Способ автоматического управления агрегатом измельчения с замкнутым циклом

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (д1) 4 В 02 С 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ р 3("г, Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / ..

\ f г

"«»., »!»Ф

« «.." ", »

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3814842/29-33 (22) 19.11.84 (46) 07.04.86. Бюл. № 13 (71) Ленинградский ордена Ленина,,ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г.В.Плеханова (72) Е.Е.Андреев, Г.Е.Златорунская, П.В.Кузнецов, А.Д.Маслов, Е.А.Окунев и О.Н.Тихонов (53) 621.926 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 691194, кл. В 02 С 25/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 1036375, кл, В 02 С 25/00, 1983..(54)(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ АГРЕГАТОМ МОКРОГО ИЗМЕЛЬЧЕ. НИЯ С ЗАМКНУТЬСЯ ЦИКЛОМ, включаюший измерение и стабилизацию на заданных значениях производительности агрегата, запаса материала в мельнице и плотности готового продукта и поиск оптимального значения производительности агрегата пошаговым изменением заданных значений запаса материала в мельнице и плотности готового продукта, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности управления, измеряют гранулометрический состав дробленой руды, .потребляемую агрегатом мощность и шум зоны помола, фиксируют момент начала перегрузки мельницы, а поиск оптимального значения производительности агрегата осуществляют в моменты изменением типа руды, определяемого по соотношению характерных классов в гранулометрическом составе, дробленой: руды, и осуществляют его до момента начала перегрузки агрегата, причем фиксацию момента начала перегрузки агрегата осуществляют по достижению скорости уменьшения потребляемой агрегатом мощности значения, не менее чем в два раза превышающего скорости уменьшения шума зоны помола.

1222312

Изобретение относится к автоматическому регулированию в оптимальном режиме вращающихся барабанных мельниц мокрого измельчения, работающих в замкнутом цикле с классифицирующим аппаратом, и может быть использован для регулирования измельчительных агрегатов в цветной и черной металлургии, промьппленности строительных материалов, промьппленности обогащения нерудных материалов и т.д, Цель изобретения — повьппение точности управления.

Способ осуществляют следующим образом. 15

Поисковая часть системы регулирования подключается только в моменты смены типа руды по измельчаемости и (или) содержанию первичных шламов, когда возникает реальная необходимость определить новые установки контурам стабилизации запаса материала в агрегате и плотности готового продукта. При этом изменение физико-механических свойств дробленой руды определяют не через реакцию на выходе объекта (по известному способу), т.е. по изменению циркулирующей нагрузки, а следовательно, запаса материала в мельнице, а непосредственно по входу объекта без запаздывания. Это способствует более стабильной работе цикла измельчения, сокращая время поисковых колебаний.

Возможность судить о типе дробленой руды по измельчаемости и содержанию первичных шламов по данным ее гранулометрического анализа на характерные классы крупности позволяет повысить оперативность получения информации о физико-механических своист40 вах руды, поступающей на измельчение по сравнению с известными методами, и применить для этой цели инструментальные методы контроля (например, многоситовой гранулометр).

В качестве индикатора начала наступления предварительного режима используется показатель соотношения скоростей изменения параметров шума зоны помола и потребляемой активной мощности двигателя электропривода мельницы. Благодаря этому повысилась точность фиксации момента начала перегрузки мельницы, причем достигается эта диагностика на более ранней 55 стадии, и к тому же устранено влияние дрейфа статических характеристик датчиков шума и мощности под действием стационарных и нестационарных помех„ поскольку используются на абсолютные значения сигналов соответствующих датчиков, а относительный фактор, определяемый различием скоростей их изменения, который гораздо объективнее и точнее отражает искомую си- туацию. Это позволяет значительно повысить стабильность и точность регулирования производительности измельчительного агрегата.

На фиг. 1 показана зависимость между содержанием крупного и определяющего классов крупности; на фиг.2 зависимость между содержанием определяющего мелкого классов крупности; на фиг.3 — блок-схема системы, реализующей предлагаемый способ.

Зависимость между содержанием крупного (+25 мм) и определяющего (-0,16+0 мм) классов для четырех различных типов руд (фиг.1) используется для идентификации типа дробленой руды по результатам ее гранулометрического анализа. В основу классификации руд по измельчаемости положены данные химико-минералогических анализов на содержание минерала, от которого зависит измельчаемость руд.

