Способ управления загрузкой барабанных мельниц при измельчении минерального сырья

 

Изобретение относится к управлению процессом измельчения минерального сырья в барабанных мельницах, может быть использовано в черной и цветной металлургии, строительной и горнохимической промышленности и позволяет повысить качество управления за счет снижения энергоемкости процесса измельчения. Для достижения этой цели устанавливают диапазон загрузки мельницы в 18-28% с одновременным увеличением угловой скорости вращения барабана в 1,7-2,0 раза по сравнению с номинальным режимом, анализируют с помощью двух узкополосных фильтров низкочастотные составляющие активной мощности на угловых частотах ω<SB POS="POST">1</SB>/0,85±0,15/ и ω<SB POS="POST">1</SB>/1,7±0,3/, где ω<SB POS="POST">1</SB> - угловая частота параметрического возбуждения на центр масс малоподвижного ядра, и изменяют управляющие воздействия, преимущественно расход руды и воды на входе мельницы и угловую скорость вращения барабана до возникновения параметрического фрикционного резонанса между собственными колебаниями центра масс и параметрическими возбуждениями с угловой частотой ω<SB POS="POST">1</SB> путем поддержания в возбужденном состоянии обоих узкополосных фильтров, причем знак изменения управляющих воздействий определяют по последовательности выхода узкополосных фильтров из возбужденного состояния. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5l)4 В 02 С 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHAM

ПРИ ГКНТ СССР

К А BTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4182740/31-33 (22) 20.01.87 (46) 23.08.89. Бюл, ¹ 31 (71) Днепропетровский государственный универститет им. 300-летия воссоединения Украины с Россией (72) А.Н, Марюта (53) 621.926(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 856557, кл. В 02 С 25/00, 1979.

Анторское снидетельстно СССР № 1447405, кл. В 02 С 25/00, 22 ° 04.86. (54) СПОСОБ YIIPABJIFÍÈß ЗАГРУЗКОЙ

БАРАБАННЫХ МЕЛЬНИЦ ПРИ ИЗМЕЛЬЧЕНИИ

МИНЕРАЛЬНОГО (;hIYЬЯ .(57) Изобретение относится к управлению процессом измельчения миНерального сырья н барабанных мельницах, может быть использовано в черной и цветной металлургии, строительной

H горнохимической промышленности и позволяет повысить качество управления эа счет снижения энергоемкости процесса измельчения, Лля достижения

Изобретение относится к управлению процессом измельчения минерального сырья н барабанных мельницах как шарового помола, так и автогенного измельчения самоизмельчения и может быть исиользонано в черной и цветной металлургии, строительной и горнохимической промышленности> а также других <1трасиях народного хозяйства, „„SU„„1502103 А 1 этой цели устанавливают диапазон загрузки мельницы и I8-287 с одновременным увеличением угловой скорости нращениц барабана в 1,7-2,0 раза по сравнению с номинальным режимом, анализируют с помощью двух узкополосных фильтров низкочастотные составляющие активной мощности на угловых частотах <)а(0,85+0,.15) и и1(1,7+0,3), где

<4, — угловая часто га параметрического возбуждения на центр масс малоподвижного ядра, и изменяют управляющие воздействия, преимущественно расход руды и воды на входе мельницы и угловую скорость вращения барабана до возникновения параметрического фрик- с ционного резонанса между собстненными колебаниями центра масс и параметрическими возбуждениями с угловой частотой «) путем поддержания н воз- ( бужденном состоянии обоих уэкополосНых фильтров, причем знак изменения упранляющих воздействий определяют по последовательности выхода узкополосных фильтров из возбужденного состояния. 4 ил.

0«ай

Цель изобретения — повышение качества управления Эа счет снижения

Ьнергоемкости процесса измельчения.

На фиг.. 1 приведена эпюра поперечного сечен1<я ннутримельнцчн<тй нагрузки барабанных л<ельшп(при малом внутримельничном з(<и<1.(1иc ипи (" =18281; на фиг ° 2 —:н(юр;1 и<<иереч(и1г<. сечения при ниутрил(< .11 11<1 (11(1м:1;<и<>. l

НсННН 4 =18-281 и уг.1 иой ск<<р«<..тll

1502103 (fR рд е

q2 (!. ) 3 2 Ко.!

1 gRt (2 где

Roq

Roq

О = д,-g

1 о—

Л/2

3 вращения барабана мельницы Я„ Я; на фиг. 3 — фрагмент диаграммы АйнсаСтретта, характеризующий устойчивость фрикционных колебаний центра

5 масс О! малоподвижного ядра, сосредоточенного н центральной части внутримельничной нагрузки; на фиг ° 4 схема реализации способа управления нагрузкой барабанных мельниц при измельчении минерального сырья тре— нием при Я„=сопя Г >Я.

