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4.2 Entwicklung des Modells am Beispiel Altbeton4.2.1 Die Fließbilder Fließbilder dienen zum einen zur Darstellung des Zerkleinerungsablaufes sowie verschiedener Simulationsparameter und zum anderen ist in ihnen der Berechnungsalgorithmus der Simulation enthalten. 4.2.1.1 Grundsymbole der FließbilderGrundprozess Zerkleinern Durch das Symbol wird die Zerkleinerung eines homogenen, dispersen Materialstromes (F) dargestellt. Sie wird durch Modelle beschrieben, mit denen in stationären Zuständen die vollständige Partikelgrößenverteilung des Zerkleinerungsprodukts in Abhängigkeit von Massestrom, Apparateparameter oder Stoffkenngröße ausgewiesen werden kann.
Die Beschreibungen und Modelle können auf verschiedene Maschinen und Stoffsysteme angewandt werden:
Grundprozess Klassieren Durch das Symbol wird eine Klassierung des Materialstromes in ein grobes (C) und ein feines Produkt (P) verdeutlicht. Die Klassierung wird durch Modelle beschrieben, mit denen in stationären Zuständen die vollständigen Partikelgrößenverteilungen von Fein- und Grobgut in Abhängigkeit von Massestrom, Apparateparameter oder Stoffkenngröße ausgewiesen werden können.
Die Beschreibungen und Modelle können auf verschiedene Klassiervorgänge und Stoffsysteme angewandt werden:
Vereinigungsstelle Die Materialströme (F1-F3) werden zu einem Gesamtstrom (P) vereinigt. Dabei wird eine Verknüpfung von Verteilungen unterschiedlicher Klasseneinteilungen zugelassen. Die entstehende Klasseneinteilung berücksichtigt die Klasseneinteilungen aller eingehenden Materialströme und bildet, soweit möglich, die vereinigte Klasseneinteilung bzw. den Abstrom. F1-F3 : Ausgangsprodukte (Feeds) P : Abstrom (Product) Teiler Ein Materialstrom (F) wird entweder in zwei Ströme (P0/P1) oder in drei Ströme (P0/P1/P2) aufgeteilt. Alle Teilströme besitzen die gleiche Partikelgrößenverteilung. Für einen einfachen Teiler mit einem Abstrom ist ein Teilverhältnis p1£1 vorzunehmen, so dass mP1=p1 mF / mP0=(1-p1) mF . Für einen Teiler mit drei Abströmen sind zwei Teilverhältnisse P1 und P2 mit P1 •P2=1 vorzugeben, so dass gilt: mP1=p1 • mF / mP2=p2 • mF / mP0=(1-p1-p2)• mF . Dieser Teiler wird in verschiedenen Fließbildern als Strukturvariable verwendet. F : Ausgangsprodukt (Feed) Iterationsblock Für einen geschlossenen Kreislauf wird im Iterationsblock die Überprüfung des stationären Zustandes vorgenommen. Dazu wird im ersten Berechnungszyklus mit der Vorgabe des Materialstromes Output (O) begonnen. In den folgenden Berechnungszyklen wird ausgehend vom berechneten Materialstrom (I) die Vorgabe (O) für den nächsten Berechnungszyklus vorgenommen. Der Kreislauf befindet sich im stationären Zustand, falls der vorgegebene (O) und berechnete (I) Materialstrom überein stimmen. Für die Vorgabe wird der berechnete Materialstrom verwendet. System - Ein- und Ausgänge Durch das obere Symbol werden Materialströme gekennzeichnet, die das System speisen (Quellen). Dazu sind Vorgaben der Partikelgrößenverteilung und des Massestromes notwendig. Durch das untere Symbol werden Materialströme gekennzeichnet, die das System verlassen (Senken). Für diese Ströme werden im Simulationsbaustein aus den Vorgaben der Systemeingänge und den Apparatemodellen die sich im stationären Zustand einstellenden Partikelgrößenverteilungen und Masseströme berechnet.[9] 4.2.2 Das Zerkleinerungsschema (Fließbild)Um eine Kreislaufmahlung in PMP-Compact simulieren zu können, benötigt man ein Zerkleinerungsschema, welches der realen Anlage entspricht. Die Programmversion, welche zum Zeitpunkt der Diplomarbeit vorlag, beinhaltet nur ein einziges Fließbild (Abb. 23), welches einen Kreislaufprozess beschreibt. Mit dieser Basisschaltung wird ein Zerkleinerungssystem mit Rückführung beschrieben. Das Frischgut wird je nach Stellung des Teilers der Mühle oder sofort dem Klassierer (Vorklassierung) zugeführt. In der Mühle wird das Material gemeinsam mit dem Grobgut des Klassierers zerkleinert. Im Klassierer wird das Feingut abgeschieden und aus dem Zerkleinerungskreislauf herausgeführt.