Система автоматической стабилизации плотности пульпы в слив классификатора при мокром процессе измельчения

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛОТНОСТИ ПУЛЬПЫ В СЛИВ КЛАССИФИКАТОРА ПРИ МОКРОМ ПРОЦЕССЕ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ, включающая датчик и задатчик плотности пульпы, соединенные с первым и вторым входами элемента сравнения, последовательно соединенные исполнительный механизм и электрическую задвижку расхода воды, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности стабилизации , она снабжена четырьмя задатчиками опорных сигналов, тремя интеграторами , семью блоками умножения, тремя блоками сложения, квадратором, пятью мас1 табными блоками, двумя блоками вычитания и двумя блоками деления, причем выход первого задатчика опорного сигнала соединен с первым входом первого блока умножения , выход которого соединен с третьим входом элемента сравнения, выход элемента сравнения подключен к входу первого .интегратора и первому входу второго блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого блока сложения, выход кото- . рого соединен с входом дополнительного механизма и первым входом второ го блока сложения, выход которого подключен к входу второго интегратора , первый.выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения и с входом третьего интегратора , второй выход второго интегратора соединен с первым входом третьего блока умножения, выход которого подключен к первому входу третьего блока сложения, выход которого со единен с вторым входом второго блока сложения, выход первого интегратора соединен с первым входом четвертого блока умножения, выход которого сое- Q S динен с вторым входом первого блока сложения, выход второго задатчика (Л опорных сигналов подключен к входу, первого масштабного блока, выход с которого соединен с первым входом первого блока деления и входом второго масштабного блока, выход которо- 5 го соединен с первым входом второго блока деления, выход которого подключен к второму входу четвертого блока умножения, выходы третьего задатчика опорного сигнала соединены с входом третьего масштабного блока и с ел первым входом пятого блока умножения , второй вход которого подключен 0 к выходу третьего интегратора, а выход пятого блока умножения соединен с вторым входом третьего блока сложения , выходы четвертого задатчика опорного сигнала соединен с вторым входом третьего блока умножения, входом квадратора, первым входом шестого блока умножения и первым входом седьмого блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания, выход кото-рого подключен к второму входу второго блока деления, выходы квадратора соединены с вторым йходом шестого блока умножения и первым входом вто

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(5D B 02 С 25 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3480007/29-33 (22)02.08.82 (46) 07.01.84, Бюл. Р 1 (72) E. К. Бабец,. В. П. Хорольский, A. М. Шубладзе, Й. Н. Цагурия и Н. П. Лапченко (71) Криворожский ордена Трудового

Красного Знамени горно-рудный институт и Ордена Ленина институт проблем управления (53) 621.926(088.8) (56) 1. Марюта A. Н. Автоматическая оптимизация процесса обогащения руд на магнитообогатительных фабриках.

N. "Недра", 1975, с. 197.

2. Зубков Г. А. и др. Автоматизация процессов обогащения руд цветных металлов. М,, "Недра", 1975, с. 78 (прототип). (54)(57) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОИ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛОТНОСТИ ПУЛЬПЫ В СЛИВ

КЛАССИФИКАТОРА ПРИ МОКРОМ ПРОЦЕССЕ

ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ, включающая датчик и задатчик плотности пульпы, соединенные с первым и вторым входами элемента сравнения, последовательно соединен-. ные исполнительный механизм и электрическую задвижку расхода воды, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности стабилизации, она снабжена четырьмя эадатчиками опорных сигналов, тремя интеграторами, семью блоками умножения, тремя блоками сложения, квадратором, пятью масштабными блоками, двумя блоками вычитания и двумя блоками деления, причем выход первого задатчика опорного сигнала соединен с первым входом первого блока умножения, выход которого соединен с третьим входом элемента сравнения, выход элемента сравнения подключен к входу первого .интегратора и первому входу второго блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого блока сложения, выход кото- . рого соединен с входом дополнительного механизма и первым входом второ. го блока сложения, выход которого подключен к входу второго интегратора, первый, выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения и с входом третьего интегратора, второй выход второго интегратора соединен с первым входом третьего блока умножения, выход которого подключен к первому входу третьего блока сложения, выход которого со. единен с вторым входом второго блока сложения, выход первого интегратора соединен с первым входом четвертого блока умножения, выход которого соединен с вторым входом первого блока сложения, выход второго задатчика опорных сигналов подключен к входу первого масштабного блока, выход которого соединен с первым входом первого блока деления и входом второго масштабного блока, выход которого соединен с первым входом второго блока деления, выход которого подклю чен к второму входу четвертого блока умножения, выходы третьего задатчика опорного сигнала соединены с входом третьего масштабного блока и с первым входом пятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего интегратора, а выход пятого блока умножения соединен с вторым входом третьего блока сложения, выходы четвертого эадатчика опорного сигнала соединен с вторым входом третьего блока умножения, входом квадратора, первым входом шестого блока умножения и первым входом седьмого блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого блока вычитания, выход которого подключен к второму входу второго блока деления, выходы квадратора соединены с вторым входом шестого блока умножения и первым входом вто1065021

