技术领域
[0001] 本
发明涉及干法粉磨领域，具体地涉及一种干法粉磨生产工艺数字验证系统以及一种干法粉磨生产工艺数字验证方法。
背景技术
[0002] 矿物粉磨原料来源既有多样性，即便是同一矿物种类，不同的矿山生产的矿物质成份、性质都有差异，在粉磨过程中对设备结构参数，以及粉磨系统构造和运行工艺参数有不同的要求，因此，针对不同的矿物属性，需要针对性的设计粉磨设备，配备与粉磨加工所匹配的辅助设备，构成粉磨生产线，这类生产线生产流程封闭，物料进入到成品输出流程连续不可中断，并配备
风、热量等生产介质，生产线集成的设备种类多，结构复杂，价值高，生产线产量巨大。
[0003] 基于以上情况，在选用粉磨设备前，根据用户的产能需求设计设备结构，借助专业
软件对设备
力学性能及工况仿真计算，校核结构合理性；同时，需要对矿物取样，在实验室化验成份，在实验设备上进行粉磨试验，了解矿物属性，实验矿物粉磨所需要的工况，比如单位产量对应的
水、气体供应量，热量需求，单位能耗，设备加载的外力，运行速度等参数，为粉磨设备和生产线设计、辅助设备选型提供依据；因为粉磨生产线规模庞大，工况复杂，数据量大，受各种因素影响，实验中数据与工业生产实际运行数据有很大的差异，因此，工业生产积累的数据，对仿真和试验具有重要的验证指导意义，工业生产
大数据的积累，是粉磨装备和生产线设计提升的重要
基础。现有的技术中缺少对多个平台数据进行整合的设计思路和系统。
发明内容
[0004] 本发明实施方式的目的是提供一种干法粉磨生产工艺数字验证系统及方法，通过对多个数据平台的数据融合，从而解决现有干法粉磨生产工艺数字设计中的多平台数据整合的问题。
[0005] 为了实现上述目的，在本发明第一方面，提供一种干法粉磨生产工艺数字验证系统，所述系统包括：实验数据模
块、粉磨设备设计模块、仿真数据模块、运行数据模块和反馈修正模块；
[0006] 所述实验数据模块用于存储经实验得出的待粉磨物料对于粉磨设备的需求；
[0007] 所述粉磨设备设计模块用于根据所述粉磨需求在仿真平台中构建出对应的粉磨仿真设备；
[0008] 所述仿真数据模块用于采集所述粉磨仿真设备在仿真运行时的仿真运行状态；
[0009] 所述运行数据模块用于采集所述粉磨仿真设备所对应的粉磨设备的实际运行状态；
[0010] 所述反馈修正模块用于根据所述仿真运行状态对所述粉磨设备设计模块进行修正，以及根据所述实际运行状态对所述粉磨设备进行修正。
[0011] 可选的，所述经实验得出的待粉磨物料对于粉磨设备的需求，包括：
[0012] 对待粉磨物料进行分析，确定所述待粉磨物料的特性参数；
[0013] 根据所述特性参数，选择粉磨实验设备的类型及规格；
[0014] 采用所述粉磨实验设备对所述粉磨物料进行粉磨实验，获取对于所述粉磨设备的需求，所述需求包括：设备
载荷、环境参数、介质用量、功率需求。
[0015] 可选的，所述根据所述粉磨需求在仿真平台中构建出对应的粉磨仿真设备，包括：
[0016] 确定所述粉磨设备的构成部件以及所述构成部件的
空间布局；以及[0017] 确定所述构成部件的参数。
[0018] 可选的，所述采集所述粉磨仿真设备在仿真运行时的仿真运行状态中的所述仿真运行状态，包括：
[0019] 结构强度、模态、
流体场、
温度场以及理论载荷状态下的静态特性、动态特性、
应力应变状态和空间合理性。
[0020] 可选的，所述采集所述粉磨仿真设备所对应的粉磨设备的实际运行状态，包括：
[0021] 通过设置于所述粉磨设备的
传感器采集所述实际运行状态。
[0022] 可选的，所述根据所述仿真运行状态对所述粉磨设备设计模块进行修正，包括：
[0023] 将所述仿真运行状态反馈至所述仿真平台；
[0024] 对所述粉磨仿真设备进行验证，并通过理论计算值比较，修正仿真加载的数据，再次进行验证，直至验证结果与所述理论计算值的差值小于
阈值。
[0025] 可选的，所述根据所述实际运行状态对所述粉磨设备进行修正，包括：
