李慧姝

(山西能源學(xué)院 計(jì)算機(jī)與信息工程系，太原 030001)

0 引言

旋流器是將多相混合料進(jìn)行分離的一種設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備緊湊，占地面積小，設(shè)備成本低，適用于液體澄清，漿液濃縮，固相顆粒洗滌，固相顆粒分級(jí)，液相脫氣除砂及兩種不相混合液體的分離過(guò)程中[1]。隨著流體力學(xué)理論和分析方法受到了越來(lái)越多的重視，大大推動(dòng)了旋流器的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍的擴(kuò)展[2]。將離心法應(yīng)用于旋流器加速輕相和重相分離過(guò)程中，是一種高效的分離方式，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，分離效率高，流場(chǎng)穩(wěn)定，不容易產(chǎn)生循環(huán)和短路流，尤其適合于低油、油水混合物的分離。因此，對(duì)旋流器分級(jí)控制，優(yōu)化旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)，成為人們研究的重點(diǎn)問(wèn)題[3-5]。

近幾年，研究者們?cè)谥亟橘|(zhì)旋流器分離過(guò)程中采用了智能控制策略，使用多輸入、兩輸出控制算法，即以輸出數(shù)量效率為研究目標(biāo)，重介分選出來(lái)的多個(gè)輸入變量網(wǎng)絡(luò)算法。鄧建軍[6]等人提出重介旋流器分選過(guò)程智能控制策略，使用Python語(yǔ)言編制方式采集并分析了輸入數(shù)據(jù)，并以此進(jìn)行旋流器控制的仿真模擬；王燁堃[7]等人提出了針對(duì)極群組破碎分離的水力旋流器參數(shù)化方法，在建立固液分離旋流器湍流模型的基礎(chǔ)上，利用正交試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行分析，并選擇最優(yōu)參數(shù)，構(gòu)建旋流器數(shù)值模型。Y.Sun[8]等人提出旋流器分離控制方法，采用雷諾應(yīng)力模型(RSM)進(jìn)行研究，顆粒相采用離散相模型(DPM)進(jìn)行模擬。仿真結(jié)果表明，開槽渦流器能有效抑制渦流器中心向下渦流的產(chǎn)生，降低渦流器底部和外渦流的湍流強(qiáng)度，從而降低能量損失，增加分離效率。

以上方法均采用的是基于控制變量的單尺寸優(yōu)化方式，在深入研究旋流器結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)旋流器的分離效率沒(méi)有進(jìn)一步提高。另外，采用單粒徑優(yōu)化方法很難對(duì)其局部形狀進(jìn)行精準(zhǔn)控制。為此，提出了基于Fluent的旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

按照旋流器的基本功能要求，確定基于Fluent的旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的性能特點(diǎn)，由此制定系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

由圖1可知，該系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要包括5個(gè)模塊，通過(guò)電源模塊為系統(tǒng)提供電力，利用核心控制模塊控制溢流口壓差，通過(guò)信息采集模塊采集溢流口壓力值。最后通過(guò)執(zhí)行模塊和人機(jī)交互模塊完成系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1.1 電源模塊

電源模塊為系統(tǒng)提供可靠電力，這是保證系統(tǒng)能夠持續(xù)運(yùn)行的前提。使用交流調(diào)壓式的電源模塊，能夠保證電壓輸出、輸入、輸出頻率一致，且交流電壓相位一致。電源模塊主要包括兩個(gè)部分，分別是發(fā)電機(jī)和干電池，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)和干電池本身是不帶電的，它通過(guò)電極的正負(fù)電荷方向移動(dòng)，導(dǎo)線就會(huì)帶電[9]。其中發(fā)電機(jī)可將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，干電池可將化學(xué)能變成電能。向發(fā)電機(jī)和干電池都施加一個(gè)電壓，如果導(dǎo)線直接與電池正負(fù)極相連，發(fā)電機(jī)和干電池就會(huì)通過(guò)釋放正負(fù)電荷產(chǎn)生電流[10]。