[9] Beim Vergleich dieses Schemas mit dem realen Zerkleinerungsablauf, stellt man fest, dass nur ein Klassierer in der Simulation zur Verfügung steht. Da aber in der Anlage nach dem Sichter ein Zyklon folgt, muss überlegt werden, wie dieser Zyklon in die Simulation eingearbeitet werden kann. Aufgrund der Tatsache, dass es sich nach dem Sichter nicht mehr um einen Kreislaufprozess handelt, ist es möglich eine zweite Klassierersimulation in das Projekt einzufügen, da diese nicht in der iterativen Berechnung berücksichtigt werden muss. Dabei ist aber zu berücksichtigen, dass nach der Kreislaufsimulation das Feingut einer weiteren Klassiersimulation (Abb. 24) unterzogen werden muss, um den Staub vom Produkt zu trennen. Da die Firma GRAINsoft als Erweiterung weitere Fließbilder anbietet, wäre es für die Zukunft sinnvoll, ein passendes Fließbild zu erwerben, da hierdurch schnell und unkompliziert Simulationen durchgeführt werden können. Das Fließbild M1-C3 (Abb. 25), welches von GRAINsoft entwickelt wurde, würde sich für die Anlage sehr gut eignen, da hier alle Einstellungen vorgenommen werden können, die auch der realen Anlage entsprechen. Das Schema beschreibt einen Zerkleinerungskreislauf mit drei Klassierstufen,
der Das Frischgut kann einerseits direkt gemeinsam mit dem Grobgut der
Klassierstufen Da jedoch der 3.Klassierer bei der Modellierung der Kugelmahl-Sicht-Anlage
nicht
Eine Umrüstung vom bisher verwendeten Fließschema auf das Schema M1-C3 ist im Allgemeinen unproblematisch. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Modellobjekte zu sichern, das vorhandene Schema durch das neue zu ersetzen und die einzelnen Modellobjekte wieder einzufügen. 4.2.3 Importieren der Messdaten in PMP-CompactDer Modul ParSize-Messdatenimport, des Basispaketes PMP-ParSize, unterstützt die unmittelbare Datenübernahme von einem Partikelgrößenmessgerät, in diesem Falle des Gerätes COULTER LS230 (siehe Punkt 1.5). Die Dateien, welche auf einem Datenträger vorliegen, werden über die integrierte Schnittstelle als Körnungsobjekt in das Projekt eingefügt. Da die einzelnen Objekte keine weiteren Informationen als die Partikelgrößenverteilung enthalten, ist es notwendig, die fehlenden Daten zu ergänzen. Um eine Simulation erstellen zu können, müssen folgende Partikelgrößenverteilungen importiert werden:
• Grobgut Zur reinen Orientierung im Projekt ist es notwendig, den einzelnen Objekten (Abb. 26) Namen zuzuweisen, welche eindeutig ihre Herkunft beschreiben; z.B. bedeutet die Bezeichnung „FG 5000 s=0,5“ eine Partikelgrößenverteilung des Feingu tes bei einer Sichterdrehzahl von 5000 U/min und einer Mühlenspaltweite von s = 0,5 cm. Weitere Angaben, wie z.B. Firma, Bearbeiter, Datum, Material und Dichte,
welche 4.2.4 Ermittlung der fehlenden PartikelgrößenverteilungenDa keine Proben vom Aufgabegut der Mühle oder vom Sichterfeingut genommen werden konnten aber die Partikelgrößenverteilung für die Erstellung des Modells erforderlich ist, muss die Verteilung rechnerisch ermittelt werden. Dies wird durch das Programm PMP-Compact mit Hilfe des Befehls MISCHEN realisiert, dabei werden mehrere Partikelgrößenverteilungen vereinigt. Hierbei ist zu beachten, dass die Masseströme beim Mischvorgang mit in die Berechnung eingehen. Die Teilmassen der zu mischenden Verteilungen werden über die Bilanzgröße MASSEDURCHSATZ, wie in Punkt 4.2.3 beschrieben, eingegeben. Aus Abb. 27 ist ersichtlich, wie durch Mischen der beiden Teilströme Grobgut und Aufgabegut der Massestrom der Mühlenaufgabe berechnet wurde. An der Durchgangslinie des entstandenen Objektes „A_Mühle“ ist gut zu erkennen, dass sich bei der Mischung der Massestrom des Grobgutes durchgesetzt hat, da er 4 mal höher ist als der des Aufgabegutes. Nach diesem Schritt sind nun alle notwendigen Daten im Programm zusammengetragen und können in einem Diagramm dargestellt werden, wie in Abb. 28 zu sehen ist. Dies ist vorteilhaft, da anhand der verschiedenen Kurvenverläufe kontrolliert werden kann, ob falsche Werte oder Partikelgrößenverteilungen eingegeben wurden. Wie schon oben beschrieben, ist das Objekt „A_Mühle“ durch Mischung berechnet worden, ebenso auch das Objekt „Produkt“, welches aus der Mischung von Feingut mit Staub hervorging und den Massestrom des Sichterproduktes darstellt. |