矿山破碎筛分工艺可视化模拟方法、装置、设备及介质与流程

本发明属于矿山工程与计算机辅助设计交叉，具体涉及一种矿山破碎筛分工艺可视化模拟方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、在矿山破碎筛分系统设计与优化领域，传统方法主要依赖人工经验估算和分段静态计算。设计人员通常基于类似项目经验确定破碎段数、设备类型和配置方式，然后通过手工计算或简单电子表格进行流程平衡计算，存在计算繁琐且精度低、方案优化困难、设计环节割裂、缺乏系统性数字模型等局限。

2、近年来，也出现了一些矿山破碎筛分工艺的数字化模拟系统，例如专利文献cn120724796a提供一种基于离散元的矿山半自磨工艺模拟仿真方法，实现了矿山半自磨工艺的模拟仿真；又如专利文献cn119475818a提供一种选矿工艺辅助设计方法，实现选矿工艺流程设计、计算、设备选型及出图的一体化操作。

3、然而，上述现有技术的模拟计算方法通常以设备几何状态恒定为前提，属于静态设计点计算，未考虑耐磨件磨损这一时变因素的影响。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提供一种矿山破碎筛分工艺可视化模拟方法、装置、设备及介质，能够在设计阶段、零运行数据条件下，定量刻画耐磨件磨损累积及其引起的设备几何状态演化，预测全周期性能漂移，并联合反求初始排矿口设定值和各耐磨件更换周期序列。

2、为解决上述之一或部分或全部技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种矿山破碎筛分工艺可视化模拟方法，包括：通过可视化界面构建目标破碎筛分工艺流程，并为各破碎设备和筛分设备绑定与磨损几何模型相耦合的参数化设备模型；输入矿石性质参数、设备参数和设计目标约束，并将服务周期划分为多个磨损时段；针对当前磨损时段的设备几何状态执行物料平衡迭代计算，得到该磨损时段内各节点的物料流量和粒度分布；对候选初始排矿口执行磨损感知全周期求解，在同一嵌套推进过程中联合反求初始排矿口设定值和各耐磨件的更换周期序列；依据各磨损时段的峰值工况和均值工况，进行设备选型校核和多方案全周期指标对比择优。

4、进一步的，为各破碎设备和筛分设备绑定与磨损几何模型相耦合的参数化设备模型的方法包括：为各破碎设备绑定粒度变换模型，为各筛分设备绑定筛分效率模型，并将磨损几何模型与粒度变换模型和筛分效率模型建立耦合关系；所述粒度变换模型采用相应设备的粒度特性曲线，用于根据给料粒度分布和设备几何状态计算排料粒度分布；所述筛分效率模型采用相应筛分设备的筛分效率曲线，用于根据来料粒度分布和筛网有效筛孔尺寸计算筛上产物和筛下产物的粒度分布；所述磨损几何模型用于逐时段累计各耐磨件的磨损厚度增量，并将磨损厚度换算为设备几何状态参数的增量；所述磨损几何模型每个时段输出的几何状态参数更新值，作为对应所述粒度变换模型或所述筛分效率模型在该时段的输入特性参数。

5、进一步的，针对当前磨损时段的设备几何状态执行物料平衡迭代计算的方法包括：解析目标破碎筛分工艺流程以识别循环回路，并选定切断流；沿物料流向依次调用各设备对应的参数化设备模型进行前向计算，得到切断流的计算值及其与初值的残差；按自适应松弛因子调整切断流迭代值，直至满足收敛判据。

6、进一步的，对候选初始排矿口执行磨损感知全周期求解的方法包括：按磨损时段逐步推进磨损累积与流程平衡求解，得到产品粒度分布、循环负荷和系统能耗随服务时间漂移的轨迹；根据预设的约束条件，定位触发件并执行更换复位；所述约束条件包括产品粒度约束和循环负荷约束。