Изобретение относится к управлению процессами измельчения и классификации и может быть использовано на обогатительных фабриках цветной и черной металлургии, химической и 5 угольной промышленности при автоматизации процессов, имеющих неустойчивый числитель в передаточную функцию объекта.

Известна система автоматического регулирования процессов измельчения, включающая датчик плотности пульпы и задатчик плотности пульпы, соединенные с блоком сравнения, выход которого соединен с входом регулятора, выход которого через исполнительный механизм соединен с регулируемой задвижкой подачи воды в процесс (1) .

Недостаток этой системы заключается в низкой стабилизации плотности пульпы в слив классификатора.

Наиболее близкой к иэобретеиию по технической сущности является система автоматической стабилизации плотности пульпы в слив классификатора при мокром процессе измельчения, включающая датчик и задатчик плотности пульпы, соединенные с первым и вторым входами элемента сравнения, последовательно соединенные исполни-. тельный механизм и электрическую зад- З вижку расхода воды (23 .

Однако известная система характеризуется низкими качеством управления и устойчивостью, вызванными тем, что используемые стандартные ПИ и ПЙД- 5 регуляторы в контуре замкнутой системы не позволяют полностью учесть вид переходного процесса по каналу "изменение расхода воды в цикл - из менение плотности пульпы в слив 40 классификатора". Это ведет к возникновению известных в практике автоматизации обогащения автоколебаний как готового продукта цикла, так и всего

t процесса в целом, что обуславливает 45 невозможность достижения максимальной производительности цикла IIo готовому продукту и вызывает расстройку последующих стадий обогащения.

Целью изобретения является псвыше- 5п ние точности стабилизации.

Цель достигается тем, что система автоматической стабилизации плотности пульпы в слив классификатора при мокром процессе измельчения, включающая датчик и задатчик плотности пульпы, соединенные с первым и вторым входами элемента сравнения, последовательно соединенные исполнительный механизм и электрическую задвижку расхода воды, снабжена четырьмя задатчиками опорных сигналов, тремя интеграторами, семью блоками умножения, тремя блоками сложения, квадратором, пятЬю масштабными блоками, двумя блоками вычитания и двумя блоками деления, причем выход первого эадатчика опорного сигнала соединен с первым входом первого бло ка умножения, выход которого соединен с третьим входом элемента сравнения, выход элемента сравнения подключен к входу первого интегратора, и первому входу второго блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого блока сложения, выход которого соединен с входом исполнительного механизма и первым входом второго блока сложения, выход которого подключен к входу второго интегратора, первый выход которого соединен с вторым входом первого блока умножения и с входом третьего интегратора, второй выход второго интегратора соединен с первым входом третьего блока умножения, выход которого подключен к первому входу третьего блока сложения, выход которого соединен с вторым входом второго блока сложения, выход первого интегратора соединен с первым входом четвертого блока умножения, выход которого соединен с вторым входом первого блока сложения, выход второго эадатчика опорных сигналов подключен к входу первого масштабного блока„,выход которого соединен с первым входом, первого блока деления и входом второго масштабного блока, выход которого соединен с первым входом второго блока деления, выход которого подключен к второму входу четвертого блока умножения, выходы рого блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом первого бло. ка деления, выход которого подключен к второму входу второго блока умножения, выход третьего масштабного блока соединен с вторым входом второZ o блока вычитания и входом четвертого масштабного блока, выход которого соединен с вторым входом седьмого блока умножения, выход шестого блока умножения подключен к входу пятого масштабного блока, выход которого соединен с вторым входом первого блока вычитания.

