基于3DE的砂石工艺流程计算系统研究.pdf

水电站设计 第 卷第 期年 月修回日期：第一作者简介：袁木（），男，湖北黄冈人，硕士，工程师，从事绿色建材、水电工程施工组织设计工作。基于 的砂石工艺流程计算系统研究袁木，孔科，何文学，秦光辉（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 ）摘要：基于 三维设计平台，广泛收集破碎筛分设备、破碎特性曲线、筛分计算参数等基础数据，研发了砂石工艺流程计算系统。系统可实现对砂石加工系统工艺流程的自动计算分析，支持用户对不同工艺流程的定制，一键计算并分析生成工艺流程简图，支持预览修改，实现工艺流程计算、出图一体化，应用效果良好。同时，本砂石工艺流程计算系统可与三维 设计紧密结合，后期可进一步实现砂石加工系统三维正向设计。关键词：砂石工艺流程；破碎筛分；模块；级配平衡中图分类号：文献标志码：文章编号：（）前言砂石骨料作为工程建筑的基础材料，是工程建设的“粮草”。当前我国基础设施建设正处于高速发展阶段，对于建筑材料的需求旺盛，每年砂石产量超 亿 ；但天然砂石的匮乏，使得机制砂石成为了建筑骨料的主要来源。目前，部分央企和地方国企正在加强绿色砂石市场化布局，加大优质绿色矿产资源获取力度，立足重点战略区域及重要城市群、都市圈周边区域，加快发展绿色砂石业务。绿色砂石设计主要内容包括确定产品需求、确定生产规模、初步拟定工艺流程和初选设备、工艺流程计算、优化工艺流程和设备选型、加工系统平面布置等。其中工艺流程计算是绿色砂石设计的关键环节，需要综合考虑设备性能、场地大小、地质条件、施工时间要求、设备采购难易程度等因素，进行复杂的工艺流程计算，计算结果直接决定了工艺流程和设备的选择，对砂石加工系统平面布置、工程投资等都有直接影响。目前，国外大型砂石加工设备生产厂商 ，如美卓（）、山特维克（）等厂家根据自己的设备特性开发了相应的砂石工艺流程设计辅助软件，杜轩等人 研究了砂石料生产工艺计算机辅助设计方法，但由于涉及商业机密等原因，很难有机会接触和使用。因此，有必要开发一套砂石工艺流程计算系统，规范计算过程和方法，提高计算质量和效率。系统架构近年来随着 技术逐步在工程建设领域普及推广 ，笔者所在单位也基于 平台加大推广三维正向设计。砂石工艺流程计算系统可利用 语言进行二次开发，将砂石工艺流程计算嵌入，并将计算过程与后期三维 设计相互关联，实现砂石工艺流程智能化计算砂石加工系统三维布置二维出图的设计流程，缩短砂石加工系统工艺流程计算时长，大幅提高设计效率和质量。基于 三维设计平台，结合砂石工艺流程计算功能实际需求，确定系统架构如下图 所示。图 砂石工艺流程计算系统架构 基础模块针对砂石工艺流程计算的特点，将主要计算基础数据进行模块化配置，均放置在 文件夹下，程序会自动读取文件夹中的配置文件，所有配置文件里的内容都支持编辑，包括修改、删除、新增等操作。主要模块配置包括：（）模块。本模块主要定义项目类型，默认已经配置了“水电建材项目”和“民用建材项目”，不同的项目类型指向不同的“级配配置文件”，支持新增项目类型。（）模块。本模块定义了级配信息，在这里可以设置料源级配和所需级配，供“砂石工艺流程计算”级配信息初始化所用。（）模块。本模块主要定义了破碎设备、筛分设备、给料设备等主要设备信息，其中包含设备的开口、设备处理能力、重量、设备功率等参数。（）模块。本模块为粒度特性配置，广泛收集国内外多个厂家的各种类型破碎设备在不同排料开口时的破碎曲线，形成计算基础数据库，主要定义了主要破碎设备（鄂破、圆锥破、反击破、立轴破以及棒磨机等）在不同开口情况下的不同粒径对应的通过率、筛余率。（）模块。本模块主要定义筛分处理能力计算的基础数据，包括每平米筛网的基本筛分能力、筛分效率校正系数、粗细粒度校正系数等。（）模块。本模块主要用于工艺流程出图，包括设置图框的标准及样式，以及生成设备二维图块等。主要功能设计根据实际使用需求，砂石工艺流程计算系统主要功能包括计算基础资料、主要设备选型、级配平衡计算、筛分处理计算、调节堆场计算和工艺流程出图等 大单元，各单元紧密相关。计算基础资料计算基础资料单元（见图 ）用于确定工程类型、料源计算、所需砂石料级配以及砂石加工系统的处理规模。同时也可以导入之前已经计算完成的项目工程信息，再重新修改、调整和计算。主要设备选型主要设备选型单元可定义设备类型、设备名称、设计处理能力和开口等参数。根据岩石特性和初步拟定工艺流程，可在“设备类型”“设备名称”下拉列表中选择所需的设备（如图 所示）。确认其“设计处理能力”“开口”后，下方列表会根据 模块的配置文件自动生成选定设备的破碎特性曲线数据（见图 ），且其中“比例”和“查筛余”数据还支持手动编辑。