Горные науки и технологии @gornye-nauki-tekhnologii
Статьи журнала - Горные науки и технологии
Все статьи: 1121
Статья научная
В статье рассмотрен новый подход к моделированию параметров динамических волновых воздействий на железистые кварциты с помощью программного пакеты конечно-элементного анализа, позволяющий одновременно рассматривать воздействие динамических полей различной физической природы на сложноструктурные массивы железистых кварцитов. Новый программный пакет позволяет решать геоэкологические, геодинамические задачи горного производства и последствия крупномасштабных взрывов на окружающую среду.
Бесплатно
Статья научная
Обеспечение обоснованного прогноза необходимых свойств интерметаллидов (ИМ), являющегося важным направлением науки и определенных отраслей промышленности, достигается научно-исследовательскими работами и постоянной генерацией знаний в этом направлении. Проводимые до сегодняшнего дня исследования по химии и физике ИМ развиваются эмпирически по простой причине - в связи со сложностью описания взаимосвязи между кристаллическим строением и химическими связями, а следовательно, и между всеми свойствами ИМ. Для ИМ в основном характерны металлический тип химической связи, а также специфические металлические свойства. В то же время среди ИМ имеются также солеобразные соединения с ионной связью, т.е. валентные соединения, образующиеся из элементов различной химической природы, представляющие собой стехиометрические соединения. Примером таких соединений являются соединения с промежуточным характером связи, т.е. ионно-металлической и ковалентно-металлической, а также с ковалентной (например, NaAu)...
Бесплатно
Статья научная
В нефтегазовой промышленности большую роль играют непрерывные технологические процессы, например, нефте- и газопереработка, которые чувствительны к многим внешним факторам. Такие процессы требуют реализации специальных процедур для остановки и повторного пуска. Для наладки технологического процесса необходимы очистка всей системы от непрореагировавших компонентов и их удаление. Забракованное сырьё зачастую сбрасывается на факел, что влечет за собой ощутимые экологические проблемы и значительный экономический ущерб. Важную роль в обеспечении непрерывных технологических процессов в нефтегазовой промышленности играют электротехнические системы (ЭТС), одним из ключевых элементов которых являются электродвигатели. Большую часть, не менее 80 %, используемых сегодня в промышленности электрических машин, составляют асинхронные двигатели (АД). Безаварийная их работа является одной из ключевых задач, что обеспечивает актуальность проектирования, моделирования и анализа действия систем релейных защит асинхронного двигателя, включая несимметричные режимы их работы. Эти режимы могут возникнуть при несимметричных схемах включения АД, несимметрии питающего напряжения, а также в результате каких-либо неисправностей в самой машине. Работа двигателя в таких условиях приведет к сокращению срока его службы, снижению мощности, износу и старению изоляции. В качестве исследуемого объекта выбран асинхронный электропривод циркуляционного компрессора блока гидроочистки бензина в комбинированной установке гидроочистки топлив, расположенного на Астраханском газоперерабатывающем заводе (АГПЗ). Для исследования работы и его защит авторы использовали моделирование в программе Matlab. В качестве основного теоретического метода выбран метод симметричных составляющих. Авторы разработали модель асинхронного электропривода циркуляционного компрессора; сформировали комплекс релейных защит (РЗ) и разработали модели следующих защит: «фильтр симметричных составляющих» (ФСС), максимальная токовая защита обратной последовательности «MTЗ Imax обр», защита от перегрузки. Продемонстрировано, что указанный комплекс релейной защиты полностью защищает двигатель от несимметричных режимов работы. Авторами было проведено исследование работы комплекса защит при различных несимметриях питающего напряжения, при различной загрузке двигателя, сделан вывод о работоспособности разработанной защиты, а также даны рекомендации по его технической реализации на производстве. Выполненная работа может быть положена в основу разработки и тестирования релейной защиты элементов всей электротехнической системы установки гидроочистки топлив на Астраханском ГПЗ.
Бесплатно
Моделирование избирательного дробления по трению
Статья научная
В статье представлено исследование процесса обогащение угля по трению. Для нахождения энергосиловых параметров процесса обогащения рассмотрена равновесие элементарной части зоны дробления горной породы.
