Умная мельница для повышения энергоэффективности
Основная информация
Название :
Умная мельница для повышения энергоэффективности
Автор предложения:
Основное технологическое направление :
Энергетика
Дата публикации:
27.05.2025
Видимость :
Да
Аннотация:
Умная мельница для повышения энергоэффективности представляет собой инновационную систему автоматического управления, которая предназначена для мельниц полусамоизмельчения, используемых на предприятиях металлургической горно-обогатительной отрасли. Основное назначение - оптимизация режимов работы, а так же повышение надежности работы мельничного оборудования за счет внедрения интеллектуальной системы управления основанной на технологии цифрового двойника. Использование цифровых двойников промышленного оборудования, основанных на современных возможностях компьютерного моделирования процессов рудоподготовки твердых полезных ископаемых, технологиях промышленного интернета вещей и предиктивной аналитике, позволят предприятиям горнодобывающей отрасли перейти на новый уровень эффективности производственных процессов и значительно улучшить мониторинг, прогнозирование состояния оборудования и значительно повысить энергоэффективность процесса измельчения.
Решаемые проблемы и области применения
Решаемые проблемы :
Горнодобывающие компании могут добиться значительной экономии средств только за счет снижения скорости износа футеровки мельницы без снижения производительности. Для увеличения производительности и повышения энергоэффективности требуется оптимизация загрузки мельницы и параметров рабочего процесса, таких как скорость вращения мельницы.
Актуальность проблемы:
Мельницы относятся к оборудованию обогатительных фабрик, которое требует одних из наиболее крупных капиталовложений. Согласно различным исследованиям, больше половины всей потребляемой предприятием электроэнергии расходуется на измельчение материалов и мельницы потребляют большую часть этой электроэнергии. Поэтому для быстрого возврата инвестиций и увеличения прибыльности предприятия эксплуатирующие компании стремятся максимально увеличить производительность мельниц, при одновременном сохранении в разумных пределах количества потребляемой электроэнергии и длины межремонтных интервалов. Высокая стоимость незапланированных простоев, вызванных преждевременным отказом оборудования, оценивается в десятки и сотни тысяч условных единиц.
Потенциальный экономический эффект:
Для оценки экономической эффективности были рассчитаны стоимость всей энергии, затраченной на измельчение горной породы, стоимость грамма готового продукта, стоимость минуты измельчения.
Анализ полученных данных показал, что сочетание возможности изменения массы руды в барабане мельницы и изменения частоты вращения может дать максимальный энергетический и экономических эффект при автоматизации главных механизмов промышленных мельниц. Расчет производился на примере Русской медной компании на Михеевском горно-обогатительном комбинате. С учетом производительности барабанных шаровых мельниц 2800 тонн медной руды в час. При стоимости тонны меди 650 тыс. руб дополнительный доход составит около 900 млн. рублей в год.
Области применения:
Металлургия и горнодобывающая промышленность
Технология
Описание технологии и ее ценность :
Цифровые двойники промышленного оборудования, основанные на современных возможностях компьютерного моделирования процессов рудоподготовки твердых полезных ископаемых, технологиях промышленного интернета вещей (IIoT) и предиктивной аналитике, позволяют предприятиям горнодобывающей отрасли перейти на новый уровень эффективности производственных процессов и значительно улучшить онлайн мониторинг и прогнозирование состояния оборудования.
Инновационность технологии, конкурентные преимущества :
Существующие системы управления, применяемые для автоматизации мельниц отечественных горно-обогатительных фабрик, не учитывают изменения физико-механических свойств руды, вследствие чего независимо от их значений мельницы работают в одном скоростном режиме. Основная проблема эксплуатации мельниц с такими системами управления заключается в снижении энергии на измельчение и производительности, при изменении физико-механических свойств руды, и, как следствие, повышение удельной энергоемкости горно-обогатительной фабрики.
