Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Моделирование технологических схем выемки калийных руд с закладкой

..pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
8.64 Mб
Скачать

преобразования грузопотоков горного предприятия, начиная с выемочных и кончая подъемными машинами.

Рассмотрим реализацию функционально-структурного метода с помощью потенциальных Т-преобразований грузопотока. На рис.

4.9показаны реализации комбайнового грузопотока (Лм(0,

грузопотока на выходе из самоходного вагона Ц*{1)

и конвейе­

ра I/ (I) - при функционировании технологического звена

”комбайн-самоходный вагон-конвейер”, для которого

 

и™{1) = ЦуШ;

 

=

(/*•"«);

 

и ™ и ) =

Ч у ... и).

(4.48)

Преобразуя соответствующим образом входящий грузопоток в исходящий, каждый оператор Т реализует как бы свои связи применительно к потенциальному входу системы. Например, гру­ зопоток 1ГуЦ) является результатом воздействия комплекса

прямых и обратных связей звена ”вагон-конвейер” на потен­ циальный комбайновый грузопоток II™(I).

Очевидно, что Т-преобразования обусловливают при фиксиро­ ванном базовом времени моделирования

X

(/*м(0с1( >

х

Ц*М)&1 >

X

и«лШ 1 >

(4.49)

т

V

т

"

т

V

 

Ь

 

 

Б

Б

 

 

В соответствии с разработанной формализацией комбайновый грузопоток представляет собой потенциальную выходную реали-

зацию взаимодействия добычного комбайна с массивом полезного ископаемого, которая характеризуется комплексом абсолютных расчетных параметров:

,,<1>

,<1>

*г(1>,

1/1°, V ( 1) ,

Эа),

 

1п

* п

 

 

 

 

 

 

 

где 1 / ^ - суммарный

грузопоток

за базовое

время; (***

сум-

^

 

 

( 1)

-

П

 

марное время поступления грузопотока; Кп

коэффициент по­

ступления грузопотока, равный отношению, суммарного времени

поступления грузопотока к ...базовому;

- максимальный

минутный грузопоток; Щ ’ - среднее

значение минутного

грузопотока; Щ»*. - среднее значение непрерывного минутного грузопотока; 0 й ' - параметр затухания неравномерности грузопотока при увеличении мерного интервала времени ре­ гистрации непрерывного грузопотока (индекс ”1” соответствует комбайновому грузопотоку).

В свою очередь, потенциальный комбайновый грузопоток яв­ ляется входным грузопотоком для самоходного вагона, который преобразует его в исходящий грузопоток, характеризующийся следующим комплексом расчетных параметров:

гг (2) Л2) *г(2), гг(2) жг(2) жт<2) Д2

где индекс ”2” соответствует грузопотоку самоходного вагона. Таким образом, Т-преобразование комбайнового грузопотока

в грузопоток самоходного вагона представляет собой смещение фазы реализации потока груза по оси времени на период, соот­ ветствующий длительности транспортирования, с одновременным "разрежением1* и перераспределением во времени. Смещение, "разрежение" и перераспределение реализации во времени, сос­ тавляющие сущность Т-преобразования, являются причиной ка­ чественного и количественного преобразования грузопотока как функции времени. Анализ и синтез горнотранспортного про­ цесса с помощью функциональных модулей Т-преобразований поз­ воляет объединить достоинства макро- и микромоделей, которые заключаются в корректном учете большого комплекса взаимоувя­ занных случайных и неслучайных факторов, прямых и обратных связей, характеризующих работу машин горного предприятия.

Кроме абсолютных параметров входящего и исходящего грузо­ потоков Т-преобразование характеризуется матрицей Ям коэффи­ циентов преобразования:

суммарного грузопотока

«*Е

п = г.ЦП

времени поступления

 

гг -

г„

<*„У .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< * ,л ’

 

 

максимального минутного грузопотока

 

 

Гг = г.И»

<01«их>

 

 

 

( ^ т * х > у

 

непрерывного среднего грузопотока

 

 

 

Га = г

и

 

 

<*/КV

 

 

 

 

затухания неравномерности грузопотока

 

 

 

 

Э,

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

ГЭ ■ Р к •

 

 

Таким образом, матрица примет вид:

 

 

М у ' у

« п ' у

< ^ « М „ ) |/

< ^ . и ) ц

(4.50)

л а

 

 

 

 

(«р)

 

 

 

Ш1И>К

 

I V

 

 

 

 

Коэффициенты

преобразования

и

характеризуют

 

 

 

"

п

степень “разрежения” грузопотока транспортной установкой.

Кроме того, гц

определяет пропускную

способность транспорт­

ной установки,

а г„ - ее цикличность.

Коэффициенты г..