Бесплатно
Моделирование кредитного рейтинга заемщиков на основе теории нечетких множеств
Статья научная
Проведенные исследования показали, что комплексное использование системы нечеткого логического вывода и сети Байеса в системах поддержки принятия решений способствует повышению скорости и точности принятия решения за счет автоматизации процесса обработки поступающей информации. На основании экспертного анализа разработана база знаний, учитывающая характер взаимосвязи входных характеристик с выходной и лежащая в основе нечеткой системы определения кредитоспособности банковских клиентов при принятии решений по выдаче кредита на покупку жилья. Предложена методика расчета коэффициентов, корректирующих область определения функций принадлежности нечетких множеств.
Бесплатно
Статья научная
В процессе работы значительной части современного механического оборудования возникают динамические нагрузки, приводящие к выходу из строя деталей, узлов и механизмов, в связи с чем снижаются его долговечность и эксплуатационная надежность. Разработана методика расчета конструктивно-технологических параметров муфты упругой пальцевой с эластичным элементом дискового типа с использованием метода планирования центрального композиционного ротатабельного униформ-планирования второго порядка и конечно-элементного метода расчета напряжений с применением системы автоматизированного проектирования. Обоснована аналитическая зависимость крутящего момента от диаметра окружности расположения центров пальцев (муфты) и ширины эластичного элемента с определенными физико-механическими свойствами, на основании которой получена формула суммарной ширины эластичного элемента дискового типа с учетом величины требуемого крутящего момента и определенного диаметра окружности расположения центров пальцев (муфты). В целях проверки полученной зависимости номинального момента проведено дополнительное исследование муфт с определенным диаметром окружности расположения центров пальцев (муфты) при различной суммарной ширине эластичного элемента. В результате проведенных исследований определено влияние конструктивных показателей на передаваемый крутящий момент муфты упругой пальцевой с эластичным элементом дискового типа. Предложен типоразмерный ряд муфт с определенными конструктивно-технологическими параметрами.
Бесплатно
Статья научная
Практика использования машин с исполнительными органами фрезерного типа показывает их недостаточную надежность, что приводит к ухудшению технико-экономических характеристик агрегатов. Причиной этого являются высокие динамические нагрузки в элементах конструкции, которые возникают в результате действия сил внешнего сопротивления на фрезе. Они имеют случайный, резко переменный характер, который вызван структурной неоднородностью торфяной залежи, ее случайными физико-механическими свойствами, наличием в ней древесных включений, а также периодическим взаимодействием ножей с залежью и многими другими факторами. При этом параметры реальной конструкции фрезы ввиду погрешностей изготовления и сборки отличаются от заданных при проектировании. Кроме того, в процессе эксплуатации происходят износ и необратимые деформации режущих элементов. Это приводит к тому, что ножи расположены с некоторым небольшим сдвигом на корпусе фрезы относительно «идеальной» схемы размещения. Цель статьи заключается в разработке модели момента сопротивления на фрезе при взаимодействии с торфяной залежью в процессе выполнения технологической операции, учитывающей влияние погрешности расстановки ножей на корпусе фрезы. Получены выражения для расчета спектральной плотности момента. Проанализированы его характерные особенности. Ошибки размещения режущих элементов на корпусе фрезы приводят к изменению величины и характера нагрузки, ее частотного состава. При этом появляются новые, дополнительные составляющие на частотах, кратных угловой скорости фрезы, обогащая спектр нагрузки, увеличивая ее дисперсию. Их величина определяется суммарным значением ошибок. В качестве примера дан анализ влияния погрешности расположения режущих элементов на спектральную плотность для исполнительного органа машины глубокого фрезерования типа МТП-42. Результаты исследования имеют практическую ценность и должны учитываться при расчете динамических нагрузок в элементах конструкции фрезерующих агрегатов при их проектировании, особенно если рабочие органы имеют большое количество резцов, используют малые подачи и когда собственные частоты элементов конструкции агрегата равны или кратны угловой скорости фрезы.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена термомеханическая модель для расчета напряжений в ЛПО. При определенных граничных и начальных условиях предусматривает- ся решение задачи термовлагопереноса. Общая деформация рассматривается состоящей из двух составляющих: от действия горного давления и внутрен- няя от морозного пучения или усадки. Зависимости от температуры механи- ческих (модуль Юнга, прочности на сжатие и растяжение, показатели ползу- чести) и кинетических (удельная теплоемкость, плотность и коэффициент те- плопроводности) характеристик берутся из литературных источников. Пред- ставлены примеры зависимостей, необходимых для построения алгоритма расчета. Приведен алгоритма расчета. 78 Article consider the thermo-mechanical model for calculating the stresses in the ground freezing body. Under certain boundary and initial conditions provides the solution of the termo-musture transfer problem.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается целесообразность разработки системы поддержки принятия решений по управлению транспортными потоками, позволяющей пользователю моделировать и анализировать транспортное движение. Особое внимание уделяется моделированию окружающей среды, как фактору влияющему на транспортное движение.
