Система автоматического регулирования загрузки мельницы

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАГРУЗКИ МЕЛЬНИЦЫ .содержащая задатчик и датчик уровня, регуляторы загрузки и веса, задатчик и датчик веса, два делителя , первый ключ и два элемента сравнения, причем выход первого ключа подключен к одному из входов первого делителя, датчик веса чере первый элемент Сравнения соединен с одним из входов регулятора веса, задатчик и датчик уровня подключены к соответствующим входам второго элемента сравнения, один из выходов которого подключен к входу регулятора загрузки, о т личающаяся тем , что , с целью повышения точности и надеж ности регулированияj она снабжена третьим элементом сравне ия, третьим делителем,блоком дифференцирования, тремя блоками определения модуля сигнала , тремя фильтрамк, четырьмя сумматорами, тремя блоками умножения , вторым и третьим ключами шестью задатчиками опорных сигналов , регулятором и блоком управления двигателем питателя, причем задатчик веса подключен к одному из входов первого элемента сравнения, другой вход которого подключен к выходу регулятора загрузки, задатчик уровня соединен с одним из входов третьего элемента сравнения, выход . которого подключен к одному из входов первого ключа, другой вход первого ключа и один из входов блока управления подключены к выходу ре . гулятора, вход которого соединен с выходом первого сумматора, первый задатчик опорных сигналов через последовательно соединенные первый делитель и первый блок умножения соединён с одним из входов первого сум (Л матора, другой вход которого соединен с вторым задатчиком опорных сигналов , датчик уровня подключен к входу блока дифференцирования и к одному из входов второго сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные первые блок определения модуля сигнала и фильтр -Kj к другому входу третьего элемента | сравнения, другой вход второго суммаSS тора подключен к одному из выходов второго блока умножения, вход которого соединен с третьим задатчиком опорных сигналов , другой вход . второго блока Умножения и выход блока дифференцирования подключены к вхо- . ду второго блока определения модуля сигнала, выход которого через второй фильтр соединен с одним из входов третьего блока умножения, другой вход которого соединен с четвертым задатчиком опорнь1х сигналов, а выход третьего блока умножения подключен к од

„„SU„„1007729

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з(Я) В 02 С 25 00 ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3271713/29-33 (22) 01.04.81 (46) 30.03.83. Бюл. N 12 (72) Г. К. Бабец, С. В. Бабец, В. П. Хорольский, fl. С. Энгель и А. Я. Полторацкий (71) Криворожский ордена Трудового

Красного Знамени горно-рудный инсти" тут (53) 621.926.5(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство

CCCP N 388464, . В 02 С 25/00, 1970.

2., Авторское свидетельство CCKP

11 575129, кл. В 02 С 25/00, l975. (54) (57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ ЗАГРУЗКИ ИЕЛЬНИЦЬ!,содержащая задатчик и датчик уровня, регуляторы загрузки и веса, задатчик и датчик веса, два делителя, первый ключ и два элемента сравнения, причем выход первого ключа подключен к одному из входов первого делителя, датчик веса через первый элемент сравнения.соедцнен с одним из входов регулятора веса, задатчик и датчик уровня подключены к соответствующим входам второго элемента сравнения, один из выходов которого подключен к входу регулятора загрузки, о тличающаяся тем,что,с целью повышения точности и надежности регулирования, она снабжена третьим элементом сравнения, третьим делителем, блоком дифференцирования, тремя блоками определения модуля сигнала, тремя фильтрамк, четырьмя сумматорами, тремя блоками умножения, вторым и третьим ключами, шестью эадатчиками опорных сигналов, регулятором и блоком управления двигателем питателя, причем за-: датчик веса подключен к одному из входов первого элемента сравнения, другой вход которого подключен к вы. ходу регулятора загрузки, задатчик ;уровня соединен с одним иэ входов третьего элемента сравнения, выход . которого подклюнен к одному из вхо" дов первого ключа, другой вход первого ключа и один из входов блока управления подключены к выходу регулятора, вход которого соединен с выходом первого сумматора, первый задатчик опорных сигналов через последовательно соединенные первый де- д литель и первый блок умножения сое- динен с одним из входов первого сумматора, другой вход которого соединен с вторым задатчиком опорных сиг- С налов, датчик уровня подключен к входу блока дифференцирования и к Й одному из входов второго сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные первые блок. определения модуля сигнала и фйльтр к другому входу третьего элемента сравнения, другой вход второго сумматора подключен к одному из выходов второго блока умножения, вход кото- © рого соединен с третьим задатчиком опорных сигналов, другой:вход . вто-. рого блока умножения и выход блока дифференцирования подключены к sxo- . ду второго блока определения модуля,) Эв сигнала, выход которого через второй фильтр соединен с одним из входов третьего блока умножения, другой вход которого соединен с четвертым задатчиком опорных сигналов, а выход третьего блока умножения подключен к од1007729 ному иэ входов третьего сумматора, другой вход которого подключен к пятому задатчику опорных сигналов, выход третьего сумматора соединен с одним иэ входов второго делителя, выход которого подключен к входу первого блока умножения, к одному из вхо" дов второго ключа и к входу третьего делителя, выход которого через третий ключ подключен к другому входу регулятора веса, выход которого соединен с другим входом блока управления, другой выход второго элемен1

