Способ управления работой мельницы самоизмельчения

 

Изобретение относится к автоматизации процессов измельчения сырья и может найти применение в горнорудной, строительной и других отраслях промышленности. Задача изобретения - обеспечение максимальной производительности мельницы самоизмельчения при оптимальных характеристиках приводного синхронного двигателя за счет повышения точности регулирования. Измеряют величины электрических характеристик работы приводного двигателя мельницы и заполнения мельницы. Вычисляют производные потребляемой мощности двигателя по величине заполнения мельницы и изменяют подачу питания в мельницу пропорционально величине производной в сторону увеличения при положительном значении производной и в сторону уменьшения при отрицательном значении. Поддерживают максимальное значение коэффициента мощности синхронного приводного двигателя мельницы, изменяя ток возбуждения в зависимости от результатов сравнения измеряемых величин. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к автоматизации процессов измельчения сырья и может найти применение в горнорудной, строительной и других отраслях промышленности.

Известен способ автоматической оптимизации процесса помола сырья в мельницах мокрого самоизмельчения, включающий поддержание экстремального значения коэффициента реактивной мощности путем изменения суммарного расхода измельчаемого материала и измельчающих тел и величины отношения этих расходов в загрузке мельницы [1] Недостатком известного решения является то, что экстремизация такого косвенного параметра, как коэффициент реактивной мощности (равно как и активной мощности или тока) не обеспечивает достижения основной цели процесса измельчения получения максимальной производительности мельницы по готовому продукту. Происходит это потому, что максимум технологической эффективности мельницы наступает раньше, чем достигается экстремум регулируемого параметра, т. е. между этими двумя максимумами имеется постоянное смещение в сторону меньших заполнений мельницы измельчаемым материалом.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ управления работой мельницы мокрого самоизмельчения, включающий измерение величин электрических характеристик работы приводного двигателя мельницы и заполнения мельницы, сравнение сигналов приращения величин и изменение подачи питания в мельницу, поддержание экстремальной характеристики работы приводного двигателя, причем экстремальной характеристикой является мощность двигателя мельницы [2] Недостатком прототипа является недостаточно высокая производительность мельниц из-за невысокой точности регулирования подачи питания в мельницу и неоптимальная работа синхронного приводного двигателя мельницы.

Задача изобретения обеспечение максимальной производительности мельницы самоизмельчения при оптимальных характеристиках приводного синхронного двигателя за счет повышения точности регулирования.

Поставленная задача достигается тем, что в способе управления работой мельницы самоизмельчения, включающем измерение величин электрических характеристик работы приводного двигателя мельницы и заполнения мельницы, сравнение сигналов приращения величин и изменение подачи питания в мельницу, поддержание экстремальной характеристики работы приводного двигателя, сравнение сигналов приращения величин выполняют вычисляя производные потребляемой мощности приводного двигателя по величине заполнения мельницы, изменение подачи питания в мельницу осуществляют пропорционально величине производной в сторону увеличения при положительном значении производной и в сторону уменьшения при отрицательном значении производной, в качестве экстремальной характеристики работы приводного двигателя мельницы берут коэффициент мощности и регулируют его, изменяя ток возбуждения двигателя в зависимости от результатов сравнения сигналов приращения измеряемых величин.

Другим отличием является то, что уменьшают подачу питания в мельницу до полного прекращения подачи при устойчивом отрицательном значении производной потребляемой мощности по величине заполнения мельницы в течение трех контрольных промежутков времени.

Еще одним отличием является то, что ток возбуждения двигателя изменяют по следующей зависимости: где A начальное значение тока возбуждения, А; P_н номинальная мощность синхронного двигателя, кВт; P_т текущее значение потребляемой мощности, кВт; K₁, K₂, K₃ коэффициенты пропорциональности масштабирования; производная тока статора по току возбуждения; cosϕ текущее значение коэффициента мощности;
DP приращение потребляемой мощности;
модуль производной тока статора по коэффициенту мощности.

На фиг. 1 представлена графическая зависимость мощности приводного синхронного электродвигателя от объема заполнения питанием мельницы самоизмельчения; на фиг. 2 зависимости тока статора и cosϕ от тока возбуждения при различных объемах заполнения мельницы и потребляемой мощности; на фиг. 3 блок-схема для реализации способа.

В основу способа положены криволинейная зависимость мощности, потребляемой приводным двигателем по мере увеличения объема заполнения мельницы (фиг. 1), и изменение коэффициента мощности при изменении тока возбуждения при переменных объеме заполнения мельницы и потребляемой мощности (фиг. 2).

При положительном значении производной потребляемой мощности по объему заполнения мельница работает в режиме недогруза и производится подача руды в нее, изменяющаяся пропорционально величине производной. При значении производной, равном нулю, мельница работает с максимальной производительностью и подача руды стабильна. При получении первого отрицательного значения производной подачу руды в мельницу нужно уменьшить пропорционально величине производной примерно до величины 60 70% от максимально допустимого значения по исходной руде, так как агрегат работает в режиме нестабильного перегруза. Получение трех подряд отрицательных знаков производной свидетельствует о вхождении мельницы в режим стабильного перегруза необходимо прекратить подачу питания до восстановления положительного знака производной.