图 计算基础资料单元图 设备选型图 破碎特性曲线数据自动生成同时，可查看当前已经配置的设备情况，亦可选中某一设备进行重新编辑或删除。级配平衡计算级配平衡计算单元是砂石工艺流程计算系统的核心单元，可按顺序点击某一车间进行级配平衡计算，在“级配平衡设置”里输入各粒径范围下的“进料量”和“破碎量”，破碎特征曲线根据主要设备选型中的数据自动生成，且每级数值支持手动编辑（见图 ）。图 级配平衡计算单元同时，可分别自动计算各车间“破碎后产量”以及“取料设置”内对象的值。各车间若要添加循环，则点击“循环”，设置“循环进料量”以及“破碎量”，即可计算各车间的循环破碎量（见图 ）。级配平衡计算完毕后，即可生成各车间的破碎总量、处理能力、负荷率、设备数量和单机负荷率（见图 ）。图 循环计算图 车间负荷计算 筛分处理计算筛分处理计算单元在级配平衡计算单元之后，本单元会自动调用 模块中的数据。首先根据工艺流程设置不同的筛分车间，各筛分车间可选择位于哪一级破碎之后，并可按需设置不同的筛孔尺寸。筛分处理计算可根据所选“筛分工序”及“筛孔尺寸”，自动计算“砂石处理量”“砂石小时处理量”和“筛上”等信息，并且可计算不同筛孔尺寸的筛分能力，根据需要，设置各参数值，获取各计算系数，系统会自动计算“筛分能力”和“需要筛网面积”（见图 ）。根据各筛分车间计算出的需要筛网面积，即可在筛分设备列表中选择不同筛分设备型号、筛分设备台数（见图 ）。图 筛分处理计算单元 调节堆场计算调节堆场计算单元可根据不同的工艺流程需要设置相应的调节料仓和堆场，输入“计算时长”“物料容重”“设备数量”后，系统会自动计算出“所需容量”。对于堆场，系统还会根据不同料堆形状、参数的设置自动计算出“实际设置容量”和“实际设置活容量”（见图 ）。图 计算筛分能力图 筛分设备选型图 调节料仓设置图 堆场设置 工艺流程简图工艺流程简图单元可自动调用 模块中的二维图块库数据，基于工艺流程计算结果自动生成工艺流程简图，同时可对工艺流程简图布局进行调整，调整完成后选择图纸大小后，即可将工艺流程简图出成工程图（见图 ），同时生成“主要设备表”。基于 设计平台“模块”，可按照需要对工程图的局部细节进行调整。图 工艺流程简图二维出图 结语本文基于达索公司 三维设计平台，利用 编程语言开发了砂石工艺流程计算系统，实现砂石工艺流程计算智能化，包括砂石加工系统的设备选型、工艺流程计算、导出主要设备表、自动生成 工艺流程图等功能；并支持用户对不同工艺流程的定制，一键计算并分析生成工艺流程简图，支持预览修改，实现工艺流程计算、出图一体化，取得了较好的应用效果。本系统具备一定先进性和指导性，可供同行业参考。后期将进一步研究本系统与砂石加工系统三维 正向设计之间的结合，改变传统砂石加工系统设计方式，实现工艺流程智能化计算砂石加工系统三维 设计二维出图的设计流程，提高设计效率和质量。参考文献：刘建远 国外几个矿物加工流程模拟软件述评 国外金属矿选矿，（）：杜轩，周俊尧，付廷伍 砂石料生产工艺计算机辅助设计方法研究及应用 人民长江，（）：，张晨晨 基于 的工程项目信息生态系统研究 徐州：中国矿业大学，（编辑：惠方方檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲）（上接第 页）参考文献：中华人民共和国交通运输部 公路斜拉桥设计规范：北京：人民交通出版社，林继镛，王光纶 水工建筑物（第 版）北京：中国水利水电出版社，中华人民共和国自然资源部 滑坡防治设计规范：北京：中国标准出版社，贾金生，马锋玲，李新宇，等 胶凝砂砾石坝材料特性研究及工程应用 水利学报，（）：中华人民共和国水利部 混凝土重力坝设计规范：北京：中国水利水电出版社，（编辑：惠方方檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲檲）（上接第 页）曹文贵，翟友成，张永杰 新奥法隧道施工风险非线性模糊评判方法 土木工程学报，（）：吴贤国，丁保军，张立茂，等 基于贝叶斯网络的地铁施工风险管理研究 中国安全科学学报，（）：，（）：刘保国，沈铭龙，马强 模糊网络分析法在公路山岭隧道施工风险分析中的应用 岩石力学与工程学报，（增 ）：宁瑶瑶，李龙 基于非可加测度 值赋权的钻爆法地铁隧道工程施工风险灰色评价 工程管理学报，（）：张进，马斌，王可娜 基于模糊层次分析法的隧道钻爆法施工风险评估 东莞理工学院月报，（）：范英，李辰，晋民杰，等 三角模糊数和层次分析法在风险评价中的应用研究 中国安全科学学报，（）：（编辑：惠方方）