Например, для сырья таким минералом является нефелин(Ne). Из двух основных минералов представленных в руде, апатита и Ne, именно последний является наиболее упорным к измельчению„ Поэтому,, чем выше содержание (Ne) в дробленой руде, тем труднее она измельчается. Это подтверждается данными по предельной удельной производительности мельниц а, по

КР классу (-0,16+Омм), которую можно достичь на соответствующем типе руды. По мере увеличения содержания

Ne от 33-34 (для первого типа руды) до 39-40Х (для четвертого типа руды) этот показатель снижается от 2,02 до 1,84 т/м .ч, Данные по содержанию

Ne и предельная производительность

cj„ äàHû на графиках кривых, характеризующих руды соответствующих типов.

Повьппение содержания Ne в дробленой руде однозначно связано со снижением в ней зерен свободного апатита, которые аккумулируются в основном в определяющем классе (-0,16+

+О мм). Поэтому повышение содержания определяющего класса (при заданном содержании крупного класса) свидетельствует о поступлении легчеиэмель1222312 чаемой руды, т.е. с меньшим содержанием Ne и большим апатита.

Зависимость между содержанием определяюшего (-0,016+0 мм) и мелкого (-0,071+0 мм) классов крупности (фиг.2) используется при нахождении содержания первичных шламов в рудах для трех различных типов руд по измельчаемости. Верхний график относится к первому, средний — ко второму и нижний — к третьему типу руд.

На каждом графике штриховкой показана область изменения содержания вторичных по нефелину минералов (Ne>Ä ) (образовавшихся в процессе окисления Ne), которые и образуют первичные шламы в дробленой руде.

Из фиг. 2 и 3 видно, что для каждого типа руды по измельчаемости содержание первичных шламов (вторичных по нефелину минералов), может изменяться, причем возрастает с увеличением содержания мелкого класса (-0,071+0 мм) при эаданном содержании определяющего (-0,16+0 мм) класса. Фиг. 2 дает сведения о степени окисленности руды, эта информация необходима для корректировки грансостава готового продукта и реагентного режима на флотацию.

Блок-схема системы управления по предлагаемому способу (фиг. 3)включает конвейер-питатель 1 подачи руды, наклонный конвейер с весоизмеритель,ным устройством 2, шаровую мельницу 3, классификатор 4, датчик 5 расхода воды, регулятор 6 расхода воды, исполнительный механизм 7 расхода воды, регулирующий клапан 8 расхода воды, датчик 9 плотности, регулятор 10 плотности готового продукта, датчик 11 расхода руды, регулятор 12 расхода руды, исполнительный механизм 13 расхода руды, регулируемый привод 14 конвейера-питателя, датчик 15 контроля шума зоны помола, регулятор 16 стабилизации запаса материала в мельнице, оптимизатор 17, датчик 18 грансостава дробленой руды и датчик 19 мощности потребляемой мельницы.

Блок-схема работает следующим образом.

В установившемся режиме контура стабилизации производительности (датчик ll расхода р ды, регулятор 12 рас.хода руды, исполнительный механизм

13 расхода руды, регулируемый привод

14 конвейер-питателя), запаса материала в мельнице (датчик 15 шума зоны

2S помола, регулятор 16 стабилизации запаса материала в мельнице, регулятор !

2 расхода руды), расхода воды в классификатор (датчик 5 расхода воцы, регулятор 6 стабилизации расхода воды, исполнительный механизм 7 расхода воды, регулирующий клапан 8 расхода воды), плотности готового продукта (датчик 9 плотности, регулятор

10 плотности готового продукта, регулятор 6 стабилизации расхода воды), поддерживают заданные значения регулируемых параметров, обеспечивая оптимальное заполнение мельницы 3 пульпой и оптимальную плотность готового продукта. Наличие кроме ведущих контуров стабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта ведомых контуров стабилизации расхода дробленой руды и воды в классификатор повышает устойчивость и стабильность работы системы в целом.

Поскольку для каждого типа руды существует своя оптимальная величина заполнения мельницы и своя опти- . мальная плотность готового продукта, при которых обеспечивается максимальная производительность агрегата по готовому продукту заданной крупности, то в системе предусмотрено устройство поиска вышеозначенных оптимальных установок регулятором 10 и 16. Это устройство включает оптимизатор 17 датчик 18 гранулометрического состава дробленой руды, датчик 15 шума зоны помола мельницы, датчик 19 активной мощности, потребляемой электродвигателем мель.ницы. Устройство выполняет. следующие

40 функции

q) Идентификация тестов типов дробленой руды по результатам ее гранулометрического анализа на крупный (+25 мм), определяющий (-0,16+

4S +0 мм ), и мелкий (-0,071+Омм)классы. Для идентификации используется информация датчика 18 грансостава и данные по разновидностям перерабатываемых руд (фиг. 1 и 2), заложенные

50 в памяти оптимизатора 17. Более подробно случаи идентификации рассмотрены в предлагаемых примерах. ) Включение поисковой части систе мы при переходе с единого типа руды на другой. Эта функция реализуется путем скачкообразного изменения на заданную величину задания контуром стабилизации запаса материала в мель)2223!2

Зн аА (2 д1 dt (2) J1! дА

Й нице и плотности готового продукта.