1065021 третьего задатчика опорного сигнала соединены с входом третьего масштабного блока и с первым входом пятого блока умножения, второй вход которого подключен к выходу третьего интегратора, а выход пятого блока Умножения соединен с вторым входом третьего блока сложения, выходычет-. вертого эадатчика опорного сигнала соединены с вторым входом третьего блока умножения, входом квадратора, первым входОм шестого блока умножения и первым входом седьмого блока умножения, выход которого соединен с первым входом, первого блока вычитания, выход которого подключен к второму входу второго блока деления,. выходы квадратора соединены с вторым входом шестого блока умножения и первым входом второго блока вычитания, выход которого соединен с вторым вхо-20 дом первого блока деления, выход которого подключен к второму входу второго блока умножения, выход третьего масштабного блока соединен с вторым входом второго блока вычитания и 25 входом четвертого масштабного блоха, выход которого соединен с вторым входом седьмого блока умножения, выход шестого блока умножения подключен к входу пятого масштабного блока, выход30 которого соединен с вторым входом первого блока вычитания.

На фиг. 1 показаны переходные процессы готового продукта цикла измельчения по каналу "изменение Расхода 35 воды и слив классификатора — .изменение плотности пульпы в сливе" при уменьшении расхода воды на 6Ъ от номинального; на фиг. 2 - то же, при увеличении расхода воды на 6Ъ; на фиг„ 3 — функциональная блок-схема системы автоматического управления процессом мокрого измельчения замкнутого цикла.

Предлагаемая система включает в себя датчик 1 плотности пульпы, задатчик 2 плотности, элемент 3 сравнения, исполнительный механизм 4, зад- вижку 5 расхода воды, эадатчики 6-9 опорных сигналов, интеграторы 10, 11 и 12, блоки 13-19 умножения, блоки

20, 21 и 22 сложения, квадратор 23, масштабные блоки 24-28, блоки 29 и

30 вычитания и блоки 31 и 32 деления.

Измельчительный комплекс представ- 55 лен мельницей 33, работающей в замкнутом цикле с классификатором 34.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Реальная переходная характеристи- 60 ка объекта, представленная на фиг. 1 и 2, аппроксимируется выражением вида, (Т, ° »,".""(1)

Ч() = (Т p + где k<, k2 — коэффициенты усиления ;

Т1, Тд — постоянные времени; хремя запаздывания.

Выражение (1) путем разложения

exp(7,>) в ряд Тейлора сводится к более простому выражению вида

W(p) = (Т + k)(p + а,р + а,) (2)

1 где а, а, — динамические параметры процесса, что следует из вида пере-. ходных процессов, представленных на фиг. 1 и 2.

Пля повышения устойчивости и Качества замкнутой системы управления необходимо синтезировать структуру системы, которая при управлении компенсиррвала бы неустойчивый числитель передаточной функции объекта и одновременно обладала бы устойчивостью, равной максимальной степени устойчивости системы. для выполнения этого введем в структуру замкнутой системы управления, параллельно объекту, динаиичес» кий фильтр вида

Т (3) р + а р+ а

1 е подав на его вход результирующее управление от системы, а его выход подадим на вход блока сравнения системы управления с линейным ПИ-регулятором. в .этом случае передаточная функция замкнутой системы .имеет вид (р) = Kp(.р + а р + а„р + КК, Р+ КК1),(4) где К; и К - настройки ПИ"регулятоA И ра, Для синтеза оптимальной структуры системы управления объектом (2) необходимо выбрать такие настройки параметров К> и К>, чтобы устойчивость системы для объекта (2):совпацала с максимальной степенью устойчивости для замкнутой система ви» да (4), Максимальная степень устойчивости

Эор равна крайнему правому корню р» характеристического уравнения замкнутой системы (4), т.е. Ion = -р

Найдем р>, продифференцировав дважды знаменатель выражения (4) и приравняв его нулю, Для того, чтобы качество управления объектом (2) было не хуже качества управления объектом (4) или объектом (1), "наслаиваем" все корни на р».