7、进一步的，在同一嵌套推进过程中联合反求初始排矿口设定值和各耐磨件的更换周期序列的方法包括：在设备允许调节范围内对候选初始排矿口进行一维有界搜索，取满足约束条件的最大候选初始排矿口作为初始排矿口设定值，并确定各耐磨件的更换周期序列；所述约束条件包括产品粒度约束和循环负荷约束。

8、进一步的，按磨损时段逐步推进磨损累积与流程平衡求解的方法包括：在初始设备几何状态下执行一次物料平衡迭代计算，获得基准平衡解；针对每一磨损时段，取上一磨损时段流程平衡解中各设备的通过物料量作为该磨损时段各耐磨件承担的通过物料量；其中第一磨损时段取基准平衡解中的通过物料量；按所绑定的磨损几何模型累加各耐磨件的磨损厚度，换算为排矿口或辊缝的有效增大值、或筛网有效筛孔增大值，修正对应设备的参数化设备模型；重新执行一次物料平衡迭代计算，得到该磨损时段的流程平衡解；依据矿石性质参数中的破碎功指数和该磨损时段流程平衡解中各设备的通过物料量计算各破碎设备的能耗，根据设备额定功率和该时段运行时长计算各筛分设备的能耗，并汇总为该磨损时段系统能耗。

9、进一步的，根据预设的约束条件，定位触发件并执行更换复位的方法包括：对每个磨损时段校核产品粒度约束和循环负荷约束，每个磨损时段的约束校核记为一个时段校核点；当某时段校核点违反产品粒度约束时，在该校核点按磨损率定位触发件，对每个处于使用状态且有效增大值大于零的耐磨件，计算其累计磨损厚度和标称许用磨损厚度之比作为相对磨损率，取磨损率最大者作为触发件；如果违反产品粒度约束的校核点为首时段校核点，则不执行更换复位；否则将该时段校核点标记为该触发件的更换阈值，执行更换动作，将该耐磨件的累计磨损厚度和相应有效增大值清零。

10、一种矿山破碎筛分工艺可视化模拟装置，包括工艺流程构建模块、参数输入模块、物料平衡计算模块、全周期求解模块、方案生成模块和报告导出模块；所述工艺流程构建模块用于通过可视化界面构建目标破碎筛分工艺流程，并为各破碎设备和筛分设备绑定与磨损几何模型相耦合的参数化设备模型；所述参数输入模块用于输入矿石性质参数、设备参数和设计目标约束，并将服务周期划分为多个磨损时段；所述物料平衡计算模块用于针对当前磨损时段的设备几何状态执行物料平衡迭代计算，得到该磨损时段内各节点的物料流量和粒度分布；所述全周期求解模块用于对候选初始排矿口执行磨损感知全周期求解，在同一嵌套推进过程中联合反求初始排矿口设定值和各耐磨件的更换周期序列；所述方案生成模块用于依据各磨损时段的峰值工况和均值工况，进行设备选型校核和多方案全周期指标对比择优；所述报告导出模块用于导出设计计算报告。

11、一种电子设备，包括处理器和存储器；所述存储器用于存储可执行指令，所述处理器用于执行所述指令，以实现所述的模拟方法。

12、一种计算机可读存储介质，所述可读存储介质中存储有指令，当所述指令被执行时，实现所述的模拟方法。

13、与现有技术相比，本发明有益效果如下：

14、本发明以磨损几何模型与破碎、筛分工艺模型的耦合建模为核心，通过外层磨损逐时段推进、内层物料平衡迭代求解的嵌套计算机制组织流程构建、参数输入、平衡计算、全周期求解与方案对比，使方法在设计阶段、零运行数据的条件下即具备预测破碎筛分系统全服务周期性能演化轨迹的能力，并能在同一推进过程中联合确定初始排矿口设定值与各耐磨件更换周期序列，从而在新建及改扩建矿山破碎筛分系统设计中，同时达成产品粒度全周期达标、循环负荷受控、能耗与钢耗可精细核算、维护制度定量优化、设计方案科学比选等多项目标，弥补了静态设计点模拟方法无法反映磨损时变影响的不足。