и

 

а ;1

^тах

 

г^м устанавливают степень преобразования максимальной и

средней амплитуды грузопотока, а - степень изменения его

динамики. Практическая ценность приведенных параметров обоб­ щенной модели заключается в том, что коэффициенты преобразо­ вания могут использоваться для сравнительной оценки транс­ портных установок, а абсолютные параметры - для их выбора.

В соответствии с изложенным, функция оператора Т заклю­ чается в преобразовании грузопотока из одного промежуточного сечения в другое:

Т " п о ®

(4.51)

 

Под сечением горнотранспортной системы понимается услов­ ный ”срез“, описываемый параметрами грузопотока в соответст­ вующей произвольной точке системы. Горнотранспортная система

может иметь бесчисленное множество сечений. Поэтому в отли­ чие от произвольного сечения будем выделять расчетные сече­ ния, которые характеризуются параметрами грузопотока на сты­ ке двух установок. По параметрам грузопотока в расчетном се­ чении производится выбор транспортной установки, для которой данный грузопоток входной. Совокупность расчетных сечений системы машин предопределяет соответствующие комплексы рас­ четных параметров грузопотока в целях выбора и расчета тран­ спортных средств. Применительно к транспортным системам гор­ ных предприятий функция технологического процесса транспор­ тирования заключается в преобразовании совокупности входных забойных грузопотоков {{Лм} в сечениях на выходе из добычных участков в исходящие потоки (поток) полезного ископаемого {/р1К в сечениях (сечении) на выходе из горного предприятия и описывается следующим образом:

Т2

( Ю -*• 1/гш или {1ЛИ}Т2 1/РШ,

<4,52)

Г»

 

 

где Т - интегральный оператор преобразования.

структурой гор­

Интегральный

оператор в соответствии со

нотранспортной системы, которая может быть расчленена на составляющие, идентифицируемые элементами и операциями выем­ ки и транспортирования,, включает в себя операторы Т- преобразований грузопотока отдельными элементами процесса и

операторы объединения грузопотоков Т

, т.е.

Т2 а {Т, Т°).

(4.53)

Для неразветвленной горнотранспортной цепочки (рис. 4.10) функция процесса выемки и транспортирования может быть пред­

ставлена в виде

 

Г[{'Г}] = Т1г/1Т2^2..^/Тм ...С/рШ.

(4.54)

Вершинами графа обозначены параметры грузопотока в рас­ четных сечениях, а дугами - переходы из одного состояния в другое, осуществляемые Т-преобразованиями.

Формализация горнотранспортного процесса (4.54) также мо­ жет быть представлена как объединение функций преобразований отдельных элементов системы

г

Л{Т}] « Л и Л и А... и Рр - V Гг (4.55)

* 1

Рис. 4.10. Граф Т-преобразований не­ разветвленной горнотранспортной системы

Рис 4.11. Граф Т-пре- дбразований разветвленной горнотранспортной системы

Уа

Ъ ипн

и9

Для сложной иерархической структуры разветвленной системы выемки и транспорта последовательность преобразования грузо­ потока в соответствии с их структурообразованием в системе представляется в виде ориентированного графа - дерева (рис. 4.11). Отношение 1]&Уа в виде дуги обозначает одновремен­ ность выполнения процесса" объединения и преобразования гру­ зопотока 11г с грузопотоком 1/ 4. Функция и структура техноло­ гического процесса может быть представлена как

 

Л<Т},

{Т0'}] = Т ^ Т г^ТзЦ Т^ т Т

 

 

Л5Т

 

зПв'ТдЦд’Тш^оТТ,

 

 

и пт м ^ Г а (ТиаТ1Мы...т^иг

(4.56)

Номер

у вершины .стрелки,

направленной вверх,

указывает ,

на какой

оператор Т

должен

быть направлен грузопоток и\

расположенный слева от стрелки, а номер у вершины стрелки,

направленной вниз,

- какой грузопоток поступает

на оператор

Т , расположенный справа от стрелки.

операторами

Выражение (4.56) может быть записано только

Т-преобразонаний,

отображающими последовательность соот-

Т , Т ^ ^ Т 3^ТЙГ7Т1Л у Г?оТ1,сгТ 1^ ' 1з<ГТ14...Тг

(4.57)

В общем случае результат функционирования системы выемоч­ ных и транспортных машин в виде итерированной функции будет иметь вид:

для неразветвленной системы (см. рис. 4.10)

и л м " " г = Р/ ШМ ’ Х? =

для разветвленной системы

(см.

рис. 4.11)

- Р{ =

=

Р^

, (Р^-.ЛРи(РпШ п, 1/б,

Х п)Х и)...)Х/2 ) ХН ) Х ^ Р {{Р/А (Р/ 2 (..Л Р и(Р и(Р ц(Р пШ ^Х ,) х

х РюШ9,Хю)Х и)Ха), РбШРгШь Х2>Л<1Ь, Х,)Хз)Х6,

 

Х 0)Хи)...)Хр. ^ Х р1)Х р .

