Bài viết Các giải pháp nâng cao hiệu quả trong tính toán thiết kế xưởng tuyển than trình bày kết quả nghiên cứu, ứng dụng các giải pháp tin học để nâng cao hiệu quả trong tính toán thiết kế xưởng tuyển than. Mời các bạn tham khảo.
Tạp chí KTKT Mỏ - Địa chất, số 43/7-2013, tr.104-108 CÁC GIẢI PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ TRONG TÍNH TỐN THIẾT KẾ XƯỞNG TUYỂN THAN CẢNH CHÍ THANH, NINH THỊ MAI, ĐẶNG VĂN NAM Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu, ứng dụng giải pháp tin học để nâng cao hiệu tính tốn thiết kế xưởng tuyển than là: Sử dụng phương pháp nội suy Lagrange thay phương pháp truyền thống (phương pháp đồ thị phương pháp nội suy tuyến tính) xây dựng giải thuật tự động xử lý làm tròn thay việc làm tròn phương pháp thủ cơng Các giải pháp cho thấy kết tính tốn nhanh chóng xác Trong tốn thiết kế xưởng tuyển than, có số vấn đề phức tạp tồn làm cho người thiết kế vất vả tính tốn kết lại khó có độ xác cao, việc tính tốn để đánh giá tính khả tuyển than tính tốn bảng tổng hợp số liệu than đem tuyển Sau xem xét kỹ lưỡng phương pháp tính tốn truyền thống áp dụng độ xác phương pháp nói trên, chúng tơi đưa giải pháp khắc phục vấn đề tồn tại, nhằm nâng cao hiệu tính tốn thiết kế xưởng tuyển than Sử dụng phương pháp nội suy đa thức tính tốn đánh giá tính khả tuyển than 1.1 Đánh giá tính khả tuyển than Để đánh giá tính khả tuyển than, quy trình tính tốn gồm bước sau: + Thành lập bảng phân tích chìm than cấp hạt Có nhiều cấp hạt cần phân tích chìm như: Cấp hạt 6-15mm, 15-35mm, 35-50mm 50-100mm Ví dụ sau thành lập bảng phân tích chìm than cấp hạt 50100mm, ta có kết bảng Bảng Bảng phân tích chìm than cấp hạt 50-100mm Than đầu Phần chìm γ (%) A(%) γ.A(%) ∑ γ (%) ∑γ.A(%) A(%) ∑γ(%) ∑γ.A(%) A(%) -1.4 62.11 4.47 277.63 62.11 277.63 4.47 100.00 2552.34 25.52 1.4- 1.5 4.12 12.68 52.24 66.23 329.87 4.98 37.89 2274.71 60.03 1.5- 1.6 2.18 22.45 48.94 68.41 378.81 5.54 33.77 2222.47 65.81 1.6- 1.7 1.69 31.72 53.61 70.10 432.42 6.17 31.59 2173.53 68.80 1.7- 1.8 2.06 41.54 85.57 72.16 517.99 7.18 29.90 2119.92 70.90 1.8- 1.9 1.94 52.30 101.46 74.10 619.45 8.36 27.84 2034.35 73.07 1.9- 6.05 61.01 369.11 80.15 988.56 12.33 25.90 1932.89 74.63 +2 19.85 78.78 1563.78 100.00 2552.34 25.52 19.85 1563.78 78.78 Cộng 100.00 25.52 Trong đó: 104 Phần Cấp tỷ trọng - Thu hoạch than ứng với cấp hạt (%); A - Độ tro than ứng với cấp hạt (%); + Xây dựng đường cong khả tuyển: Sau thành lập bảng phân tích chìm nổi, tiến hành xây dựng đường cong khả tuyển Đường cong khả tuyển xây dựng bao gồm đường sau: λ – Đường độ tro nguyên tố; β – Đường thu hoạch phần θ – Đường thu hoạch phần chìm; δ – Đường tỷ trọng Trên hình nêu ví dụ đường cong khả tuyển sau xây dựng Trong có trục tích hợp hệ tọa độ: Trục hoành biểu diễn độ tro than (A%), trục hoành biểu diễn tỷ trọng than (δ), trục tung bên trái biểu diễn thu hoạch than (t %) trục tung bên phải biểu diễn thu hoạch đá thải (đ%) Chiều trục theo chiều mũi tên bên cạnh trục với ký hiệu biểu diễn đại lượng tương ứng trục Hình Đường cong khả tuyến + Đánh giá tính khả tuyển than cấp hạt Dựa vào đường cong khả tuyển độ tro than yêu cầu xác định tỷ trọng phân tuyển thu hoạch cấp tỷ trọng lân cận, qua thành lập bảng kết đánh giá tính khả tuyển than cấp hạt Để làm việc