Бесплатно
Моделирование показателей качества изготовления лекарственных препаратов
Статья научная
В статье рассмотрено решение задачи «Моделирование показателей качества производства лекарственных препаратов». Описан технологический процесс производства лекарственного средства, изучены показатели качества данного лекарственного препарата и созданы их математические модели, которые возможно использовать в системе контроля качества на предприятии для прогнозирования и своевременного регулирования технологической цепочкой.
Бесплатно
Моделирование показателей процесса бурения и эффективности сооружения буровых скважин
Статья обзорная
Эффективное и экономически целесообразное сооружение буровых скважин является критически важной задачей для горнодобывающей отрасли, особенно при освоении месторождений с низким содержанием полезного компонента, где применяется геотехнологический способ разработки. Усложняющиеся горно-геологические условия, увеличение глубин залегания рудных тел, а также многофакторность процессов, протекающих в стволе скважины, предъявляют повышенные требования к точности управления параметрами бурения. Традиционные эмпирические подходы зачастую не позволяют в полной мере оптимизировать процесс, минимизировать риски осложнений и достичь максимальных технико-экономических показателей. В этой связи актуальным направлением является разработка и адаптация математических моделей, способных комплексно учитывать взаимовлияние механических, гидравлических и геологических факторов для прогнозирования и оптимизации режимов бурения. Данное исследование направлено на восполнение этого пробела путем создания инструмента для многокритериальной оценки и выбора оптимальных параметров сооружения геотехнологических скважин. Методологическую основу работы составил комплексный подход, включающий типизацию и категоризацию гидро-геолого-технических условий, статистический анализ массива геолого-технологической информации, а также математическое моделирование с решением задачи оптимизации. Исходные данные по параметрам бурения (осевая нагрузка на долото G, частотавращения ротора n, гидравлическая мощность привода Nд, фактическая скорость проходки Vм) были получены при эксплуатации бурового станка СБШ-160 на месторождении и представлены в виде интервально-вариационных рядов. Моделирование проводилось с использованием пакета прикладных программ Statistica и было сфокусировано на трех ключевых режимах бурения: оптимальном, рациональном и специальном, каждый из которых соответствует различным технологическим ограничениям и целям. В качестве целевой функции рассматривалась механическая скорость проходки, зависимая от указанных управляемых параметров. В результате проведенного моделирования были количественно определены и формализованы зависимости, описывающие процесс бурения для каждого режима. Для оптимального режима получена целевая функция с высоким коэффициентом детерминации: vм = 0,394 G0,76 n−0,7 Nд0,46, R2 = 0,857. Для рационального режима, действующего в условиях ограничений, установлена модель: vм = 0,033 G2,189 n−0,108 Nд−0,722, R² = 0,843. Для специального режима, применяемого в сложных геологических условиях (анизотропия, косослоистость), выведена множественная степенная зависимость с учетом соответствующих физико-механических ограничений для данного режима бурения vм = 1,52 G0,94 n0,21 Nд0,38, R² = 0,81. Кроме того, методом парного регрессионного анализа установлены конкретные логарифмические зависимости между ключевыми параметрами. Например, для оптимального режима выявлена связь осевой нагрузки и скорости вращения вида Go = 190,7 ln n − 570,2 (R² = 0,86), а также четкая зависимость скорости проходки от нагрузки: Vмо = 15,4 ln G − 58,6 (R² = 0,98). Точность моделей подтверждена сопоставлением расчетных и фактических скоростей проходки со средним квадратическим отклонением (СКО), не превышающим 9,42 %. Ключевые выводы исследования заключаются в следующем. Во-первых, разработанные модели предоставляют инструмент для интервального оценивания технологических параметров бурения, что является основой для создания систем реального времени для мониторинга и адаптивного управления процессом. Во-вторых, выявленные закономерности, в частности, для оптимального режима позволяют целенаправленно формировать сочетания параметров G, n, Nд, минимизирующие естественное искривление ствола скважины. В-третьих, практическое применение результатов позволяет обоснованно выбирать режимы бурения, что в конечном итоге способствует повышению совершенства скважины, обеспечению механической прочности призабойной зоны, увеличению межремонтного цикла оборудования и, как следствие, достижению наилучших технико-экономических показателей сооружения геотехнологических скважин в заданных условиях. Таким образом, работа вносит вклад в формализацию и оптимизацию процесса бурения, переводя его на качественно новый, математически обоснованный уровень.