1.2 核心控制模塊

在核心控制模塊中設(shè)置一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥，該調(diào)節(jié)球閥通過(guò)分析采集到的電壓數(shù)據(jù)，可直接控制溢流口壓差[11]。為此，選擇了Q941F型號(hào)電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥，該裝置由調(diào)節(jié)電動(dòng)執(zhí)行器和球閥組成，適用于兩種調(diào)節(jié)、切斷的場(chǎng)合，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 Q941F電動(dòng)調(diào)節(jié)球閥結(jié)構(gòu)示意圖

由圖2可知，將伺服系統(tǒng)置于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，直接連接閥門和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不需附加伺服放大器，可以輸入4～20 MA電流信號(hào)和220 V交流電壓信號(hào)?？赏ㄟ^(guò)按鍵的控制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)執(zhí)行器動(dòng)作范圍的相應(yīng)控制[12]。

1.3 信息采集模塊

信息采集模塊采用單片機(jī)作為核心，支持32比特的指令集和16比特的指令集，并且在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)32比特?cái)?shù)據(jù)的高速傳輸和存儲(chǔ)。在傳統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)處理器的基礎(chǔ)上，嵌入一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，采用過(guò)采樣、數(shù)字濾波等手段提高 ADC的有效解析度。該模數(shù)轉(zhuǎn)換器與高通濾波器相當(dāng)，可有效地降低基帶內(nèi)部的噪音，使基帶信號(hào)的信噪比得以改善。數(shù)字濾波器的主要作用是對(duì)高速數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)提取[13]。因?yàn)樵谝粋€(gè)信號(hào)循環(huán)中，過(guò)度取樣會(huì)導(dǎo)致數(shù)百個(gè)分立的點(diǎn)值，因此，要從常規(guī)的取樣頻率中選取資料，而在重新取樣前，必須先進(jìn)行數(shù)位去偽頻濾波，才能避免誤頻或混淆。

在信息采集模塊中設(shè)置了BST6800系列的壓力變送器，可將傳感器采集到的氣體、液體物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)形式，可為系統(tǒng)提供預(yù)警信號(hào)[14]。

BST6800系列壓力變送器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 BST6800系列壓力變送器結(jié)構(gòu)示意圖

由圖3可知，該過(guò)程使用了3個(gè)壓力傳感器片，其中1、2片負(fù)責(zé)采集進(jìn)料口和溢流口的壓力值，3片負(fù)責(zé)采集底孔壓力[15]。

IP協(xié)議在傳輸數(shù)據(jù)包前無(wú)需與目標(biāo)主機(jī)建立可靠的連接，并且彼此之間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸和接收。在一條源主機(jī)與目標(biāo)主機(jī)之間建立了連接之后，依據(jù)端口號(hào)的差異來(lái)區(qū)別應(yīng)用程序間的通訊。只有建立好了連接，才能把數(shù)據(jù)流分成 TCP包，然后按照 TCP包的順序進(jìn)行編碼。接收者 TCP在相同的過(guò)程中等候不同的 TCP包，然后對(duì)沒(méi)有錯(cuò)誤的單位進(jìn)行檢驗(yàn)，然后把它們作為一個(gè)數(shù)據(jù)流交給接收處理。在完成了全部的資料傳輸之后，將此連接關(guān)閉。面向連接的傳送都要求有一個(gè)確認(rèn)的反饋機(jī)制，以篩選錯(cuò)誤信息。在 TCP的限制下，采用三次握手方式實(shí)現(xiàn)了傳輸連接的創(chuàng)建與解除。

BST6800系列壓力變送器的工作原理如圖4所示。

圖4 壓力變送器工作原理

由圖4可知，利用 Fluent進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò) Fluent進(jìn)行底孔氣動(dòng)球閥的開/關(guān)狀態(tài)控制。