đó, người ta dùng phương pháp: a) Phương pháp đồ thị: Ví dụ hình 1, để đánh giá tính khả tuyển than cấp hạt 50100mm với độ tro yêu cầu than 5%, ta làm sau: - Đầu tiên phải xác định tỷ trọng phân tuyển cách từ giá trị 5% trục hoành dưới, kẻ đưởng thẳng song song với trục tung, cắt đường β điểm (điểm A, theo chiều mũi tên) Từ điểm kẻ đường thẳng song song với trục hoành, cắt đường δ điểm (điểm B) Từ B kẻ đường song song với trục tung, cắt trục hoành điểm C - tỷ trọng phân tuyển (δr=1.63) - Tiếp theo xác định thu hoạch cấp có tỷ trọng lân cận (r ±0.1) cách từ trục hoành trên, ứng với tỷ trọng δ=1.53 δ=1.73, kẻ đường song song với trục tung, cắt đường δ điểm tương ứng (điểm D điểm E), từ điểm kẻ đường song song với trục hoành, cắt tung độ bên trái điểm (điểm F G) Hiệu tung độ điểm thu hoạch cấp có tỷ trọng lân cận Đánh giá phương pháp: Như trình bày trên, ta phải vẽ đường cong khả tuyển cấp hạt sở bảng kết phân tích chìm tương ứng thành lập từ đồ thị tiến hành xác định thông số cần thiết Để vẽ đồ thị, cần phải có toạ độ điểm phải biết hàm số đồ thị cần vẽ Với toán này, việc vẽ đồ thị thực thông qua toạ độ điểm lấy bảng phân tích chìm Tuy nhiên, số lượng điểm lại hạn chế (chỉ khoảng từ đến 10 điểm) Thực tế nay, thực thủ công, người thiết kế vào toạ độ điểm biết để vẽ đường cong uốn qua điểm cố định này, độ xác không cao, tuỳ thuộc kinh nghiệm khả người thiết kế Từ việc vẽ đường cong khả tuyển có độ xác thấp, dẫn đến hệ xác định thông số từ đường cong khả tuyển thu kết bị sai lệch nhiều, theo việc tính tốn thành lập bảng bị sai, ảnh hưởng đến kết đánh giá cuối Như việc sử dụng phương pháp phức tạp, hồn tồn thủ cơng có độ xác thấp b) Phương pháp nội suy theo số liệu bảng phân tích chìm nổi: Theo ví dụ bảng 1, theo cột cấp tỷ trọng, dóng theo hàng ngang, ta có: 105 - Ứng với tỷ trọng δ=1.5 có độ tro than At=4.98 (ơ in đậm) - Ứng với tỷ trọng δ=1.6 có độ tro than At=5.54 (ơ in đậm) Để có độ tro than u cầu At=5% ta phải tính tốn nội suy (phương pháp nội suy tuyến tính) để có tỷ trọng phân tuyển tương ứng Từ kết nội suy lại tính tốn nội suy lần để cấp có tỷ trọng lân cận Ngồi ra, lập bảng cân lý thuyết sản phẩm tuyển, phải sử dụng cách nội suy tương tự Đánh giá phương pháp: Như vậy, với phương pháp nội suy này, ta phải sử dụng cách tính tốn thủ công, hay may mắn nhờ sử dụng phần mềm MS Excel, ta phải hiểu rõ cách làm nhập vào công thức cần thiết để MS Excel tính tốn hộ Mặc dù thế, phương pháp nhiều thời gian khơng có độ xác cao (do sử dụng phương pháp nội suy tuyến tính) Như với phương pháp trình bày bộc lộ nhược điểm Vì vậy, yêu cầu đặt phải nghiên cứu tìm giải pháp khắc phục nhược điểm hạn chế đó, giảm sai số đến mức thấp Sau nghiên cứu thử nghiệm, giải pháp cuối lựa chọn sử dụng phương pháp nội suy Lagrange để tính tốn giá trị điểm tùy ý sở giá trị điểm biết nhằm xác định thông số cần thiết 1.2 Giới thiệu nội suy đa thức Giả sử đại lượng x y có quan hệ hàm số y=f(x), Trong ta khơng biết biểu thức hàm f(x) mà biết số giá trị y tương ứng với giá trị x điểm: x0, x1, x2….xn y0, y1, y2…yn x0 x1 … xk … xn-1 xn X y0 y1 … yk … yn-1 yn Y x0, x1, ….xn xếp theo thứ tự tăng dần Bài toán nội suy tốn tìm giá trị gần y điểm x, nằm giá trị bảng trên, chẳng hạn tính gần giá trị yk điểm xk Mỗi (n+1) cặp giá trị biết x y: (x0,y0), (x1,y1),…, (xn,yn) 106 gọi mẫu quan sát, giá trị x0, x1,…xn gọi điểm quan sát, y0, y1, …, yn gọi kết quan sát Ta gọi hệ n+1 hàm f0(x), f1(x), f2(x), …, fn(x) độc lập miền x nếu: t0f0(x) + t1f1(x) + t2f2(x) + … + tnfn(x) = ( x X ) t0 = t1= t2 = … = tn = Để giải toán ta chọn hệ n+1 hàm độc lập tuyến tính f0(x), f1(x), f2(x), … , fn(x) sau xây dựng hàm f(x) có dạng: f(x) = a0f0(x) + a1f1(x) + a2f2(x) + … + anfn(x) đó: a0, a1, a2,…, an tham số chưa biết mà cần xác định dựa vào hệ hàm f0,f1,f2,… , fn mẫu quan sát (xi,yi) (i= 0, n ).[3] Hàm f(x) xây dựng dùng xấp xỉ hàm cho y = f(x) Hiện có nhiều phương pháp nội suy nội suy Lagrange, nội suy Niutơn, nội suy SPLINE, phương pháp bình phương bé nhất… Mỗi phương pháp có ưu khuyết điểm khác Với tốn này, chúng tơi lựa chọn phương pháp nội suy Lagrange phương pháp dễ đọc, dễ hiểu, sai số nhỏ… Dưới trình bày đặc tả thuật toán module xác định giá trị điểm phương pháp nội suy Lagrange thông qua ngơn ngữ giả trình: PROGRAM Yo(x0); BEGIN Y0 := ; {khởi tạo giá trị ban đầu} For i := to n Begin T1:=1; {Tính giá trị tử số} T2:=1; {Tính giá trị mẫu số} For j := to n Begin If i j then Begin T1:=T1*(x(i)-x(j)); T2:=T1*(x0-x(j)); End; End; Y0:= Y0 + Y(i)*T2/T1; End; END 2 Giải thuật tự động xử lý làm tròn 2.1 Nguyên tắc làm tròn q trình tính tốn, tổng hợp số liệu Trong q trình tính tốn, tổng hợp số liệu than đem tuyển (được lập thành bảng), có việc cần phải kiểm tra giá trị tổng hợp thành phần (thường theo cột) Giá trị cần phải giá trị cho trước Thơng thường, số liệu sau tổng hợp có giá trị khơng mà lớn hay nhỏ giá trị cho trước Vì cần phải tiến hành làm tròn giá trị tham số thành phần Vấn đề đặt để mong muốn, cần tiến hành làm tròn theo nguyên tắc định theo u cầu chun mơn ngành tuyển khống Đây thao tác thiếu nhằm đảm bảo giảm tối đa sai số tăng độ xác tham số Như nói, thực tế thường xảy trường hợp phải làm tròn, là: - Nếu tổng lớn số cố định phải giảm tham số tổng cho kết thu tổng số cố định cho - Ngược lại trường hợp tổng nhỏ số cố định bắt buộc phải tăng thơng số tổng để thu kết mong muốn Đối với toán tuyển than tham số làm tròn đến chữ số thập phân sau dấu phẩy Để đảm bảo kết theo ý muốn, việc tìm kiếm làm tròn với tham số cụ thể phải xét đến chữ số thứ ba thứ tư sau dấu phẩy Sau chọn làm tròn tham số thành phần lại phải kiểm tra lại kết tổng hợp Nếu kết tổng hợp không đạt yêu cầu lại tiến hành làm lại… Cứ đạt kết tổng hợp mong muốn bảng Việc sau lặp lại tất bảng q trình tính tốn Vì cơng việc nhiều thời gian khó tránh khỏi sai sót Hiện nay, người ta dùng phần mềm MS Excel để hỗ trợ việc tính tốn, việc tìm kiếm làm tròn thành phần số liệu tham gia để đảm bảo nguyên tắc nói phải làm phương pháp thủ cơng (do người định) Vì vậy, nhóm tác giả nghiên cứu khắc phục nhược điểm cách xây dựng giải thuật tốn học, tích hợp module chương trình máy tính để việc làm tròn thực hồn tồn tự động đạt độ xác yêu cầu 2.2 Giải thuật tự động xử lý làm tròn Thuật tốn module xây dựng đặc tả ngơn ngữ giả trình sau: PROGRAM lamtron(Tong,N); BEGIN While (Tong–N>0) {Trường hợp phải giảm phần tử tổng} Begin - Xác định phần tử tổng làm tròn tăng; - Tìm đến phần tử làm tròn tăng có phần mở rộng nhỏ phần tử xác định được; - Giảm phần tử tìm 0.01 đơn vị; - Tính lại Tong; End; While (Tong-N