О численном моделировании и цифровых двойниках, позволяющих повысить эффективность производства в строительной и горнодобывающей отрасли, рассказали эксперты «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» на выставке строительной техники и технологий Bauma CTT RUSSIA 2021.
Моделирование для строительной и горнодобывающей отрасли
Численное моделирование позволяет предотвращать ошибки проектирования, эффективнее создавать новое оборудование, исследовать поведение материалов. В таких сферах как электроника или автомобилестроение оно успешно используется уже много лет. В горнодобывающей и строительной отрасли специалисты применяют технологию для процессов добычи, погрузки, дробления и сепарации, тем самым повышая контролируемость и бесперебойность производства. Так, моделирование динамики сыпучих сред и механики деформируемого твердого тела позволяет решать задачи транспортировки и производства строительных материалов – например, находить наиболее нагруженные и изнашиваемые элементы оборудования или обеспечивать производительность линии. Сегодня численное моделирование используют такие компании как РУСАЛ, КАМАЗ, Уралмашзавод, ЕвроХим, Полюс и многие другие.
Андрей Феоктистов, директор по развитию бизнеса Rocky DEM, «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», поделился опытом некоторых компаний, использующих численное моделирование динамики сыпучих сред.
В проекте компании «Северсталь» применялось численное моделирование при исследовании технологии самофутеровки кузова самосвала. Перед специалистами стояла задача – оценить скорость износа самофутерующегося покрытия в сравнении с плоской футеровкой. Было проведено моделирование методом дискретных элементов в Rocky DEM. Первые результаты показывают возможность и удобство виртуального апробирования множества различных конфигураций и материалов футеровки кузова самосвала для поиска их оптимальных сочетаний.
Еще один пример использования моделирование сыпучих сред в Rocky DEM – в компании «Спецтехномаш». Специалисты применяли его для выбора оптимального режима работы грохота для сепарации материала по крупности.
Среди других преимуществ численного моделирования эксперт отметил:
- Возможность моделирования дробления. Этот подход использовали специалисты компании Metso Outotec для сохранения прочностных свойств щековой дробилки и снижения массы.
- Практическую значимость модернизации существующих конструкций пересыпных узлов. Компания Conveyor Dynamics модифицировала существующий элемент пересыпного узла таким образом, что частицы не зависали в узле и не вызывали повышенного износа и деформаций внутренних элементов.
Цифровой двойник мельницы измельчения
Эксперты «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» также рассказали о возможности цифровых двойников мельницы измельчения. Зачастую реальная эксплуатация оборудования отличается от того, что было задумано в проекте. Например, на физико-механические свойства руды могут влиять расположение участка месторождения или режим работы. Создание системы диагностики и оптимизации мельницы позволит достичь значительных результатов – снизить электропотребление, сократить простои и повысить производительность.
Цифровой двойник мельницы позволяет точно определять текущую эффективность работы мельницы, подбирать оптимальный режим работы и загрузки, планировать сервисные и ремонтные работы по фактической необходимости, заранее выявить механические и электрические неисправности, формировать управляющее воздействие на смежные системы автоматизации с целью оптимизации процесса.
Эксперты отметили необходимые этапы создания цифрового двойника мельницы, среди которых:
- Создание трехмерной DEM-модели для расчетов процесса измельчения материалов при различных параметрах работы мельницы.
- Создание и верификация модели мельницы.
- Интеграция модели с автоматизированной системой управления и контрольно-измерительными приборами.
- Создание цифрового двойника на основе платформы промышленного интернета вещей (IIoT) для передачи в эксплуатацию.
- Передача рекомендаций оператору через веб-приложение и дополненную реальность.
В результате цифровой двойник позволяет уменьшить себестоимость конечного изделия, снизить и обеспечить более гибкое управление ресурсами. Также за счет выбора оптимального режима работы и раннего выявления дефектов снижаются простои оборудования. Повышение эффективности и производительности производства позволяет быстро вернуть инвестиции – по подсчетам экспертов, на это требуется менее 6 месяцев.