Способ контроля параметров движения внутримельничной загрузки барабанной мельницы и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к измельчению руд и материалов, может быть использовано для контроля технологического цикла измельчения в черной и цветной металлургии и промышленности стройматериалов, позволяет повысить точность контроля. Для достижения этой цели измеряют силовые характеристики внутримельничной загрузки во время вращения мельницы, измеряют мгновенное значение крутящего момента мелющего тела вдоль оси мельницы, в качестве силовых характеристик внутримельничной загрузки используют мгновенные значения сил, действующих на мелющее тело в радиальном по отношению к барабану мельницы направлении и перпендикулярном ему, после чего измеряют изменения измеренных сил и крутящего момента во времени, а параметры движения внутримельничной , загрузки определяют по средним значес оэ 00 оо 4 5 Физ. 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5и 4 В 02 С 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4074745/29-33 (22) 16.04.86 (46) 30.08,87.Бюл. У 32 (71) Научно-исследовательский и про ектный институт обогащения и механической обработки полезных ископаемых

"Уралмеханобр" (72) Э.А,Хопунов и С,Л.Ворончихин (53) 621,926 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 733730, кл. В 02 С 25/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

У 347081, кл, В 02 С 25/00, 197). (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИ И!НИЯ ВНУТРИМЕЛЬНИЧНОЙ ЗАГРУЗКИ БАРАБАННОЙ МЕЛЬНИЦЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измельчению руд и материалов, может быть

„.SU» 1333412 А1 использовано для контроля технологического цикла измельчения в черной и цветной металлургии и промышленности стройматериалов, позволяет повысить точность контроля. Для достижения этой цели измеряют силовые характеристики внутримельничной загрузки во время вращения мельницы, измеряют мгновенное значение крутящего момента мелющего тела вдоль оси мельницы, в качестве силовых характеристик внутримельничной загрузки используют мгновенные значения сил> действующих на мелющее тело в радиальном по отношению к барабану мельницы направлении и перпендикулярном ему, после чего измеряют изменения измеренных сил и крутящего момента во времени, а параметры движения внутримельничной, загрузки определяют по средним значе1333 ч1 ниям сил и крутящего момента и "„„.àpàê-теристическим временам соатвет(.Тву; щим экстремальным значениям сил и крутящего момента„ Содержит силаваспринимающий датчик, выполненный D DH" де упругого стержня 1 с наклоненными на него тремя парами тензопреобраэователей 2, герметично защищеннага кожухом 3,. размер коroporo соизмерим размерам мелющего тел.а ч, закрепленного на конце датчика, измерительную аппаратуру, в которую входит трехканальный усилитель 5, измерители 6, 7,, 8, и регистрирующую аппаратуру 9 в виде осциллог- афа.. Кроме того, у мельницы е ть zpbmpca 10. 2 с.п, ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измельча-нию руд и материалов и мажет быть использовано для контроля технологического цикла измельчения в черной и цветной металлургии и промьппленьости 5 . стройматериалов, Цель изобретения — повышение тач-ности контроля.

Ка фиг.1 изображена диаграмма изменений мгновенных значений сил ва

t0 времени; на фиг. 2 — схема устройства для реализации способ.",.; на фиг,3 схема закрепления датчика.

При помощи силовоспринимающего r- ò-., 1 Ь чика непрерывно и одновременна из".:еряют мгновенные значения кампанелл сил, действующих на мелющее тело ври его перемещении внутри различны:. =-ан движения внутри мельничной эагрузк

c 0 в радиальном по отношению к барабану направлении (радиальнай составляющей

Р„) и перпендикулярном к нему (угловой составляющей Р ), и крутящий ма=. мент мелющего тела вдаль аси мельницы (момент сил вращения мелющих тел

P ). Одновременно на регистрирующем приборе (на диаграмме осциллографа или скоростнага самопишущего прибора) записываются изменения этих мгнавен30 ных значений сил во времени (фиг.l).

