Моделирование методом дискретных элементов

25.03.2019


При проектировании или модернизации горнорудных или обрабатывающих предприятий необходимо подобрать обогатительное оборудование для эффективной работы в конкретных условиях, для этого нужно точно знать эффективность, производительность, а также другие технологические параметры устройства.

Узнать необходимые показатели горно-обогатительного оборудования, для конкретного предприятия, раньше можно было двумя способами:

  1. Применить дорогостоящую процедуру физического тестирования. Необходимо было строить экспериментальную модель в натуральную величину. Это достаточно затратно, причём, на моделе следовало бы поочередно устанавливать разные комплекты просеивающих поверхностей, каждому комплекту дать поработать на полную нагрузку при этом, определяя интересующие нас эффективность, производительность, а также другие технологические параметры устройства. По времени очень долго и по деньгам очень дорого.
  2. Обратиться в проектные институты, выполняющие ручной расчет по справочникам, которые зачастую дают очень обобщенные показания. Причём, даже в различных справочниках можно получить различные значения производительности. Вроде как одни и те же параметры берутся, закладываются, смотрятся по таблицам, выбираются значения, а результат оказывался разный. Это весьма нехорошо, ведь ошибка в расчётах может вылиться для предприятия в миллионные убытки.

Но в наши дни технологии не стоят на месте и сегодня наш завод предлагает эффективный способ решения этих задач — имитационное моделирование методом дискретных элементов (Discrete Element Method — DEM).


Моделирование поведения сыпучего материала


В семидесятых годах прошлого века был разработан данный метод, но реализовать его было очень сложно. С течением времени появились вычислительные машины, на которых подобное моделирование начали реализовывать, но это были большие, дорогие машины, на которых моделирование стоило очень дорого. После того как в работе стали применять многоядерные персональные компьютеры, позволяющие перевести данное программное обеспечение с больших вычислительных машин, образовалась возможность реализовать все задуманное в наши дни.


Одной из основных причин, по которой специалисты отдают предпочтение методу дискретных элементов — это высокий уровень точности просчётов, а также возможность проанализировать текущий технологический процесс.


Программа позволяет рассчитывать движение сыпучих материалов на различном оборудовании. Мы можем получить конкретные числовые значения:

  • масса материала, которая в данный момент находится на оборудовании
  • количество материала, которое движется на оборудовании

Это очень важно для определения типа просеивающих поверхностей грохотов. Необходимо определить, сколько материала находится на верхнем уровне, сколько материала опустилось вниз, сколько материала сдвинулось дальше.


Программа позволяет моделировать движение как жёстких, так и гибких частиц с широким диапазоном крупности, рассчитывать взаимодействие каждой частицы с элементами конструкции грохота и потоками жидкости, а через это — понимать, как в действительности работают отдельные узлы и система в целом.


Мы задаём параметры, которые нам необходимы для расчета поведения движения частиц на обогатительном оборудовании — гранулометрический состав, массу и плотность материала, а программа исходя из этого обсчитывает и показывает наглядно информацию для анализа поведения материала на обогатительном оборудовании.


Моделирование работы грохота


Программное обеспечение позволяет нам моделировать миллионы частиц практически любой формы и гранулометрического состава. Моделирование таких форм частиц, как, например, скруглённые многогранники и брикеты, сферические, фацетные и скругленные цилиндры обеспечат такое же поведение материала, как и в реальных производственных условиях.


Например, требуется вибрационный грохот — для него можем определить производительность с учётом его эффективности грохочения. Исходя уже из этого можем определить площадь сита, какая будет более достаточная или недостаточная, нужно будет увеличить площадь сита, или уменьшить. Мы приходим к тому, какое оборудование лучше предложить заказчику, тот или иной грохот.


При помощи программы возможно замоделировать и проанализировать поведение широкого спектра сыпучих материалов, что позволяет на выходе получить весь перечень требуемых параметров для заказа горно-обогатительного оборудования.


Например, стояла цепочка конвейеров, на которые подавалось достаточно большое количество материала, двигаясь с одного конвейера и пересыпаясь на другой. Возникла технологическая необходимость отбирать в месте пересыпа часть материала, для того, чтобы его использовать для другого назначения. Необходимо было запроектировать, какое-то отбирающее устройство в месте пересыпа, чтобы часть потока забрать, а часть потока двигалась дальше. В месте пересыпа установили колосниковые решётки, размер их, и расположение этих решёток были подобраны таким образом, что часть материала уходила на вновь установленный конвейер в заданном количестве.


Программное обеспечение помогает понять:

  • поведение потока частиц различных форм и размеров сыпучего материала
  • эффективность разделения сыпучего материала на вибрационном грохоте
  • количественные характеристики разделяемых потоков
  • действующие силы
  • износ просеивающих поверхностей
  • производительность оборудования в целом

Например, появилась задача спроектировать грохот лабораторный, который в принципе был нам известен по параметрам. Но встал такой вопрос: не будет ли разбрасывания самого материала во время разгрузки? После того, как начали моделировать, у нас на самом деле оказалось, что материал, двигаясь, выходя из самого грохота, разлетался в разные стороны. Была вероятность, что материал не попадёт в тару для сбора лабораторных проб. По результатам моделирования, дополнительно были спроектированы направляющие лотки, решив проблему разбрасывания материала.


Моделирование работы лабораторного грохота


Или допустим, заказчик планирует заказать какой-нибудь грохот небольшого типоразмера с производительностью, например, 200 т/час, а планирует грузить на данную машину грохочения 500 т/час. Получается, что слишком много материала для небольшого грохота, а вот с помощью данной программы как раз и можно увидеть наглядно, что оборудование будет перегружено, значит нужно применить другой типоразмер грохота.


Решение для моделирования на базе метода дискретных элементов позволяет более точно подобрать оборудование заказчику. И теперь специалисты и инженеры нашего завода готовы помочь с расчётом параметров обогатительного оборудования под ваши задачи.

Вернуться к списку новостей