Эпюрм поперечного сечения (фиг. 2 и 3) содержат следующие обозначения; барабан 1 мельницы; материал 2, вращающийся совместно с внутренней поверхностью барабана 1 мельницы; центральное малоподнйжное ядро 3 (заштрихованная эона); летящий (или оползающий) материал 4. 20

На фиг. 3 незаштрихованная область I соответствует области неустойчивых параметрических фрикционных колебаний центра масс О малоподвижного ядра 3 (фиг.2 и 3), а об- 25 ласть II соответствует области устойчивых фрикционных колебаний О . Пинии Г„(%), Г, (2(!), Гз (23i) и r (%) представляют собой границы, разделяющие области I u II. Днажды эаштрихо- 30 ванная область М,-Мр соответствует области возникновения и поддержания устойчивых фрикционных колебаний О„ для всех типов существующих промышленных барабанных мельниц, а область (I

М -M — области устойчивых фрикционр ных колебаний центра масс 01, Схема реализации способа управления (фиг.4) содержит барабан 1, мельмельницы, венцовую шестерню 5, под- 40 венцовую шестерню 6, муфту 7, приводной двигатель 8, датчик 9 текущей активной мощности Р(с), потребляемой приводным двигателем, устройство 10, выделяющее переменную составляющую мощности P

+0,15) и cd„(1,70+0,3) колебаний переменной P(t), усредняющие устройст55 ва 13 и 14 сигналов полосовых фильтров, логическое устройство 15, блок

l6 управления рудопитатp(cåì, бункер

17 с рудой.

Энергоемкость процесса измельчения трением в зоне фрикционного контакта внутримельничной нагрузки можно суще:.тненныя образом снизить, если уменьпить или исключить совсем слой материала, через который энергия от внутренней поверхности барабана мельницы передается в зону фрикционного контактаАО В между материалом 2 и малоподвижным ядром 3 (фиг,2), центр масс которого совершает устойчивые фрикционные колебания. С научной точки зрения здесь необходимо обеспечить такие скоростные режимы вращения барабана мельницы и такие внутримельничные нагрузки, когда рабочая точка на диаграмме Айнса-Стретта (фиг.З) будет находиться на граничных линиях

Г1 (!), Г (21!) или внутри зоны II, ограниченной этими линиями и границами М„-М< (дважды заштрихованная зо-! на II).

Чтобы рабочая точка на диаграмме

Айнса-Стретта находилась н зоне, ограниченной.линиями Г, (Я), Г (2%) и границами М -М необходимо проана(( л 0. лиэировать коэффициенты а и q (фиг.3).

Известны формулы, определяющие величины коэффициентов а и q и их физическая интерпретация, Уточненные значения коэффициентов а и q определя-. ются так коэффициент трения в зоне фрикционного контакта; расстояние 00 ; расстояние 00 (фиг,2); приращение угла Поворота; угол поворота приЯЮ (фиг,l)1 половина угла, образующего сегмент малоподвижного ядра 3 (фиг,2); угловая частота собственных устойчивых фрикционных колебаний центра масс 01 малоподвижного ядра 3 внутримельничной нагрузки (фиг,2); угловая частота параметрического возбуждения, действующего на центр масс малоподвижного ядра 3 (фиг.2), 5 1502 1

Максимально возможный диапазон

/ / границы М„-М определяется по изменению величины коэффициента а, который зависит в основном от возможно5 го изменения коэффициента трения (изменение крупности руды, плотности пульпы, размер измельчающих тел

И дрв) °

Из выражения (2) можно определить 1О необходимую угловую скорость вращения барабана мельницы Я„, когда коэффициент q соответствует средней величине дважды заштрихованной эоны М -M

1 I

2. (нап 15 (3)

Например, для мельницы MMC-70 23 при ц=! 4 Кою З .Ml Ко -.З э 3 мю 6 =27 о

=24 ; f=0,65 получим P„=2,5 рад/с, Промышленные барабанные мельницы типа ММС-70 23 имеют угловую скорость вращения барабана Я =1>36 рад/с. Это значит, что в рассматриваемом случае угловую скорость вращения барабанных мельниц следует увеличивать в 1,81,9 раза, 30

Таким образом, если обеспечить необходимую угловую скорость вращения барабана мельницы Я, и изменять внутримельничное заполнение так, чтобы рабочая точка на диаграмме АйнсаСтретта находилась в зоне II ограни,ченной линиями Г, (3), Г, (2 ) и грани/ цами М„-М, то процесс измельчения трением должен быть наиболее эффективным в смысле уменьшения удельного расхода энергии на единицу измельченного продукта.

Рассмотрим процесс управления внутримельничным заполнением, Увеличение внутримельничного заполнения иэмельчаемым материалом или иэмельчающей средой приводит к изменению положения рабочей точки на диаграмме

Айнса-Стретта, которая перемещается вдоль линии И,Н„И (или М,И М, или

r u о 1 2 о . ° 50

К„И И,). Увеличение коэффициента трения f в зоне фрикционного контакта АО Н (фиг.2) приводит к сдвигу линии NoN Na влево, которая при

f

При попадании рабочей точки (например, N„,N< или N„, фиг.4) на ли/ If нию Г„ (У) центр масс 0„ малоподвиж03 ного ядра 3 (фиг,3) возбуждается, Это возбуждение можно фиксировать специальным фильтром на угловой частоте собственных колебаний центра масс О,, равной L,= <(0,85+0,15).