1.4 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

針對(duì)系統(tǒng)的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路兩個(gè)部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，其中時(shí)鐘電路的優(yōu)化目的是保證系統(tǒng)中的所有硬件設(shè)備均處于相同的運(yùn)行頻率。選用12 MHz頻率的石英晶體和取值30 pF，且可微調(diào)的電容器[16]。時(shí)鐘電路中，定義XTAL1為振蕩電路信號(hào)輸入端，XTAL2為信號(hào)輸出端[17]。另外，復(fù)位電路的基本功能是在系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生不可預(yù)測(cè)危險(xiǎn)時(shí)，用于恢復(fù)系統(tǒng)的正確運(yùn)行。系統(tǒng)電路的優(yōu)化結(jié)果如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)優(yōu)化電路圖

最終將電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果連接到各個(gè)硬件設(shè)備中。除了上述硬件設(shè)備之外，其他硬件與電路均沿用傳統(tǒng)5G通信下行信道傳輸控制系統(tǒng)設(shè)備元件[18]。

1.5 執(zhí)行模塊

閥作為氣動(dòng)開關(guān)的執(zhí)行模塊，即使在高壓、大直徑情況下，只要改變閥門本身的大小，就能改善閥門可靠性，克服其重量對(duì)閥門所造成的影響[19]。

氣動(dòng)閥門開關(guān)的結(jié)構(gòu)如圖6所示。

如圖6所示，當(dāng)壓力氣體進(jìn)入膜室的上腔時(shí)，隔膜向下運(yùn)動(dòng)，推桿、閥桿和閥芯也向下運(yùn)動(dòng)，促使閥芯和閥座關(guān)閉，進(jìn)而也就關(guān)閉了閥門[20]。在閥門失壓時(shí)，彈簧使滑閥向上運(yùn)動(dòng)，滑閥和閥座形成間隙，閥門導(dǎo)通。通過(guò)電磁閥的斷電控制活塞在汽缸內(nèi)的行程，同時(shí)還需要一個(gè)氣源來(lái)提供驅(qū)動(dòng)氣缸的動(dòng)力[21]。主閥滑閥是一種球閥，當(dāng)球閥滑閥轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，閥門關(guān)閉或開啟?；y座的傳動(dòng)桿通過(guò)絲桿或其它部件連接到油缸，汽缸中的氣體充滿并釋放后，活塞將四處運(yùn)動(dòng)，通過(guò)絲杠連桿改變球閥的開度[22]。

圖6 氣動(dòng)閥門開關(guān)結(jié)構(gòu)

1.6 人機(jī)交互模塊

人機(jī)交互模塊主要是通過(guò)功率模塊為鍵盤和液晶顯示器供電，其中鍵盤是通過(guò)按鍵操作實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換、選擇、確認(rèn)、刪除、輸入等功能，液晶屏能夠顯示大寫字母，小寫字母，數(shù)字，常用標(biāo)點(diǎn)及漢字。輸入形式由鍵盤操作選擇，根據(jù)操作者的開關(guān)，選擇相應(yīng)的 LCD形式。操作人員需要根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)格式，在 LCD顯示中表達(dá)內(nèi)容[23]。

1.7 旋流器自動(dòng)控制模塊

旋流器控制的關(guān)鍵目的就是為了保證溢流粒度能夠得到精細(xì)化處理，在結(jié)構(gòu)參數(shù)固定情況下，將系統(tǒng)給礦壓力和濃度作為旋流器控制的對(duì)象。旋流器自動(dòng)控制模塊主要是由兩個(gè)子模塊組成的，分別是給礦濃度控制子模塊和給礦壓力控制子模塊。

1.7.1 給礦濃度控制子模塊

在旋流器壓力一定情況下，如果給礦濃度較高，則說(shuō)明礦漿濃度高，粒子在旋流器中旋轉(zhuǎn)的阻力也隨之增加，這就導(dǎo)致分離的粒度變粗。反之，如果給礦濃度較低，則說(shuō)明礦漿濃度低，粒子在旋流器中旋轉(zhuǎn)的阻力也隨之減少，這就導(dǎo)致分離的粒度變細(xì)。因此，設(shè)計(jì)給礦濃度控制子模塊對(duì)于濃度控制是具有必要性的。