[0026] 获取所述实际运行状态与所述仿真运行状态中所对应的数据的偏差；
[0028] 对所述粉磨设备进行适应性调整。
[0029] 在本发明的第二方面，还提供了一种干法粉磨生产工艺数字验证方法，所述方法包括：
[0030] 获取经实验得出的待粉磨物料对于粉磨设备的需求；
[0031] 根据所述粉磨需求在仿真平台中构建出对应的粉磨仿真设备；
[0032] 采集所述粉磨仿真设备在仿真运行时的仿真运行状态；
[0033] 采集所述粉磨仿真设备所对应的粉磨设备的实际运行状态；
[0034] 根据所述仿真运行状态对所述粉磨设备设计模块进行修正，以及根据所述实际运行状态对所述粉磨设备进行修正。
[0035] 在本发明的第三方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的干法粉磨生产工艺数字验证方法。
[0036] 本发明提供的技术方案的有益效果在于：基于仿真设计平台建立虚拟样机模型和动载状态下结构仿真模型，研究了关键零部件在整体样机环境内的应力、应变与振动模态；采用仿真设计方法动态仿真模拟实际工况，研究设备内部工作过程中
能量分布、混合物分布与运动状态形成了三平台融合一体化研发系统，最后，基于大数据平台获取的工业现场设备状态数据来优化结构设计，形成了闭环反馈，达到了提高仿真
精度，达到提高系统可靠性的目的。总之，在仿真设计、粉磨系统试验和
物联网大数据等三个平台依次进行正向设计与验证，并实现数据互通。
[0037] 本发明实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0038] 附图是用来提供对本发明实施方式的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施方式，但并不构成对本发明实施方式的限制。在附图中：
[0039] 图1是本发明一种实施方式提供的干法粉磨生产工艺数字验证系统的结构示意图；
[0040] 图2是本发明一种实施方式提供的干法粉磨生产工艺数字验证方法的步骤示意图。
具体实施方式
[0041] 以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0042] 在本发明实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
[0043] 图1是本发明一种实施方式提供的干法粉磨生产工艺数字验证系统的结构示意图，如图1所示。一种干法粉磨生产工艺数字验证系统，所述系统包括：实验数据模块、粉磨设备设计模块、仿真数据模块、运行数据模块和反馈修正模块；
[0044] 所述实验数据模块用于存储经实验得出的待粉磨物料对于粉磨设备的需求；所述粉磨设备设计模块用于根据所述粉磨需求在仿真平台中构建出对应的粉磨仿真设备；所述仿真数据模块用于采集所述粉磨仿真设备在仿真运行时的仿真运行状态；所述运行数据模块用于采集所述粉磨仿真设备所对应的粉磨设备的实际运行状态；所述反馈修正模块用于根据所述仿真运行状态对所述粉磨设备设计模块中的设计参数进行修正，以及根据所述实际运行状态对所述粉磨设备进行修正。
[0045] 如此，形成了三平台融合一体化的粉磨设备研发系统，在正向设计方面，仿真设计、粉磨系统试验和物联网大数据等三个平台依次进行正向设计与验证，实现了数据互通。
[0046] 具体的，首先基于仿真设计平台完成粉磨装备在特定工况下的结构设计与验证；然后基于试验平台，针对某种物料的真实加工环境建立物料
研磨特性与设备几何特征、力学特性、工艺参数之间的关联关系；最后基于大数据平台，积累粉磨装备工业现场运行数据，进行工业现场验证。在三平台闭环反馈方面，基于试验平台得出的物料研磨特性与设备特征关系数据，对粉磨装备进行优化设计，形成试验平台对仿真设计平台的闭环反馈；然后，基于
云服务平台获取工业现场生产介质与物料特性匹配关系数据，反馈到试验平台来完善改进物料研磨分析系统