При этом, если произошел переход с трудно-на легкоизмельчаемую руду, то оптимизатор 17 увеличивает задание регуляторам 16 и 10 и наоборот, Аналогичного характера воздействие оказывает оптимизатор 17 при повышении содержания первичных шламов в дробленой руде. ь) Нахождение оптимума произво- 111 дительности агрегата по соотношению скоростей изменения параметров шума эоны помола (А) и потребляемой мельницей мощности (N). Здесь следует различать два момента — переход от трудноизмельчаемой руды к легкоизмельчаемой и обратный переход.

Рассмотрим последовательно оба момента.

Если при переходе от трудноизмельчаемой руды к легкоизмельчаемой скорость уменьшения мощности в два или более раза превышает скорость уменьшения шума, т.е. наблюдается соотношен ие 25 то оптимизатор фиксирует найденный режим как предварительный, если сост- З0 ношение (1) не наблюдается, то повторяется положительный скачок задания контуром стабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта. 35

При переходе с легкоизмельчаемого типа руды на трудноизмельчаемый никаких изменений задания перечисленным контурам не производится до тех пор, пока не начнет выполняться соотношение (1). После того, .как оптимизатор зафиксирует режим, соответствующий приближению перегрузки мельницы (соотношение (1), производится "отрицательный" скачок, т.е. обратного знака (в сторону уменьшения запаса и плотности), а его величина. состав" ляет лишь половину величины "положительного" скачка.

3) Выдача оптимальных уставок системам стабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта.

После того, как оптимизатор 17 зафиксирует режим выхода из зоны начала перегрузки мельницы, чему соответствует соотношение (при уменьшении мошности и шума), текущие уставки на регуляторах 10 и 16 фиксируются как оптимальные и поисковая часть алгоритма отключается, а система переходит в режим стабилизации на найденных оптимальных уставках.

Оптимизатор 17 осуществляет постоянное сравнение скоростей изменения параметров шума и мощности в режиме стабилизации с тем, чтобы исключить возможность перегрузки мельницы, даже при работе на данном типе руды.

Если такая ситуация, т.е. соотношение (2), имеет место в режиме стабилизации, то оптимизатор 17 автоматически уменьшит задание в контурах стабилизации на заданную величину.

Пример 1. Система регулирова— ния работает при оптимальных уставках в контурах стабилизации на втором типе руды (фиг.l). Это руда средней измельчаемости, содержит 35-36Х

Ne и имеет предельную удельную производительность q„ = 1992 т/м ч.

Текущий анализ грансостава дробленой руды на характерные классь. крупности дал следующие результаты: (+25 мм) 6,8 9 (-0,16+0 мм) 15 ; (— 0,071+0 мм) 8,2 ..

Пользуясь фиг. 1 и 2, находим, что по содержанию крупного (+25 мм) и определяющего (-0,16+0 мм) классов данная руда относится к первому типу (точка А, фиг.1), которая находичся на пересечении перпендикуляров, вос тановленных к осям координат в точках, соответствующих содержанию характерных классов крупности: на оси абсцисс 6,8Х класса (+25 мм), на оси ординат 15,0 (-0,16+0 мм).

Эта руда легкоизмельчаемая, так как содержит меньшее количество минерала, от которого зависит.измельчаемость (Ne = 33-34X), Предельная удельная производительность, которой можно достичь на этих рудах, составляет q„т = 2,02 т/м ч °

Цля руд первого типа (фиг,2, верхний график) находим по содержанию определяющего и тонкого классов интерполяцией между кривыми Ne

Втор

2,5Х и Ne то 1,60Х содержание первичных шламов (характеризующие степень окисленности руд и их флотационные свойства). По содержанию пер1222312 (2) В случае необходимости данный шаг повторяют.

После выхода из критической области, что фиксируется по первому моменту выполнения условия (2), фиксируются и принимаются в качестве оптимальных текущие величины уставок на регуляторах 1 Î и !6.

Приближение аварийного режима при выполнении условия (2) фиксируется лишь в том случае, если шум и мощность изменяются (в фазе и толь- 50 ко при уменьшении). Получение соотношения (2), когда параметры шума и мощности растут или изменяются в противофазе, не есть признак перегрузки.