Бесплатно
Моделирование потребляемой мощности шаровой мельницы
Статья научная
Рассмотрена возможность прогнозирования электропотребления для шаровой мельницы обогатительной фабрики при внедрении интеллектуальной системы прогнозирования. Составлена модель для определения потребляемой мощности электроприводом шаровой мельницы. Выполнено моделирование работы мельницы без нагрузки и при измельчении руды. Результаты моделирования подтверждены инструментальными замерами мощности электродвигателя при различных режимах работы мельницы. Предложенная модель определения потребляемой мощности шаровой мельницы позволяет произвести оценку эффективности потребления электрической энергии электроприводом мельницы и определить качественные показатели систем регулирования при внедрении интеллектуальной системы прогнозирования электропотребления на обогатительной фабрике, контролировать график нагрузки; прогнозировать производственные циклы и пиковые значения энергопотребления; перераспределять нагрузки и анализировать изменения режима работы мельницы.
Бесплатно
Моделирование процесса расширения при роликовом уплотнении
Статья научная
В статье представлено исследование процесса бокового уширения при роликовом уплотнении. Выделено пять характерных зон контакта. Для нахождения контактных давлений рабочего органа со смесью рассмотрено равновесие элементарного элемента бетонной смеси.
Бесплатно
Моделирование пуско-тормозных режимов ленточного конвейера
Статья научная
Разработан и описан алгоритм, управляющий тормозными устройствами на приводном и хвостовом барабанах конвейера, который обеспечивает останов конвейера без проскальзывания ленты на приводном барабане.
Бесплатно
Моделирование рабочего цикла карьерного экскаватора в MATLAB
Статья научная
В статье описывается структура модели одноковшового экскаватора в системе MATLAB, предназначенная для моделирования переходных процессов, происходящих в электромеханических системах карьерного экскаватора при выполнении им рабочего цикла.
Бесплатно
Моделирование раскрытия минералов при оценке промышленных запасов руд
Статья научная
В статье предложено решение задачи прогнозирования параметров эволюции раскрытия минеральных фаз при разрушении частиц руды путѐм численного математического эксперимента.
Бесплатно
Статья научная
Одной из перспективных технологий добычи нефти является циклический режим эксплуатации установок электроцентробежных погружных насосов (УЭЦН). Однако применение циклического режима при определенных параметрах УЭЦН, скважины и добываемой жидкости с высоким содержанием примесей, приводящих к заклиниванию насоса, может сопровождаться значительным сокращением наработки на отказ погружного электродвигателя (ПЭД). В связи с этим необходимо углубленное исследование сопряженных электромагнитных, электромеханических и тепловых процессов для утяжеленных условий частых пусков ПЭД. Цель работы – комплексное моделирование сопряженных энергетических процессов асинхронного ПЭД, позволяющее выбрать рациональные средства и алгоритмы управления пуском двигателя, проверить эффективность решений по корректировке компоновки погружной части установки и повысить надежность работы УЭЦН в циклических режимах. Предметом исследования являются сопряженные энергетические процессы ПЭД в системе УЭЦН. Моделирование выполнено с учетом параметров элементов системы электроснабжения, возможностей системы управления регулируемым электроприводом, а также тепловых процессов асинхронного ПЭД с учетом условий пуска, работы и охлаждения двигателя в скважине. Разработана комплексная модель, учитывающая: процессы насыщения магнитопровода и вытеснения тока в обмотке ротора ПЭД; влияние различных степеней заклинивания насоса на его механическую характеристику; скалярную частотную систему управления с ограничением тока статора и динамическими воздействиями на ПЭД («толчок», «раскачивание», «встряхивание»); влияние пусковой муфты и ее параметров на процессы пуска; кондуктивный и конвективный теплообмен между элементами двигателя и теплоносителями (внутренним – маслом, внешним – флюидом) при нагреве ПЭД. Численное моделирование показало, что прямой и частотный пуски ПЭД могут быть успешными только при слабой степени заклинивания УЭЦН. Режимы «толчков», «встряхивания» и «раскачки» расширяют возможности расклинивания в ограниченном диапазоне средней заклинки. Применение обратной связи с ограничением тока статора позволяет реализовать пуски во всем диапазоне средней заклинки. Использование пусковой муфты с редуцированием передаточного отношения обеспечивает пуски при сильной заклинке. Установлено, что заклинивание насоса вызывает перегрев обмотки статора двигателя за время около 5 % постоянного времени нагрева. Работа ПЭД при успешных пусках в циклических режимах сопровождается снижением средней температуры нагрева двигателя по сравнению с длительными режимами, однако при повышенной продолжительности включения возможно накопление температуры – рост средней температуры обмотки.