Действительно, согласно (2)

Ф.

4 2, откуда %, 0,85u3. Расши ренная настройка 4о= ф0,85+0,15) ! позволяет фиксировать возбуждение фильтра на линии Г, (Я во всем диар пазоне М„-М и

В точке N (N< или N ) на линии

Г (2 ) нозбуждаются собственные колебания 0 на угловой частоте 4 1,7) .

Настройка полосового фильтра на угловую частоту мЭ,=и,(!,7 0,3) позволяет фиксировать возбуждение 0 на линии

Г (2 ) во всем диапазоне внутри М—

I

Л

М . Внутри диапазона М -М, ограниченного линиями Г ($) и Г (21!), имеют место сложные колебания, включающие частоты, характерные для обеих граничных линий.

Практически реализация метода управления нагрузкой барабанных мельниц при самоизмельчении минерального сырья трением представлена на фиг,4.

Барабан I через шестерни 5 и 6, муфту 7 приводится во вращение от двигателя 8 с постоянной угловой скоростью Д,. Текущее значение мощности

P (t) фиксируется датчиком 9. Иэ мощности P(t) с помощью устройства 7 выделяется ее переменная составляющая P(t). На выходе устройства 10 включены два полосовых фильтра 11 и 12, Фильтр 11 выделяет иэ сигнала

P(t) составляющие спектра S< с угловой частотой колебаний,(0,85+0,15), а фильтр 12 — составляющие спектра

S с угловой частотой u7„(1,7+0,3).

В устройствах 13 и 14 сигналы спектров S< и S!t усредняются (или интегрируются на заданном интервале времени). Усредненные сигналы S u S поступают на вход логического устройства 15, которое управляет блоком 16, подающим иэмельчаемый материал из бункера 17 в мельницу. Управление расходом руды производится таким образом, чтобы рабочая точка на диа" грамме Айнса-Стретта находилась внутри или на границах дважды заштрихованной эоны, ограниченной линиями

Г< (Я, Г (27) и M„- 1 .

1502103

1 екннко -экономнче,.кан эффектинность способа упранления нагрузкой барабанных мельниц при измельчении минерального сырья заключается в том, 5 что резко более чем в 2 раза окращается расход электроэнергии íà I т измельченного продукта за счет того, что энергия от барабана l мельницы в зону фрикционного контакта АО В (фиг.2) передается через тонкий слой материала. Это значит, что не требуется выполнять непроизводительную работу на подъем и поддержание основной части А АО В1100@A внутримельничНоА нагрузки в рабочем состоянии.

При этом возрастает проиэводитель10

Способ управления нагрузкой бара35 банных мельниц при измельчении минерального сырья трением качественно и количественно меняет технологию ность по готовому классу в разгрузке мельницы ввиду того, что при увеличении угловой скорости вращения бараба- 20 на мельницы от Я до Я интенсифициру1 ется работа трения во фрикционном контакте А0 И (фиг.2), Кроме того, можно существенно снизить вес мельниц за счет того, что нагрузка на ба- 25 рабан резко снижается, улучшается работа подшипников скольжения, увеличивается энергоотдача мельниц.

Ввиду увеличения угловой скорости вращения барабана мельницы не требу" 30 ется ставить промежуточный редуктор или можно использовать более быстроходные приводные двигатели. упран ения иэмельчением в барабанных мельницах.

Ф о р м у л а и э о б р е т е н и я

Способ управления загрузкой бараанных мельниц при измельчении минерального сырья, включающий измерение низкочастотных составляющих активной мощности приводного двигателя, анализ этих составляющих с помощью двух узкополосных фильтров и изменение управляющих воздействий на расходы руды и воды на входе мельницы и угловую скорость вращения барабана до возникновения параметрического фрикционного резонанса между собственными колебаниями центра масс и параметрическими возбуждениями с угловой частотой на центр масс малоподвижного ядра в центре внутримельничной загрузки путем поддержания в возбужденном состоянии обоих узкополосных фильтров, причем знак изменения управляющих воздействий определяют по последовательности выхода узкополосных фильтров иэ возбужденного состояния, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления эа счЕт снижения энергоемкости процесса измельчения, устанавливают диапазон загрузки мельницы в

18-28% с одновременным увеличением угловой скорости вращения барабана относительно номинального режима в

1,7-2 раза, а анализ низкочастотных составляющих активной мощности осу-. ществляют на угловых частотах 0,85+

+0 15 и 1,7+0,3, l 502103

1,0 г,о

- 05

-1,0

- 1,5

-20

Сеть

Составитель В, Алекперов

Редактор В, Петраш Техред М.,яндык Корректор С. Черни

Заказ 4998/9 Тираж 543 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101