Приближение предаварийного режима при выполнении условия (2) объясняется следуюп1ими обстоятельствами, Переполнение мельниц суммарной эагвичных шламов 2,17 (координаты точки А) руда очень IH$IBMHcTGR.

Полученные результаты идентификации дробленой руды свидетельствуют о необходимости корректировки процесса измельчения в направлении увеличения производительности иэмельчительного агрегата и плотности готового продукта.

Идентификацию типа руды проводят 10 оптимизатором, имеющим в памяти графики фиг. 1 и 2, заданные в виде соответствующих уравнений.

Необходимая корректировка осуществляется путем увеличения на заданную величину Ь задания в контурах стабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта.

После изменения задания и по окончании переходных процессов в агрега- 20 те определяется реакция агрегата на зто изменение задания. Если при этом выполняется условие (2), то повторяется приращение задания в соответствующих контурах в том же направлении д5 и той же величины.

При выполнении условия (1) оптимизатор фиксирует момент достижения критической области предаварий режимов работы агрегата, которая соответствует окрестности оптимума производительности измельчительного агрегата. В этом случае поисковая часть системы осуществляет реверс, зада,ние койтурам стабилизации изменяется в обратном направлении, т.е. в сто1 рону уменьшения на величину --Ь

2 А рузкой (пески плюс исходное питание) приводит к уменьшению шума зоны помола эа счет демпфирующего действия пульпового заполнения мельницы на шаровую нагрузку. Однако градиент уменьшения шума 14 /de по мере увеличения заполнения мельниц пульпой снижается. Этим и обьясняется неуспех контроля наступления перегруэки мельницы по одному только параметру шума. Кроме того при переполнении мельницы пульпой изменяется вяэкость внутримельничной нагрузки, что приводит к проскальзывайию последней и снижению мощности. В отличие от шума зоны помола с ростом пульпового заполнения градиент уменьшения мощности 3 N /d4 увеличивается.

Если имеет место обратный переход, т.е. с легкоизмельчаемой руды на трудноиэмельчаемую, то никаких поисковых воздействий до получения соотношения (2) не проводят. После получения соотношения (2) осуществляют шаг назад на величину 1/2 Ь gp . Далее работа системы протекает аналогичным образом.

Система может внести автоматическую корректировку задания контурам стабилизации запаса материала в мельнице и глотности готового продукта также независимо от информации датчика 18, если в процессе работы обнаружится наступление предаварийного режима, т.е. наблюдается соотношение

Пример 2. В условиях переработки руд средней измельчаемости (второй тип) используют на переработку более шламистые руды. Оптимальные установки в контурах стабилизации запаса материала в мельнице и плотности готового продукта соответствуют рудам второго типа по иэмельчаемос— ти при содержании Ne рр 1 37. кущий гранулометрический анализ показывает, что содержание вторичных по нефелину минералов возросло до 1,07 (фиг,2). Требуется корректировка технологического режима. Поскольку тип руды по измельчаемости не изменяется то изменение задания в контуре стабилизации запаса материала в мельнице не требуется (если только не наступит ситуация, описываемая соотношением (2). В контуре стабилизации плотности готового продукта требуется увеличить задание на заданную величину. При поступлении менее шла1222312

0 2 Ф Ю 8

Со8еряание класса + Л им 8 асчо8коа руде, а

Фиг. f мистых руд коррекций производится в обратном направлении. Коррекция осуществляется, если изменение содержания вторичных по нефелину минералов происходит на 0,3 абс.% и более, Величина коррекции в контурах стабилизации как плотности готового продукта, так и величины запаса материала в мельнице зависит от типоразмера измельчительного агрегата и принятой технологической схемы измельчения.

Таким образом, способ автоматической оптимизации агрегата мокрого измельчения с замкнутым циклом позволяет при минимуме поисковых воздействий обеспечить максимальную для данных текуших условий производительность агрегата по готовому продукту заданного качества.

Предлагаемый способ является уни5 версальным и пригоден не только для управления процессом измельчения хибинских апатитовых руд, но и в других случаях. При этом для каждой сырьевой базы должны быть выбраны

10 свои конкретные характерные классы, по содержанию которых можно определять физико-механические характеристики дробленой руды.

Способ позволяет повысить стабильность и не менее,чем в два раза, точность регулирования работы иэмельчительного агрегата.

1222312

Р

Ъ

Ъ I g

В и

1 в р

Ъм ь

1 м

1 ъ 6

1 и f

Ф

Седелками е класса -О, 15+Оим ф иагю Ь и р 3е

Фиг. g

Составитель В.Алекперов

Редактор Н.Рогулич Техред И.Попович Корректор В.Бутяга

Заказ 1639/6 Тираж 582 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

«

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