Бесплатно
Моделирование устойчивости ограждающих сооружений золоотвала
Статья научная
Складирование золошлаковых материалов, удаляемых из котельных помещений ТЭЦ «Теплоэлектроцентраль» при помощи гидротранспорта, производится в золоотвалы: специально организованные участки местности, по границам которых, в зависимости от рельефа, возводятся ограждающие дамбы либо по всему периметру золоотвала, либо только на отдельных пониженных участках. Ограждающие дамбы гидротехнических сооружений должны обладать устойчивостью всего сооружения на сдвиг; устойчивостью откосов на оползание; фильтрационной прочностью грунта тела сооружения; надежностью защиты откосов от возможных разрушений в результате действия атмосферных осадков, а также от волнового воздействия воды (в пределах отстойного пруда); достаточным превышением гребня дамбы над уровнем воды пруда и т.д. Основное внимание в исследовании сконцентрировано на вопросах проектирования ограждающих сооружений золошлаковых материалов, удаляемых из котельных помещений Карагандинской ТЭЦ при помощи гидротранспорта. При проектировании золоотвала решаются многие задачи, в том числе определяются местоположение, конструктивные особенности и тип ограждающих сооружений, площадь зеркала и объем складируемых хвостов, прочность сооружений ограждающих дамб и т.д. С целью оценки состояния проектируемого золоотвала выполнен анализ устойчивости откосов ограждающей дамбы для различных сочетаний нагрузок, условий возможной обводненности дамбы, наличия «геомембраны» и порового давления. Расчетная программа, основанная на методе конечных элементов, позволяет моделировать состояние массива в соответствии с прочностными и деформационными характеристиками насыпных грунтов тела дамбы и грунтов пород основания. Коэффициент устойчивости внешних откосов гидротехнических сооружений определяется с учетом класса и конструкции сооружения, типа основания, ответственности расчетного технологического этапа и других факторов исходя из условий, обеспечивающих предупреждение наступления предельных состояний. На основании анализа геологического строения основания проектируемого гидротехнического сооружения выбраны наиболее ответственные и характерные поперечные расчетные сечения по периметру ограждающих дамб золоотвала. Согласно выполненным расчетам внешние откосы дамбы по линиям скважин № 373-19, № 381-19, которые являются характерными практически по всей длине ограждающей дамбы, являются устойчивыми для разных сочетаний нагрузок.
Бесплатно
Моделирование электропривода на основе трехфазного асинхронного двигателя с частотным управлением
Статья научная
В данной работе сделан анализ асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и исследованы его переходные процессы, пусковые свойства. Поставленная задача реализована в наглядном и эффективном средстве визуального программирования моделей - пакете Simulink программы MATLAB.
Бесплатно
Моделирование электропривода на основе трехфазного асинхронного двигателя с частотным управлением
Статья научная
В данной работе сделан анализ асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и исследованы его переходные процессы, пусковые свойства. Поставленная задача реализована в наглядном и эффективном средстве визуального программирования моделей - пакете Simulink программы MATLAB.
Бесплатно