数据库，同时，指导建立研磨试验工况；最后，基于大数据平台获取的工业现场设备状态数据来优化结构设计，提高仿真精度，达到提高系统可靠性的目的，形成大数据平台对仿真设计平台的闭环反馈
[0047] 在本发明提供的一种实施方式中，所述经实验得出的待粉磨物料对于粉磨设备的需求，包括：对粉磨物料进行分析，确定所述粉磨物料的特性参数；根据所述特性参数，选择粉磨实验设备的类型及规格；采用所述粉磨实验设备对所述粉磨物料进行粉磨实验，获取对于所述粉磨设备的需求，所述需求包括：设备载荷、环境参数、介质用量、功率需求。具体的，对要加工的矿物化验检测，确定矿物特性参数，比如：成份、硬度、粒度、真
密度、功指数等特性参数；再根据矿物原料粉磨需求，选择粉磨设备种类及规格，此处的选择可以是根据物料性质和产量要求，以历史数据库作为对比，初步选择相接近的设备种类和规格，在此基础上进行结构改进仿真、构成初步设计方案，然后再用实验室实验平台对矿物进行加工，确定该矿物加工所需要的设备载荷、环境参数、介质用量、能耗等数据。
[0048] 在本发明提供的一种实施方式中，所述根据所述粉磨需求在仿真平台中构建出对应的粉磨仿真设备，包括：确定所述粉磨设备的构成部件以及所述构成部件的空间布局；以及确定所述构成部件的参数。具体包括：根据产量、风量、选粉机转速等要求，理论计算、历史数据以及工程经验相结合，初步确定该粉磨设备的以下参数：1、磨盘大小，2、磨辊大小，3、下料锥大小和
角度，4、下料口的大小和角度，5、选粉机大小和转速，6、出料口大小和角度，7、壳体大小和高度，以及上述部件之间的位置关系等关键数据，在此基础上进行结构改进仿真、构成初步设计方案。通过关联数据的仿真分析，揭示立磨内部结构布局与气固混合物流体场形态的关联机理，解决了粉磨装备的结构布局与强度优化的难题。
[0049] 在本发明提供的一种实施方式中，所述采集所述粉磨仿真设备在仿真运行时的仿真运行状态中的所述仿真运行状态，包括：结构强度、模态、流体场、温度场以及理论载荷状态下的静态特性、动态特性、应力应变状态和空间合理性。根据已经初步确定结构空间的立磨，对粉磨设备进行CAE仿真，分析结构强度、模态、流体场、温度场，结合实验数据，分析理论载荷状态下的静态和动态特性，应力应变和空间和理性，并进行结构优化。
[0050] 在本发明提供的一种实施方式中，所述采集所述粉磨仿真设备所对应的粉磨设备的实际运行状态，包括：通过设置于所述粉磨设备的传感器采集所述实际运行状态。粉磨设备在投入工业应用后，通过物联网采集工业生产数据，比如采用以下一种或多种传感器，采集如风量、风速、温度、选粉机转速、产量、立磨振动等各种数据，并将数据反馈给实验平台和仿真平台。此处通过物联网采集实际运行状态，为粉磨设备的优化提供了数据
支撑。
[0051] 在本发明提供的一种实施方式中，所述根据所述仿真运行状态对所述粉磨设备设计模块进行修正，包括：将所述仿真运行状态反馈至所述仿真平台；对所述粉磨仿真设备进行验证，并通过理论计算值比较，修正仿真加载的数据，再次进行验证，直至验证结果与所述理论计算值的差值小于阈值。对粉磨试验和干法粉磨设备仿真进行验证，与理论计算比较，修正仿真加载的数据，进行再次验证仿真；工况数据汇集到实验平台、修正生产试验所采用的数据，指导后续设备优化改进设计。
[0052] 在本发明提供的一种实施方式中，所述根据所述实际运行状态对所述粉磨设备进行修正，包括：获取所述实际运行状态与所述仿真运行状态中所对应的数据的偏差；根据所述偏差对应的粉磨设备的位置，对所述粉磨设备进行适应性调整。实际运行状态不可避免地与理想状态具有差异，通过前述的系统仿真，避免了在设计环节造成的偏差，因此此处的偏差大多是在实施环节造成。通过将所述实际运行状态与所述仿真运行状态进行比对，能够对发生偏差的设备位置进行
定位，进而对粉磨设备进行适应性调整，此处的适应性调整包括针对偏差进行的机械参数或者电气参数的调整。
