för att välja varvtal på HP krossar En evolutionär operation (EVOP) approach kan användas för att välja börvärden i långsammare processer Speed change rate Phase 1 141 tph 117 tph 133 tph 171 tph 133 tph Start Speed 4/5/2011 38

Bildanalys Förbättrade modeller, tex. för automatisk algoritmträning Optimera en hel anläggning Undersöka prestandan under hela mantallivslängder Jehander s Kållered plant, Mölndal 4/5/2011 39

Tack till projektets sponsorer: MinFo Ellen, Walter, and Lennart Hesselmans stiftelse för vetenskaplig forskning SBUF MinBaS Norstone, Tau, Stavanger, Norge 4/5/2011 40