Передаточная функция регулирующей части системы равна рр+Ки (27а,-9а,)P аг(18а,- 4а ) (5)

Wp(P) =— р 2Т кр

1 0.6 50 21

Таким образом, оптимальная структура системы управления синтезирована и включает в себя элементы с пере— даточными функциями (3) и (5), что соответствует передаточной функции замкнутой системы (4), где параметры Т, К, а и а< определяются первоначально для снятых эксперименталь ных переходных процессов вида, иэоб раженного на фиг. 1 и 2. учитывая вышеизложенное, синтезированная система управления может быть эагисана:в виде следующей систе. мы уравнений:

t в с): „цц к„ щ о

E(t, х,- x(t) - х (ц х„(t> тх„,(.) х, (} =О х„ (Ц а,x,,р(ц=о(ц}

I где k<@(t} и х,, (} - это первая и вторая производные величины х,р(}. 25

Система автоматического управления, изображенная на фиг. З,реализует разработанную оптимальную структуру и работает следующим образом.

Сигнал текущей плотности пульпы 30 в сливе классификатора от датчика 1 поступает на элемеит 3 сравнения, где вначале складывается с сигналом от первого блока 13 умножения, затем сравнивается с заданным значением плотности от задатчика 2 плотности.

Величина рассогласования с выхода элемента 3 сравнения постугает на блок 14 умножения и через интегратор 10 на блок 16 умножения. В бло- 40 ках 14 и 16 умножении сигналы рассогласования умножаются на сигналы с блоков 31 и 32 деления соответственно и затем суммируются в блоке 20 сложения. С блоков 31 и 32 деления поступают сигналы B блок 20 сложения, сигнал которого определяется выражением (5). Он поступает на исполнительный механизм 4 задвижки 5 расхода воды, оптимальным образом изменяя расход воды в слив классификатора, не допуская возникновения аварийных колебаний.

Одновременно с этим сигнал управления с выхода блока 20 сложения постуПает на блок 21 сложения, где 55 складывается с сигналом от блока 22 сложения. Сигнал после второго интегратора 11 умножается в блоке 13 умножения на величину параметра Т4, задаваемую эадатчиком 6 опорных сигналов. Величины а и а задаются эадатчиками 8 и 9 опорных сигналов.

Заданное значение параметра К, заданное эадатчиком 7 опорных сигналов, поступает последовательно на масштабные блоки 24 и 25.

Заданное значение параметра а по. ступает на квадратор с выхода коI торого сигнал, равный а, поступает на блок 18 умножения, в котрром он умножается на величину а > от задатчика 9 опорных сигналов. Сигнал с выхода блока 18 умножения, равный а, поступает на масштабный блок 28, Сигнал величиной а4 от задатчика 8 опорных сигналов поступает последовательно на масштабные блоки 26 и 27, а в блоке 19 умножения сигнал, равный а, умножается на величину а от задатчика 9 опорных сигналов.

Таким образом, система управляет расходом воды в слив классификатора и всем процессом в целом, не допуская. возникновения аварийных колебаний готового продукта в сливе классификатора, Дисперсия колебаний грансостава снижается на 25-30Ъ, повышается общая производительность цикла. по готовому классу.

Управление процессом измельчения обеспечивает поддержание оптимальной производительности иэмельчительного агрегата по исходному питанию с учетом измельчаемости и крупности исходного продукта, заданных требований по гранулометрическому составу за счет поддержания оптимального заполнения и оптимальной плотности пульпы в сливе классификатора, соответствующих качеству перерабатываемого материала Р улучшается качество управления процессом за счет учета структуры передаточной функции объекта при формировании управлений.

Выход готового продукта увеличивается на 0,22%, заметно снижаются колебания гранулометрического состава, увеличивается годовое производство концентрата на 0,5%, снижаются потери полезного компонента в хвостах на 0,2Ъ.

10650 1

7JQ

17М

7J2J

7ЮО

0 Е0 120 УЮ 840 ЛЮ 4, е Рог. фиг. Г

<Риа 7

Составитель В. Алекперов

Редактор М. Вандура Техред А.Ач Корректор И. Муска

Тираж 616 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытиЯ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Заказ 10954/8

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