[0053] 图2是本发明一种实施方式提供的干法粉磨生产工艺数字验证方法的步骤示意图，如图2所示。在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种干法粉磨生产工艺数字验证方法，所述方法包括：
[0054] 获取经实验得出的待粉磨物料对于粉磨设备的需求；
[0055] 根据所述粉磨需求在仿真平台中构建出对应的粉磨仿真设备；
[0056] 采集所述粉磨仿真设备在仿真运行时的仿真运行状态；
[0057] 采集所述粉磨仿真设备所对应的粉磨设备的实际运行状态；
[0058] 根据所述仿真运行状态对所述粉磨设备设计模块中的设计参数进行修正，以及根据所述实际运行状态对所述粉磨设备进行修正。
[0059] 此处的方法与前述的系统的细节与有益效果相对应，此处不再赘述。
[0060] 在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种干法粉磨生产工艺数字验证装置，所述装置包括处理器和
存储器；
[0061] 所述存储器用于存储程序指令；所述处理器用于调用所述存储器中存储的所述程序指令以实现前述的干法粉磨生产工艺数字验证方法。此处的处理器具有数值计算和逻辑运算的功能，其至少具有
数据处理能力的
中央处理器CPU、随机存储器RAM、
只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统等。此处数据处理模块可以例如为
单片机、芯片或处理器等常用
硬件，更常用的情况下，就是智能终端或者PC的处理器。在此处，该装置可以是上位工控机或自动控制装置中的现有
控制器，其实现的功能为该控制器的子功能。其具体形式为依赖于现有上位工控机或控制器的硬件运行环境中的一段
软件代码。
[0062] 在本发明提供的一种实施方式中，还提供了一种计算机可读存储介质，，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的干法粉磨生产工艺数字验证方法。
[0063] 本发明上述
实施例的技术方案中的因为物料性质和产能需求的不同，生产系统需要配备不同的粉磨设备和辅助设备，被加工物料明确后，需要对物料取样化验，获取解物理特性参数；根据生产需求，基于基础粉磨设备，设计目标设备，通过CAE仿真，对结构验证、优化；在实验室，通过实验台加工物料至目标产物，获取生产工艺基础数据，包括能耗、介质消耗、参数匹配等数据，为生产系统的构建提供基础；在工业生产线，在线获取设备、生产工艺参数，通过大数据平台进行分析反馈，验证仿真模型与结果、以及实验室实验数据，并进行修正，为后续设备和生产工艺改进提升提供数据基础，通过物联网及数据自动解析
中间件，打通数据链，实现数据自动传输。
[0064] 以上结合附图详细描述了本发明的可选实施方式，但是，本发明实施方式并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施方式的技术构思范围内，可以对本发明实施方式的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施方式的保护范围。
[0065] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施方式对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0066] 本领域技术人员可以理解实现上述实施方式的方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动
硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、
随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0067] 此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施方式的思想，其同样应当视为本发明实施方式所公开的内容。