Изобретение относится к автоматизации процессов измельчения материала и может найти применение в черной и цветной металлургии, теплоэнергетике, промышленности строительных материаалов.

Известна система автоматического регулирования загрузки мельницы, содержащая задатчик веса и установленный на питающем транспорте датчик ве- >О са, соединенные через элемент сравнения регулятор веса с исполнительным механизмом, связанным с питателем, задатчик и датчик уровня;загруз-, ки мельницы, соединенные через элемен i5 сравнения с регулятором загрузки1.1 j.

Такая система осуществляет форсированную догрузку мельницы до заданного уровня в режиме первоначальной загрузки при перерывах в подаче ис- 2в ходного материала. Это достигается подачей на вход дополнительного регулятора сигнала рассогласования между величиной заполнения .мельницы и ее первой производной по времени. При этом:, уэ настройки регулятора загрузки постоянны как для недогруза, так и для перегруза мельницы, поэтому система в зависимости от настроек регулятора работает либо в двухпозиционном режиме, либо при перегрузке не может вывести иэ него мельницу.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является система автоматического регулиро- M вания загрузки мельницы, содержащая задатчик и датчик уровня регулятота,сравнения через третий блок опрв» деления модуля сигнала подключен к входу третьего фильтра, один из выходов которого соединен с одним из входов четвертого сумматора, шестой задатчик опорных сигналов соединен с другим входом четвертого сумматора, выход которого соединен с другим вхо-. дом второго делителя, другой выход третьего фильтра подключен к другому входу второго ключа, выход которого подключен к входу третьего ключа и и соответствующему входу регулятора веса.

2 ры загрузки и веса, эадатчик и дат- . чик веса, два делителя, первый ключ, два элемента сравнения, причем выход первого ключа подключен к одному из входов первого делителя, датчик веса через первый элемент сравнения соединен с одним из входов регулятора веса, задатчик и датчик уровня подключен к соответствующим входам второ"

ro элемента, сравнения, один из выходов которого подключен к входу регулятора загрузки (2 1.

Недостатками этой системы является низкое качество регулирования, вызванное неучетом изменяющихся динамических свойств объекта регулирования при переработке руд с изменяющимися физико-механическими и текстурно-структурными свойствами и износом футеровочной брони и шаровой загрузки, а также ыиэкая эффективность предотвращения возникновения аварийных ситуаций и вывода объекта из области аварийных режимов.

Цель изобретения .- повышение точ- ности и надежности регулирования, Указанная цель достигается тем, что система автоматического регулирования загрузки мельницы, содержащая задатчик и датчик уровня, регуляторы загрузки и веса, задатчик и датчик веса, два делителя, первый ключ и два элемента сравнения, причем выход первого ключа подключен к одному иэ входов первого делителя, датчик scca через первый элемент сравнения соединен с одним из входов ре3 1007 гулятора веса, задатчик и датчик уровня подключены к соответствующим входам второго элемента сравнения, один иэ выходов которого подключен к входу регулятора загрузки, снабжена

S третьеим элементом сравнения, третьим делителем, блоком дифференцирования, тремя блоками определения модуля сигнала, тремя фильтрами, четырьмя сумматорами, тремя блоками умножения, 1р вторым и третьим ключами, шестью задатчиками опорных сигналов, регулятором и блоком управления двигателем . питателя, причем задатчик веса подключен к одному из входов первого и элемента сравнения, другой вход которого подключен к выходу регулятора, загрузки задатчик уровня соединен с