(4.59)

Соотношения вида (4,54)

(4.59), характеризующие

струк­

туру и функцию анализируемой системы, представляют собой формализованные математические модели технологических про­ цессов функционирования ВТК. Таким образом, на любом уровне расчленения процесса каждому структурному элементу соот­ ветствует своя функция преобразования. Декомпозиция структу­ ры технологического процесса транспортирования на составные части приводит к соответствующей декомпозиции общей функции процесса на отдельные подфункции. Для реализации идентичных горнотранспортных функций могут быть созданы системы с раз­ личной структурой, обладающие, естественно, различными тех­ нико-экономическими характеристиками. Это обстоятельство приводит к многовариантности задач синтеза горнотранспортных систем в соответствии с заданной функцией.

В результате проведения функционально-структурного анали­ за процесса выемки и транспортирования формируется представ­ ление о сложной расчетно-целостной структуре и функции сис­ темы выемочных и транспортных машин.

Определять параметры транспортных средств необходимо в строгой последовательности в соответствии с направлением движения грузопотоков. Параметры транспортной установки за­ висят от комплекса показателей входного грузопотока 1/у в

месте загрузки. Теоретически любое сечение горнотранспортной системы характеризуется входящими грузопотоками, которые, согласно принципу транспортирования, должны удовлетворять тождествам:

б' б

/ и о т )

= /

<4.60)

Б

в основе которых лежат условия

^1/(0 <*> ^ @пО+1)(0,

^У(Й-2)<д ^ д (М )< д

(4.61)

и

 

 

 

 

 

 

 

{ V й * '< а , » » » '

 

 

 

'< 'и м > « Х К « е ,< т > « > -

« •“ >

вде (2п(0 и 0,(1)

 

соответственно

приемная

способность

и

производительность

транспортной установки; ГБ

базовый

пе­

риод времени.

 

 

 

 

 

 

В общем случае

 

 

 

 

 

 

2(0

 

С0П5( при I

Гр

(4.63)

 

при (

То

<

<

 

 

 

где Гр и Го - соответственно время работы и простоя транс­ портной установки.

В дальнейшем соотношения (4.60) будем называть условием согласования грузопотоков, которые предопределяют принцип транспортирования заданной добычи.

Значительная динамика подземных грузопотоков и ненадеж­ ность работы транспортных средств является причиной наруше­ ния неравенств (4.61) - (4.63), следствие чего - рассогласо­ вание грузопотоков, нарушающее принцип транспортирования и взывающее потери добычи. В целях устранения потерь добычи, которые могут возникнуть вследствие рассогласования парамет­ ров грузопотоков, в транспортные цепочки необходимо вводить

дополнительные средства - промежуточные емкости. С точки зрения функционально-структурного строения систем транспорта функции промежуточных бункеров - это дополнительные Т- преобразования грузопотоков, призванные сохранить их согла­

сование (рис.

4.12).

бункер

реализует

дополнительное

Очевидно,

промежуточный

Т-преобразование,

заключающееся в

 

 

 

^1Ш)

= ^ уи+и ’

^с/а+1)"

^ у(м у

(4.64)

Рис. 4.

12.

Дополнительное Т-преоб­

Промежуточный

разование

промежуточного

бункера как

элемента системы

машин

бункер

Частным случаем дополнительного Т-преобразования с по­ мощью бункера является случай, когда имеет место простой (1+1) -й транспортной установки: й пЦ+1)(0 = (2э(.+1)(*) = О»

Условие (4.61) сохраняется, чт'о обеспечивает принцип транс­ портирования.

Синтез ВТК с помощью Т- и Т -преобразований позволяет на этапе проектирования обеспечить потребный уровень функцио­ нальной надежности и эффективности -системы выемочных и транспортных систем.

4.6. ФОРМАЛИЗОВАННАЯ МОДЕЛЬ И АДЕКВАТНАЯ СТРУКТУРА ПРОЦЕССА

Комплект моделей Т-преобразований должен быть, в соот­ ветствии с методом функционально-структурного моделирования, построен по модульному принципу, при котором все элементы системы выемочных и транспортных машин описываются едино­ образно в виде предложенной стандартной математической схе­ мы. В качестве такой схемы используется ранее описанная ими­ тационная стохастическая модель достаточно общего вида, ох­ ватывающая как детерминированные, так и вероятностные объек­ ты, функционирующие в непрерывном и дискретном времени. Дос­ тоинство выбранной схемы - возможность проведения эффектив­ ного количественного и качественного воспроизведения моделей функционирования элементов системы, а также практически не­ ограниченная степень приближения модели к реальному объекту при соответствующем ее усложнении.