選用XC-CD生阻的抗?jié){濃度計(jì)實(shí)時(shí)檢測(cè)給礦濃度，通過(guò)調(diào)節(jié)旋流器池中水的含量來(lái)控制給礦濃度，進(jìn)而提高旋流器的分離效率。

1.7.2 給礦壓力控制子模塊

旋流器中設(shè)計(jì)的給礦壓力控制子模塊是控制給漿壓力的關(guān)鍵因素，能直接影響旋流器的分級(jí)粒度。采用 YYM型液體壓力密度計(jì)，對(duì)給漿液的密度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將給漿液中的氣體向外擠壓，以減少混合在給漿池中的空氣對(duì)漿料的重量測(cè)量的影響。

使用該設(shè)備利用液柱自身重量產(chǎn)生的壓力制成的壓力計(jì)，其是由一根直徑較小的玻璃管固定在刻度板上制作而成的。為了避免表面張力帶來(lái)的誤差，玻璃管內(nèi)徑要小于等于5 mm，且管道的上端開口及時(shí)通氣，下端使用橡皮管固定。當(dāng)下端與需要測(cè)量壓力的位置相連時(shí)，給漿會(huì)在試管內(nèi)上升到一定高度。

給礦濃度和給礦壓力都是影響旋流器溢流粒度的關(guān)鍵性指標(biāo)，當(dāng)指標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，需充分考慮給漿泵池的液體高度和設(shè)備負(fù)荷變化，及時(shí)調(diào)節(jié)給礦濃度和壓力，使大部分介質(zhì)直接從溢流管中排出，并形成溢流[24]。

2 系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)

Fluent以有限體積法為基礎(chǔ)，采用有限體積法進(jìn)行數(shù)值模擬，使其在無(wú)需大量人工干預(yù)的情況下智能地找到最優(yōu)控制點(diǎn)，可以很好地解決旋流器分級(jí)控制問(wèn)題。旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)軟件部分通過(guò)Fluent軟件數(shù)值模擬旋流器的顆粒直徑，對(duì)壓強(qiáng)和濃度參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與控制。結(jié)合 Gambit模型和網(wǎng)格劃分方法模擬旋流器切向速度、橫向速度及徑向速度，通過(guò)控制輸出來(lái)調(diào)節(jié)旋流器的進(jìn)料速度，可以得到最優(yōu)的分級(jí)粒度，實(shí)現(xiàn)旋流器分級(jí)控制。

2.1 旋流器分級(jí)計(jì)算

進(jìn)入旋流器的物質(zhì)是底流和溢流分配比為1∶1的顆粒直徑，根據(jù)基于Fluent的數(shù)值模擬原理，可計(jì)算進(jìn)入旋流器的顆粒直徑，公式為：

(1)

式(1)中，D表示旋流器筒體直徑，P表示壓強(qiáng)，ρ表示物質(zhì)密度，C表示液體物質(zhì)體積濃度。由公式(1)可看出，旋流器分離粒度與旋流器的壓強(qiáng)和濃度有關(guān)，因此，為了保證物質(zhì)在生產(chǎn)過(guò)程中旋流器分級(jí)參數(shù)固定，則需對(duì)壓強(qiáng)和濃度參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與控制。壓強(qiáng)和濃度對(duì)直徑影響是呈反比例關(guān)系的，壓強(qiáng)增大就會(huì)導(dǎo)致顆粒直徑縮小，反之則增大[25-27]。綜上所述，采用公式(1)計(jì)算進(jìn)入旋流器的顆粒直徑，據(jù)此調(diào)整旋流器壓強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)旋流器壓強(qiáng)的分級(jí)控制。