-" ° У одним из входов третьего элемента сравнения, выход которого подключен к од-. ному из входов первого ключа, другой вход первого ключа и один иэ входов блока управления подключены к выходу регулятора, вход которого связан с выходом первого сумматора, первый. за- gS датчик опорных сигналовчерез последо-. вательно соединенные первый делитель и первый блок умножения связан с одним из входов первого сумматора, другой вход которого соединен:с вторым эадатчиком опорных сигналов, датчик уровня подключен к входу блока дифференцирования и к одному из входов второго сумматора, выход которого подключен через последовательно соединенные первые блок опреде--. ления модуля сигнала и фильтр к другому входу третьего элемента сравнения, другой вход второго сумматора подключен к одному из выходов второго блока умножения, вход которого сое40 динен с третьим задатчиком- опорных сигналов, другой вход второго блока умножения и выход блока дифференцирования подключены к входу второго блока определения модуля сигнала, вы- ход которого через второй фильтр свя-зан с одним иэ входов третьего блока умножения, другой вход которого соединен с четвертым задатчиком опорных сигналов, а выход третьего блока ум ножения подключен к одному из входов третьего сумматора, другой вход которого подключен к пятому эадатчику опорных сигналов, выход третвего сумматора соединен с одним из входов вто- рого делителя, выход которого подключен к входу первого блока умножения, к одному из входов. второго клю729 4 ча и к входу третьего делителя, выход которого через третий ключ подключен к другому входу регулятора веса, выход которого соединен с другим входом блока управления, другой выходвторого элемента сравнения через третий блок определения модуля сигнала подключен к входу третьего фильтра, один иэ выходов которого соединен с одним из входов четвертого сумматора,. шестой задатчик опорных сигналов соединен с другим входом четвертого сумматора, выход которого связан с другим входом второго делителя, другой выход третьего Фильтра подключен к . другому входу второго ключа, выход которого подключен к входу таетьего клю ча.и к соответствующему входу регулятора веса.

На чертеже представлена блок-cxe" ма адаптивной системы автоматического аегчлирования загрузки мельницы. г

Система содержит датчик 1 веса датчик 2 уровня загрузки мельницы, . системы 3, 4 и 5 сравнения, блок 6 дифференцирования задатчик 7 веса, задатчик H уровня загрузки мельницы регулятор 9 веса, регулятор 10 загрузки, блок 11 управления двигателем

12 питателя 13, блоки 14, 15 и 16 определения модуля сигнала, фильтры 17, 18 и 19, сумматоры 2023, блоки 24, 25,и 26 умножения, ключевые элементы 27 . 28 и 29, блоки 30, 31 и 32 деления, зааатчики 33-38 опорных сигналов и регулятор 39. :Позицией 40 обоз начена мельница. .

Система работает следующим образом.

При подготовке системы к работе задатчик- 7 веса устанавливаетчя в положение, соответствующее производительности мельницы при среднем запол" нении для данного месторождения типа руды, а задатчик 8 уровня загрузкив положение, соответствующее оптимальному заполнению мельницы. В случае, когда заполнение мельницы равно заданному, на выходах блоков 4, 10, 5 и

32 сигналы. равны нулю, на элементе

3 сравнения сопоставляются сигнал задания от задатчика 7 и сигнал текущего расхода руды от датчика 1 веса. Величина рассогласования поступает на. регулятор 9 веса, который через блок

11 управления управляет двигателем 12 питателя 13, подающего руду в мельницу

40, стабилизируя заданный расход оуды.

5 .1 0077

8 этом случае управляющее воздей-. ствие U>(t) на выходе регулятора 94opt мируется по, закону

0 (t2= CT p+4)(— "+4 (Ц, (1) s

К (TXP где К - коэффициент усиления регулятора;

Т и Т - постоянные времени предварения и интегрирования регулятора настраиваемые параметры 9;

+y (t)- сигнал рассогласования с выхода элемента 3 сравнения.

K>(t) = x>- x(t) (2)

К ми + " мин где х» - сигнал заданного значения 3О расхода рудь от задатчика 7 веса;

x(t) - сигнал текущего значения расхода руды от датчика 1 веса;

К, — минимальное значение, т.е. .zs мин линейная часть настраиваемого коэффициента коррекции, поступающего от блока 32, соответствующее максимальной постоянной времени объек3 та, задается задатчиком 33, m - масштабный коэффициент, задаваемый блоком 37; у - максимальное значение модуля реальной производной сигнала уровня загрузки от датчи3S ка 2 уровня загрузки.