В отличие от математического программирования имитацион­ ное моделирование пока не располагает структурированными принципами построения моделей. В этом плане использование органиграмм моделируемых процессов позволяет эффективно фор­ мализовать и, соответственно, осуществлять алгоритмизацию функционирования элементов системы выемочных и транспортных машин на основе потенциальных Т-преобразований. Реализован­ ные модели формируют выходной грузопоток из Т-преобразования в соответствии с некоторым заданным алгоритмом, который учи­ тывает не только вероятностную природу функционирования ма­ шины, но и реально существующую динамику подземных грузопо­ токов.

Исходя из анализируемых технологических систем выемки транспортирования калийных рудников и угольных шахт установ­ лен набор базовых Т-преобразований грузопотока, реализующих горнотранспортный процесс. В табл. 4.13 приведены условные обозначения и операторы базовых Т-преобразований. Каждое Т- преобразование характеризуется соответствующим вектором входных параметров, определяющих количественный фактор раз­ работанных моделей-модулей:

Таблица 4.13.

Базовые Т-преобразования грузопотоков

п)ы

Составляющие

 

Вид

Услов­ Опера­

Код

элем ен т ы

схемы

Т~ореобрало­

ное

тор-

модуля

ч/п

добычи и

тран­

ваноя {преоб­

обозна­ преоб­

Г-преай-

 

спорт а

 

разующий ЭЛ.)

чение

разо­

р аъава-

 

 

вания

г ния

1

 

2

 

 

3

У

5

б

 

 

 

 

 

Комбайн

©

у-км

 

1

К

П

*'.

( входной

ГО

 

 

грузопоток)

 

 

г

 

 

 

 

Б ункер-

 

го

 

 

ии перееружатель

ЕЗу -

 

 

1Н] — ««

Самоходный

Т вг

за

3

и .—

вагон .

(автомобиль)

 

и„ Г . . . . . .

 

ь

 

 

б З и

\ \ ........

 

^

с з >

и и

Б

 

 

у,.

 

у и

7

 

 

Конвейер (ленточный

пластинчатый)

Конвейер скребковы й

Бункер - конвейер

Горный

б у н к е р - конвейер

V у-КЛ УО

Vт ке ф

;е те * Я) № ,52)

жуВКГ

БЗ

В

 

 

 

 

Бункер-

п

 

у . 03

60

• с Н Ы

Ь ^

вагон

 

 

 

С киповой

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

т ск

 

 

 

 

 

подъем

 

 

70

 

Ьф-“- (с бункером)

01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ленгочнь/й

 

 

/0

и*г

\ иу,

и и

конвейер(абъ-

©

у. КЛБ

40

еоикение

 

 

 

 

 

грузопотока)

 

 

 

 

 

 

 

 

Скребковый

 

 

 

//

и»,

и,‘

 

конвейер(ооз

 

у . кОБ

41

 

единение

 

 

—♦0.11.1.] П П 1

грузопотока)

©

 

 

 

 

 

 

 

 

Ленточный

 

 

 

гг

и^А иг>

 

конвейер и

у . К Л Б

42

 

объединение

 

 

Г

 

.............1

грузопотока

 

 

ш, « /

 

 

 

|

грузопотоков

(У:

 

 

Ч

 

_ ци

Б ункер-

 

 

 

 

13

 

конвейер и

 

Т * к*

&

 

 

объединение

 

 

-“Х

 

 

Горный бункер

 

у.егхз

 

1*

 

 

конвейер и .

 

БЗ

 

 

объединение

 

 

 

 

 

О^4,

грузопотоков

О т6

 

 

 

Объединение

01

 

грузопотоков

А™ =

/ХГКМ

А гм,.

(А 1 ,

А6"

-

<А?П,

а !",.

А®

-

(а ! , а !

X * *

=

 

\гКЛ

(АГ,| А2 ,

А 6* -

 

 

А6®-

(А?в,

хгбв

л г

X е *

-

<А?К,

х ? ..

•шг КМч ••Л. 16 />

..х !п>,

..А ?.),

...хГ),

..А^о),

..А & ,

На рис. 4.14 показана адекватная структура циклично­ поточного функционирования ВТК, соответствующая технологи­ ческой системе выемочных и транспортных машин, изображенной на рис. 4.1 Приведенная адекватная структура процесса лежит в основе конструирования операторной модели системы:

гр

КМ

гр бп гр В »р

КС | |

^

гр

КМ гр

бп гр в

4

грК

С Х ГЪ Я гг КМ

гр бп

гр

В

8 гр

КС <Г\2

4 X 8

* 1 9

1 10 1 11 4 1 12