2.2 基于Fluent數(shù)值模擬的分級(jí)控制原理

利用 Fluent強(qiáng)大的數(shù)值仿真功能，結(jié)合 Gambit模型和網(wǎng)格劃分方法，對(duì)3個(gè)方向的速度場(chǎng)分布圖進(jìn)行了仿真分析。

2.2.1 切向速度模擬與分析

切向速度模擬如圖7所示。

圖7 切向速度模擬示意圖

由圖7可知，在強(qiáng)湍流各向異性條件下，其切向速度并非絕對(duì)軸對(duì)稱，且空氣柱存在偏心，其切向速度隨著半徑的減小而逐漸增大。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是：分離出油相在溢流孔內(nèi)不停地聚集，推動(dòng)著油相的流動(dòng)。在靠近溢流口處，其流阻較小，內(nèi)部壓力較大，從而導(dǎo)致旋流器沿溢流口切線方向的流速持續(xù)增大[28-30]。

2.2.2 橫向速度模擬與分析

橫向速度模擬如圖8所示。

由圖8可知，在軸心區(qū)域存在一個(gè)高速區(qū)，在軸心附近也存在一個(gè)較高速的區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)域的橫向速度方向和數(shù)值是一樣的，而在邊界層附近存在低速區(qū)。

通過(guò)大錐段的長(zhǎng)度仿真得出了大錐段的長(zhǎng)度變化對(duì)大錐段和小錐截面的影響。在錐段內(nèi)部，外旋流軸速度的變化不顯著。大錐段的長(zhǎng)度增大，那么在錐段內(nèi)旋轉(zhuǎn)的軸向溢流速率會(huì)減小，從而使分離出的油相流向溢流的速度降低，使其由外旋牽引至底部流動(dòng)。長(zhǎng)度改變對(duì)錐截面外旋軸向流速的影響較小。

2.2.3 徑向速度模擬與分析

徑向速度模擬如圖9所示。

圖9 徑向速度模擬示意圖

由圖9可知，螺旋門和溢流口附近的氣柱徑向速度存在一個(gè)高速區(qū)，并且徑向速度很小，且與井壁的流速為零。

2.2.4 旋流器分級(jí)控制過(guò)程

基于上述分析的旋流分離器3個(gè)方向內(nèi)部速度場(chǎng)，設(shè)計(jì)旋流器分級(jí)控制過(guò)程。

1)旋流器的工作參數(shù)一般包括入口濃度閉環(huán)控制和入口壓力閉環(huán)控制，在旋流器分級(jí)工作過(guò)程中，通過(guò)控制這兩個(gè)參數(shù)能夠獲得理想的溢流粒度。

2)充分考慮工況異常情況，在控制系統(tǒng)中引入旋流器進(jìn)口壓力閉環(huán)控制機(jī)制和漿罐液位閉環(huán)控制機(jī)制，由此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。

3)合適的溢流粒度是旋流器控制的最終目標(biāo)，旋流器必須在規(guī)定的操作參數(shù)下才能正常工作。

4)旋流器的工作參數(shù)除了進(jìn)口壓力外，還應(yīng)考慮進(jìn)口濃度和物料粒度。物料的粒度取決于磨機(jī)的工作狀態(tài)，對(duì)溢流顆粒大小的影響很小，不能用旋流器進(jìn)行調(diào)節(jié)。

5)為得到理想的溢流粒度，旋流器運(yùn)行參數(shù)控制環(huán)不僅引入了入口濃度和壓力參數(shù)，而且還引入了泵池液位和給礦量。

在旋流器生產(chǎn)過(guò)程中，采用兩套控制輸出量調(diào)節(jié)旋流器進(jìn)料速度，獲取最佳分級(jí)尺寸，從而保證了旋流器分級(jí)過(guò)程的穩(wěn)定性。