К - постоянный коэффициент, задаваемый задатчиком 34.

Контур адаптации К работает следУющим .образом.

На основе сигнала у (сигнала реальной производной величины заполнения блока б ) в блоке 14 определения модуля образуется сигнал модуля ре45 альной производной величины заполнения / у /, который далее поступает на фильтр 17, где формируется сигнал у из выражения

d д и

Т,(1), "+ =.! И 1Ж= 1% „(4) я л

Т„, при 1м1 >9 т(ЬЦ= " т2»т (<)

Т, при 1з < з где fó - входной сигнал фильтра;

Т1и Т - постоянные времени фильтра.

При выбранных соотношениях Т и Т> в фильтре 17 оценивается значение у

29 6 которое,: умножаясь s блоке 26 на постоянный коэффициент m, дает оценку Нелинейной составляющей"коэффициента коррекции расхода руды Кя.

При изменении типа исходной руды, например в сторону ухудшения размалываемости, что приводит к увеличе- нию постоянной времени объекта, фильтр

17 переключается с Т на Т>, что соответствует уменьшению коэффиента К„.

Соответственно, сигнал К поступает на третий блок 31 делеййя и на второй ключевой элеьент 28. Если заполнение мельницы находится в пределах допуска, т.е. б4. =О, то сигнала с выхода блока 18 нет, ключевой элемент 28 закрыт, а третий ключевой weмент 29 открыт. Сигнал от блока 32 поступает через блок 31 деления и.клю-; чевой элемент 29 на регулятор 9. 8 блоке 31 в случае Е4 =0 происходит вычисление величины, обратной К . Таким образом, сформированный по уравнению (i) сигнал парирует рассогласование (й) с учетом влияния изменения постоянной времени объекта на коэффициентусиления системы автоматического регулирования.

Блок 31 деления осуществляет преобра. зование сигналаот блока32 позакону

К, па>И f ($) y< g

4дор — при )e 1 ()1 () где k4 (t) - сигнал рассогласования заданного значения и текущего, поступаюший с выхода блока 4;

Е4 „ - величина допуска на рассогласование;

/l - знак модуля сигнала;

0 „ - сигнал, поступающий от блока 32 через блок 31 на регулятор 9.

В случае, когда уровень загрузки мельницы отличается от заданного, но находится в пределах допустимой области значений, сигнал от блока 18 поступает на ключевой элемент 28, который закрывает ключевой элемент 29, разрешая непосредственное прохождение сигнала от блока 32 на регулятор

9. Сигнал Е, -поступает на регулятор 10 загрузки, который выдает сигнал на элемент 3 сравнения и далее на регулятор 9 веса. При этом, если текущее заполнение больше заданного, что может быть вызвано ухуашением размалываемости материала или износом шаровой загрузки, происходит изменение

ОА(+?= К

$$

7 10077 расхода руды в сторону его уменьшения. Если же заполнение меньше заданного - т.е. мельница недогружена, происходит корректировка сигнала от регулятора 10 в сторону увеличения расхода руды. Регулятор 10 загрузки осуществляет функцию корректировки задания от блока 7 на расход руды.

В этом случае. т.е. при 84 () аЕ4 „ управляющее воздействие на выходе ре- >в гулятора 9 формируется по закону, аналогичному выражению (1). где f(>, К, Кы — постоянные регулятора, которые определяются эксперименталь- рв но при настройке системы.

Е+ К2

"цд= — (8)

* тп Мин где - максимальное значение модуля ошибки И, (й)/.

Величина К, являющаяся отношением максимального значения модуля ошибки и максимального значения модуля реальной производной величины заполнения,характеризует динамические свойства мельницыпо каналу изменения измельчаемости руды - заполнениеи изме- . няется одновременнос коэффициентом усиления в передаточной функции объекта.з$

Настраиваемый коэффициент К вычисляется спомощью двух фильтров17-и

18,йа которые поступают сигналы от датчика 2уровня загрузки через блок6 диф- ференцирования и блок 14 определения ю модуля сигнала и от элемента 4 сравнения черезблок 15с1пределения модуля. фильтры 17 к 18 оценивают величил ны Й. и у по выражениям

Т } . + Ю =В } . при ® } М л

"дВ л л и, -Т вЂ” 6+8=}Е} при lt}(K

ada

\ (9)

3+n ., д =И при Ь}>м

gn л л л

Т вЂ” + = } } при М}(м

2дС

Причем Тд7) Т .