Выполненные исследования в ходе лабораторных исследований с использованием разработанного стенда и барабанной шаровой мельницы позволили выделить преимущества, связанные с повышением энергетической и технологической эффективности за счет:
- снижения удельного расхода энергии на единицу готовой продукции на 11.6%;
- снижения удельного расхода энергии на единицу времени на 23.9%;
- снижения общего времени измельчения на 20%;
- повышения выхода готовой продукции 12,2%;
- повышение удельной массы готовой продукции за единицу времени на 30.4%.
Потенциал импортозамещения :
Инновационный проект направлен на реализацию стратегии импортозамещения в РФ (доля российского рынка более 15%) и предполагает переход к энергоэффективной технологии за счет внедрения частотного привода и интеллектуальной системы управления.
Текущее состояние
Стадия готовности :
TRL 4. Лабораторный образец
Описание текущего состояния :
На базе учебно-научного центра «Цифровые технологии» Горного университета был разработан стенд «Умная мельница» включающий цифровой двойник шаровой барабанной мельницы. С использованием различных лабораторных мельниц и разработанного стенда были произведены натурные эксперименты.
Интеллектуальная собственность :
| Название документа | Патент РФ "Способ мониторинга процесса измельчения в барабанных мельницах" |
| Номер | № 2806426 от 31.10.2023 г. |
| Название документа | Патент РФ "Способ управления процессом измельчения материала в барабанной мельнице" |
| Номер | № 2797096 от 31.05.2023 г. |
| Название документа | Свидетельство "Программа управления барабанной шаровой мельницей для ПЛК Schneider Electric M340 и частотного привода ATV950" |
| Номер | № 2022683673 от 07.12.2022 г. |
| Название документа | Свидетельство "Программа управления преобразователями частоты для лабораторного стенда Конвейерный транспорт», для ПЛК Schneider Electric M580" |
| Номер | № 2021669187 от 24.11.2021 г. |
Текущее финансирование (Описание) :
Разработка привлекает полностью собственные средства за счет поддержки лабораторной и экспериментальной базы аккредитованного центра «Цифровые технологии» Санкт-Петербургского горного университета.
Команда проекта
Численность проектной команды :
5
Структура и компетенции команды :
Команда имеет более 10 лет опыта в области автоматизации и моделирования технологических процессов. Коллектив авторов принимает активное участие в научно-исследовательской деятельности Горного университета.
Члены команды :
| Белоглазов Илья Ильич | к.т.н., доцент кафедры автоматизации технологических процессов и производств Горного университета | |
| Кульчицкий Александр Александрович | д.т.н., заведующий кафедрой автоматизации технологических процессов и производств Горного университета | |
| Жуковский Юрий Леонидович | директор учебно-научного центра «Цифровые технологии» | |
| Васильев Богдан Юрьевич | доцент кафедры Электроэнергетики и электромеханики Горного университета | |
| Николаев Михаил Юрьевич | аспирант кафедры автоматизации технологических процессов и производств Горного университета |
Бизнес-модель
Целевые сегменты:
Автоматизированную технологию измельчения можно использовать для шаровых мельниц барабанного типа на предприятиях горно-обогатительной и металлургической отрасли. Кроме того можно успешно применять в процессах сухого и мокрого помола различных рудных и нерудных полезных ископаемых.
Ценностное предложение:
Благодаря использованию технологии OPC, разработанная цифровая модель легко встраивается в существующую систему автоматического управления. Помимо этого, модель «умной мельницы» позволяет сократить средний период внедрения всего проекта до нескольких недель, обеспечивая экономию по сравнению со стандартными системами управления.
Предложение инвестору / партнеру
Необходимые ресурсы для реализации проекта :
По договоренности
Дорожная карта развития проекта :
| 2025 | 2026 |
| Настройка системы на этапе внедрения включающую отладку параметров процесса с учетом технологического процесса и свойств исходного сырья. | Снижение потребности в электроэнергии за счет реализации энергоэффективного подхода. |