3 實(shí)驗(yàn)分析

為驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的基于Fluent的旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用性能，設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。采用重介旋流器分選過(guò)程智能控制策略、極群組破碎分離水力旋流器參數(shù)化方法作為實(shí)驗(yàn)對(duì)比方法。實(shí)驗(yàn)采用的是FX-250型旋流器，物料壓力0.3 MPa，在旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)平臺(tái)裝置下對(duì)基于Fluent的旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及裝置

旋流器裝置及其分級(jí)控制系統(tǒng)如圖10所示。

圖10 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)裝置如圖11所示。

圖11 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)裝置

由圖11可知，混合均勻后，渣漿泵送至旋流器中的顆粒，經(jīng)溢流管排出，送至攪拌桶內(nèi)。這些粗顆粒從底部溢流管轉(zhuǎn)移到攪拌筒，形成閉環(huán)系統(tǒng)。取樣管設(shè)在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)入口處，進(jìn)行采樣分析。

3.2 實(shí)驗(yàn)方法

以90 μm直徑的細(xì)石英砂為介質(zhì)，與水以2∶8的比例混合，對(duì)混合物攪拌，相關(guān)參數(shù)如表1所示。

表1 混合物攪拌物參數(shù)

濾液稱量法是用來(lái)分析所采集樣品濃度和計(jì)算分離產(chǎn)率的。采用激光粒度儀分析粒度組成，型號(hào)為馬爾文Mastersizer 2000，其粒徑測(cè)試范圍在0.1～2 000 μm之間，并按下列公式計(jì)算分?jǐn)?shù)效率：

(2)

式(2)中，mα表示物料中分離級(jí)別的含量，mβ表示溢流中分離級(jí)別的含量，mθ表示沉底物質(zhì)中分離級(jí)別的含量。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

分別使用重介旋流器分選過(guò)程智能控制策略、極群組破碎分離水力旋流器參數(shù)化方法和基于Fluent的旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)，對(duì)比分析溢流濃度和底流濃度，如圖12所示。

圖12 3種方法溢流濃度和底流濃度對(duì)比

由圖12可知，使用重介旋流器分選過(guò)程智能控制策略和極群組破碎分離水力旋流器參數(shù)化方法，溢流濃度和底流濃度均與標(biāo)準(zhǔn)值相差較大，而使用基于Fluent的旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)，溢流濃度和底流濃度與標(biāo)準(zhǔn)值相差較小，其中最大誤差為1.5%。由此可見，本文方法對(duì)旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)溢流濃度和底流濃度的旋流控制效果均較好，能夠保證旋流器的分離效果。

在此基礎(chǔ)上，分別使用這3種方法對(duì)比分析分級(jí)效率，對(duì)比結(jié)果如圖13所示。

圖13 3種方法分級(jí)效率對(duì)比

由圖13可知，使用重介旋流器分選過(guò)程智能控制策略，最高分級(jí)效率為80%，最低為62%。使用極群組破碎分離水力旋流器參數(shù)化方法，最高分級(jí)效率為55%，最低為29%。使用基于Fluent的旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)，最高分級(jí)效率為98%，最低為90%。由此可知，使用基于Fluent的旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)分級(jí)效率較高。本文方法采用Fluent軟件分析旋流器內(nèi)部流場(chǎng)的速度及壓力，調(diào)節(jié)控制輸出量及旋流器進(jìn)料速度，獲取最佳分級(jí)尺寸，由此保證了旋流器分級(jí)過(guò)程的穩(wěn)定性，提升了旋流器分級(jí)效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)提出的基于Fluent的旋流器分級(jí)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，利用Fluent數(shù)值模擬方式，從切向、橫向、徑向三個(gè)方面對(duì)旋流器速度場(chǎng)分布特征進(jìn)行了模擬研究。為了進(jìn)一步完善系統(tǒng)，使泵不抽空不溢出，保證旋流器工作穩(wěn)定，應(yīng)對(duì)旋流器物料濃度和入口壓力進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，由此保證旋流器的產(chǎn)品質(zhì)量和分級(jí)效率。