Сигналы ф и у суммируются с коэффициентом К и К щ в сумматорах

2l и 22 от задатчиков 33 и 34 опорных

29 8 сигналов, а в блоке 32 деления происходит вычисление К по выражению(8 ), Таким образом, при увеличении коэффициента усиления объекта система становится более быстрой и данное отношение уменьшается, а в результате, контур адаптации (блоки 6, 14 15, 17

18, 21, 22, 28, 32, 36, 34 и 37) парирует влияние коэффициента усиления объекта на коэффициент усиления системы. Пооисходит оптимальное по дина -. мическим свойствам изменение расхода руды в мельницу до достижения заданного, оптимального по технологическим показателям> уровня загрузки.

Одновременно с этим сигнал текущего заполнения поступает от датчика 2 уровня загрузки на первый вход сумматора 20, на второй вход которого ,поступает сигнал скорости изменЕния заполнения, т.е. его реальной производной от блока 6 через блок 25 умножения, в котором происходит ум-„ ножение на постоянный коэффициент величина которого задается блоком 36.

С выхода блока 20 на блок 16 поступает сигнал, пропорциональный прог нозируемому заполнению мельницы на упреждающий момент времени. Блоки 6

25, 36 и 20 осуществляют алгоритм вычисления прогнозируемой величины заполнения по выражению

У„ +1 = У.} + У (10) где t — время прогноза (определ тется экспериментально и зависит отдинамических свойств системы и объекта регу,лирования). В блоках 16 и 19 происходит преобразование, аналогичное преобразованиям, осуществляемым в блоках 15 и!18.

Оцененное максимально возможное значение заполнения „.+„ к конщ времени прогноза сравнивается в третьем блоке 5 сравнения, представляющем адаптивный пороговый элемент, с сигналом задания от блока 8.

В случае, если разность сигналов с блоков 19 и 8 превышает порог срабатывания элемента 5 сравнения, на его выходе появляется сигнал, пропорциональный рассогласованию ду, кото- рый поступает на первый блок 30 деления и далее через блоки 24 и 23 на регулятор 39. Блоки 23, 24, 30,. 32, 35 и 38 осуществляют определение времени, необходимого мельнице для выхода из области аварийных перегрузок, при полностью отключенном исходном питании.

9 1007729 10

Время отключения определяется иэ 4ерез время T сигнал с блока 39 зависимости исчезает и включается контур pervлирования подачи, руды в мельницу. Система приходит в исходное состояние. где С - постоянная, задаваемая от В процессе достижения заданного заэадатчика 38 опорного сиг- . полнения устраняется возможное пенала и зависящая от конст- рере гулирование обьекта. руктивных особенностей Этим самым осуществляется недопущемельницы;

° ние возникновения аварийных ситуаций

Фу - сигнал разности с блока 5 о а мельнице и скорейший вывод в об-:. максимального значения за- ласть оптимальных режимов при возполнения в прозгноэируемый никновении аномальных ситуаций. Повыпериод; шается точность и надежность регуК коэффициент адаптации . лирования загрузки мельницы, снижаетр - постоянный коэффициент,равный ся время работы мельницы в режиме несредней скорости разгрузки мельницы, догруза и перегруза, что позволяет при полностью отключенном питании в повысить произвоДительность По готомомент достижения оптимального эа- вому продукту на 4-6 что дает экополнения и оптимальной плотности пуль- номический эффект 30 тыс.руб. на од пы в мельнице, от задатчика 35. м у технологическую секцию.

По сигналам от блока 23 релейный регулятор 39 отключает двигатель Работа контура вывода. мельницы из питателя 12 через блок 11 управле- режима аварийного перегруза аналогичния на время раэгоузки Т и одновре- на работе оператора-мельника при ликменно блокирует ключевой элемент,,27 2$ видации перегруза мельниц на обогаи последующие блоки. тительных фабриках.

ВНИИПИ Заказ 2185/9 Тираж 620 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4