Па данным этих диаграмм определяют средние значения укаэанных компонент сил (трех составляющих сил) по формулам, 40 где Т вЂ” время усреднения измерения, Определение средних значений указанных вел:чин,"ожет выполняться либо численным графьч=аким интегрированием с диаграмм",, либс измерением непосредственна . .-. ходе эксперимента . соответствующими ;": -еграторами средних значений,, По найденным средним значениям трех составляющих сил и хара стеристическим временам процесса определяют следующие параметры рВНЕРННН Внутри мельничной,агрузки и процесса измельчения„

1. Naccy внутримельничной загрузки и характер ее распределения з пространстве мельницы

m(q) = А (Р (t:) + Р, Ы),, (2) где А„и А, — эмпирическая константа, определяемая при калибровке датчика; у (t) = м " — угол поворота мельницы;

ы — угловая скорость вращения мельницы1

t — текущее время, Измерение массы загрузки по указанной формуле обусловлено тем, чта при прохождении датчика чере- зону измельчения внутримельничная загрузка оказывает давление на шар (закрепленный на датчике), при этом результирующая сила, действующая в момент времени t (мгновенное Значение), оп ределяется векторной суммой компонент Р„(t); Р, (t); Р (t) . При движении датчика в течение времени Т з .133341 вдоль образующей мельницы (R = R ) среднее значение результирующей силы

) (эа время Т) пропорционально массе загрузки.

Эксперимент показал (фиг.1), что временные зависимости составляющих сил имеют специфический вид независимо от режима работы мельницы, а имени>t 10 но повторяющуюся функцию sin — ——

2 — г

W, = В (1 — sin -- -- — — ) (5) ср

15 где  — эмпирическая константа, зависящая от массы загрузки в определяемая калибровкой по стандартным методикам. — характеристические време20 на, связанные с моментами выхода датчика иэ зоны измельчения и достижения им максимальной высоты подъе.ма min P (t) .

4. Как показал анализ многочисленных кривых кинетики, составляющая силы Р (момент сил вращения мелющих тел) является характеристикой трения скольжения между мелющими телами и зависит от крупности измельчаемого материала его массы, абразивных свойств материала и мелющих тел.Таким образом, при измеряемой загрузке применение среднего значения модуля тангенциальной составляющей характеризует изменение среднего значения текущей крупности измельчаемого материала

11

Т

A(P + I Р 1) ° (3) Р I1 (t) + I Py(t)1

R(q)= К вЂ” А о

2 7I

CJ = (4)

t — t

4 1 где t,,t„ — характеристические времена на кинетической кривой, соответствующие 50 максимальной радиальной составляющей силы (фиг.1) °

Эта формула справедлива, поскольку Разность t 4 с1 имеет смь1сл пе 55 риода вращения (времени одного оборота мельницы).

3. При-определении характера распределения шаровой загрузки в объеме для p„(t) и sin(t Лля Р„(а), IP-1< 1Рч1 р, тогда массу внутримельничной загрузки можно определить по формуле т

Если усреднение вести в промежутке времени gt (< T то среднее значение компонент сил будет функцией времени (а вследствие = vt — и функцией угла) ..При этом по кинетическим зависимостям Р (t) и P<(t) можно вычислить характер распределения массы загрузки в объеме мельницы по формуле (2) .

При условии постоянства плотности упаковки шаровой загрузки можно определять пространственные границы загрузки в объеме мельницы где R, q — координаты границы шаровой загрузки;

A> — константа, зависящая от плотности шаровой загрузки.

2. Измерение характеристических моментов времени на кинетических зависимостях Р ®, P<(t), P (t) позво= ляет измерять угловую скорость мельницы по формуле мельницы возможно стандартными МРТо

Лами опреЛелять центр тяжести загрузки или высоту его подъема при вращении мельницы. В результате этого можно определить величину потенциальной энергии, Заполняемую загрузкой, которая в конечном итоге затрачивается на иэмельчение.

Так, средняя потенциальная эне

P гия мелющих тел может быть вычислена по формуле

1 г = clР„!= — — (IP„(c) gc

5. Измеряя значение r в момент времени t, можно по относительной скорости иэ.".;.нения ее --- — -- и по

dr

r dt среднему значению сил, действующих на мелющее тело во всем обьеме шаровой загрузки, определить удельную интенсивность измельчения по формуле

S = В(Р,(е) + I Р„()I), (7) где  — эмпирическая константа, зависящая от скорости изменений крупности и массы загрузки, определяемая при калибровке.

1333412

6. По среднему значению радиальной составляющей силы Р (t) и крутящего момента Р,. можно оценить интенсивность потребления эн" ðãèè maровой =.агрузки по формуле

Е = С(з — to) цг Р !Р 1, (8),где .,G — эмпирическая константа, определяемая при калибровке, Значение Е вычисляется по формуле

Е = Мы, где М вЂ” крутящий момент,, создаваемый шаровой загрузкой, расредоточенной вдоль образующей барабана мельницы.

Этот момент может быть рассчитан при измерении по предлагаемому способу изменений сил трения вдоль образующей мельницы (при R = R ).Оно равно произведению нормального давления (загрузки) на коэффициент трения„

7. С учетом того, что износ твердых тел при прочих равных условиях определяется величиной нормальных усилий, которые по предлагаемому способу измеряются непрерывно в ходе всего .процесса измельчения, можно показать, что измеряемые силовые параметры Р(t), Р (t), P (t) могут быть использованы и для оценки износа мелющих тел.

По аналогии с выражением для оценки абразивного и носа, зависящего от величины нормальных усилий

Q = можно записать выражение для опенки износа мелющих тел вследствие абразивного взаимодействия мелющих тел и измельчаемого материала через измеряемые по способу параметры

q K !Р ()! (Pр(г-) + iР ()1) р (9) где К„- коэффициент износа, зависящий от абразивной стойкости мелющих тел при измельчении данного материала (определяется эмпирически традиционными методами: по потере массы при измельчении конкретного материала) .

Аналогичным образом может быть определен абразивный износ футеровки по формуле

q = К,V„(t) )V„(t)J, (!О) где К . — коэффициент износа, характеризующий абразивную стойкость материала футеровки:

30 чч

Р1(), Рт(г.) — измеренные средние значения сил, действующих на шар, движущийся внутри шаровой загрузки вблизи поверхности барабаня мельницы, На фиг, 2 приведена схег а устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из силовоспринимающего датчика, выполненного в виде упругого стержня l с наклеенными на него тремя парами тензопреобразо-. вателей 2 (показаны точками), герметично защищенного кожухом 3, размер которого соизмерим с размером мелющего тела 4, закрепленного на конце датчика, например, при помощи резьбового соединения.

Тензопреобразователи 2, обеспечивающие измерение компонент сил, сое" динены с измерительной и регистрируюшей аппаратурой, Измерительная аппаратура включает в себя трехканальный усилитель 5 и измерители б, 7 и 8.

Регистрирующая аппаратура включает в себя многоканальный осциллограф 9 (или быстродействующий самописец).

Кроме того, на фиг. 2 показана крышка !О мельницы.

Одна из трех пар тензопреобразователей 2 расположена на боковой поверхности упругого стержня под уг0 лом 45 к его оси, а две другие попарно на противоположных поверхностях симметрично относите.IbHQ ocu и под углом 90 одна к другой, причем одна из них ориентирована вдоль радиуса мельницы, Датчик может быть закреплен на крышке мельницы в любом месте с возможностью перемещения вдоль радиуса крышки с целью измерения сил в различных зонах (по радиусу) движения внутримельничной загрузки. Б крайнем .от центра мельницы положении датчик крепится на крышке с зазором от барабана, равным максимальному отклонению датчика вдоль радиуса,, и при полной внутримельничной загрузке для того, чтобы при измерении датчик не касался барабана мельницы, При установке датчика на крышке мельницы он ориентирован так, чтобы максимальная чувствительность датчика к одной компоненте силы была нап,равлена вдоль радиуса, к другой— перпендикупярно радиусу, а зриентация чув:твительности — к крутящему моменту вдоль ::и мельницы.

7 133

Устройство работает следующим образом. При вращении мельницы датчик, вращаясь со скоростью, равной угловой скорости мельницы, непрерывно перемещается внутри различных зон мельничной загрузки, двигаясь вместе с ней и при этом испытывая на себе через мелющее тело 4 удары со стороны окружающих мелющих тел. Электрические сигналы, пропорциональные компонентам сил, действующим на мелющее тело (присоединенное к силовоспринимающему датчику), усиливаются усилителем 5, а затем поступают на входы быстродействующих регистраторов (многоканальный осциллограф 9 или самописец), выходы которых связаны с измерителями 6, 7 и 8 средних значений компонент сил. По средним значениям компонент сил и по характеристическим временам, соответствующим экстремальным значениям этих компонент, производится оценка параметров процесса измельчения и движения мельничной загрузки. Для проверки способа и устройства изготовлена установка, схема. которой представлена на фиг.2.

Установка состоит из корпуса мель— ницы с крышками. На боковой крышке жестко укрепляют силоноспринимающий датчик так, чтобы ось вращения мельницы была параллельна оси датчика.

На другом конце мельницы укрепляют мелющее тело (один из шаров загрузки) при помощи резьбоного соединения.Расстояние от оси датчика до оси вращения мельницы устанавливают таким,чтобы зазор, образованный между мелющим телом на датчике и барабаном мельницы, был не менее 1 мм. Силовоспринимающий датчик выполняют в виде упругого стержня, по боковым сторонам которого параллельна его оси и под yrо лом 90 в плане наклеивают две пары тензопреобразователей. Каждая пара тензопреобразователей, расположенных . на противоположных сторонах стержня, является плечами полумоста для измерения силы в направлении, перпендикулярном оси датчика. Такое расположение тензопреобразователей.позволяет осуществить ориентацию направления максимальной чувствительности датчика к силам в двух взаимно перпендикулярных направлениях относительно его оси. Третью пару тензопреобразователей наклеивают на поверхности датчи3412

P ка под углом 45 к его оси и она служит для измерения крутящего момента, Сигнал каждой пары тензопреобразавателей независимо от других посту5 пает по отдельному каналу. в блок усиления и регистрации трехканального тензоуси ителя, Для возможности ! регистрации сигналов датчика в про10 цессе вращения барабана мельницы предусмотрена система соединения регистрирующей аппаратуры с тензопреобразователями посредством подвижных скользящих контактов, которые устанавлива15 ют на боковой крышке мельницы. Пре дусмотренная возможность вращения датчика вокруг собственной оси в точке установки его на боковой крышке позволяет ориентировать его направле2О ния чувствительности в плоскости вращения барабана вдоль радиуса мельницы и перпендикулярно ему. Полностью собранную мельницу устанавливают на валки рольганга, который имеет воз25 можность плавно регулировать скорость вращения от 2,1 до 6,9 1/с, Изменение массы шаровой загрузки осуществляют через боковую крышку мельницы, Установленный датчик в процессе враЗо щения мельницы вращается вместе с ней, и производится непрерывно и одновременно измерение сигналов датчика. Калибровку чувствительности датчика производят по стандартной методике калибровки силовых датчиков, Анализ результатов показывает, что рассчитанная масса загрузки остается постоянной при изменении скорости вращения барабана, что свиде4О тельствует о верности расчета этой величины по среднему значению составляющих сил. Как показывают прямые измерения некоторых параметров (угловая скорость, запасенная энергия, ин45тенсивность энергопотребления), расчетные значения этих параметров сог.— ласук1тся с измеренными в эксперименте, что свидетельствует а возможности расчета с достаточной точностью различных параметров процесса измельчения (энергетических, временных, пространственных и др.) по измеренным временным зависимостям составляю щих сил, действующих на один из шаров загрузки мельницы. Это обстоятельство является существенным и значительно расширяет информативность предлагаемого способа по сравнению с известным, в котором опреде1МЗ 1 ляется только параметр внутримельничной загрузки (масса), Таким образом, предлагаемые способ и устррйство позволяют контроли5 ровать различные параметры движения внутримельничной загрузки барабанных мельниц (массу загрузки, угловую скорость мельницы, запасенную энергию шаров, интенсивность энергопотребле- 1п ния и износа шаров и футеровки и др,), необходимые для оптимизации работы мельницы и оперативного управления циклом измельчения, что особенно важно при колебании физико-ме- 15 ханических и структурных свойств руды.

Формула изобретения

l Способ контроля параметров движения внутримельничной загрузки барабанной мельницы, включающий измерение силовых характеристик внутримельничной загрузки во время вращения 25 мельницы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, измеряют мгновенное значение крутящего момента мелющего тела вдоль оси мельницы, а в качестве си- Зо ловых характеристик внутримельничной загрузки используют мгновенные значения сил, действующих на мелющее г 1О тело в радиальном по отношению к барабану мельницы направлении и перпендикулярному ему, после чего измеряют изменение измеренных си- и крутящего момента Е30 времени, а параметры движения внутримельничной загруз ки определяют по средним значениям сил и крутящего момента и характеристическим временам, соответствующим экстремальным значениям сил и крутящего момента.

2, устроиство для контроля параметров движения внутримельничной загрузки барабанной мельницы, включающее силовоспринимающий датчик и измерители, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности контроля, датчик выполнен в виде упругого стержня с тремя парами тензопреобразователей, одна из которых расположена на боковой поверхности под углом 45 к оси стержня, а две другие попарно на противоположных поверхностях, симметрично относительно оси и под углом 90 друг к другу, причем упругий стержень одним концом закреплен на крышке мельницы вдоль ее оси с возможностью перемещения в радиальном направлении, а к другому концу упругorо стержня присоединено мелющее тело.!

333412

Составитель В . Алекперов

Техред M Ходанич

Корректор Е.Рошко

Редактор М.Петрова

Заказ 3901/9 Тираж 572 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

IIo делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4