При заполнении объема мельницы F₂ (фиг. 1, 2) потребляемая мощность равна P₂, при токе возбуждения Ib₂, cosϕ1, т.е. максимальный. При уменьшении объема заполнения мельницы до F₁ потребляемая мощность также уменьшится до Р₁, при этом изменится режим работы синхронного двигателя с переходом из нормального (cosϕ1) в режим перевозбуждения. При токе возбуждения Ib₂ коэффициент мощности уменьшится. Для увеличения его значения до единицы при значении мощности F₁ требуется изменение уставки тока возбуждения в сторону уменьшения на величину DI_в
При токе возбуждения с новой уставкой и при регулировании заполнения мельницы в сторону увеличения выходная мощность также изменяется в сторону увеличения, двигатель переходит в режим недовозбуждения и будет потреблять реактивную мощность из сети. Для увеличения cosϕ до единицы требуется увеличить уставку тока возбуждения.

Блок-схема содержит мельницу 1 самоизмельчения, систему 2 управления загрузкой, классификатор 3, синхронный электродвигатель 4 привода с возбудительным устройством 5, датчик объема заполнения 6 мельницы 1, который может быть радиоизотопным, измеритель мощности 7, потребляемой двигателем 4, датчик 8 тока статора, измеритель тока 9 ротора, вычислительное устройство 10, элемент согласования 11.

Сигналы от датчика 6 заполнения мельницы 1, измерителя мощности 7, датчика 8 тока статора двигателя 4, измерителя тока 9 ротора подаются на вход вычислительного устройства 10, вычисляющего средние значения сигналов потребляемой мощности, тока статора, тока ротора (ток возбуждения), коэффициента мощности за длительный промежуток времени. Вычисляются также приращение мощности, производные мощности двигателя 4 по объему заполнения мельницы 1, тока статора по току возбуждения и тока статора по коэффициенту мощности за малый промежуток времени. Определяются отклонения коэффициента мощности от экстремального значения и вычисляется уставка тока возбуждения двигателя, соответствующая значению коэффициента мощности, равному единице. Аналоговый выходной сигнал с вычислительного устройства 10 подается на вход элемента согласования 11 и с него на тиристорное возбудительное устройство 5 синхронного двигателя 4, которое осуществляет регулирование по разности усредненных текущих значений тока возбуждения на длительных промежутках времени и расчетным значениям нового значения уставки тока возбуждения. Со второго выхода вычислительного устройства 10 сигнал, пропорциональный величине производной мощности двигателя 4 по объему заполнения мельницы 1 и имеющий ее знак (+, -), передается на систему управления нагрузкой питания. Если знак производной положительный, то эта система обеспечивает подачу питания в мельницу 1 с максимальной производительностью, если производная равна нулю, то подача питания осуществляется с производительностью, равной последнему значению производительности, если же производная меньше нуля, то подача питания корректируется в сторону уменьшения с минимальной производительностью. При троекратном повторении отрицательных знаков производной подача питания прекращается до момента разгрузки мельницы, когда знак производной станет положительным.

Способ позволяет увеличить производительность мельницы и уменьшить потери электроэнергии.

Формула изобретения

1. Способ управления работой мельницы самоизмельчения, включающий измерение величин электрических характеристик работы приводного двигателя мельницы и заполнения мельницы, сравнение сигналов приращения величин и изменение подачи питания в мельницу, поддержание экстремальной характеристики работы приводного двигателя, отличающийся тем, что сравнение сигналов приращения величин выполняют вычисляя производные потребляемой мощности приводного двигателя по величине заполнения мельницы, изменение подачи питания в мельницу осуществляют пропорционально величине производной в сторону увеличения при положительном значении производной и в сторону уменьшения при отрицательном значении производной, в качестве экстремальной характеристики работы приводного двигателя берут коэффициент мощности и регулируют его, изменяя ток возбуждения двигателя в зависимости от результатов сравнения сигналов приращения измеряемых величин.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что уменьшают подачу питания в мельницу до полного прекращения подачи при устойчивом отрицательном значении производной потребляемой мощности по величине заполнения мельницы в течение трех контрольных промежутков времени.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ток возбуждения двигателя изменяют по зависимости

где А начальное значение тока возбуждения, А;
Р_н номинальная мощность синхронного двигателя, кВт;
Р_т текущее значение потребляемой мощности, кВт;
К₁, К₂, К₃ коэффициенты пропорциональности масштабирования;
производная тока статора по току возбуждения;
cosϕ - текущее значение коэффициента мощности;
ΔP - приращение потребляемой мощности;
модуль производной тока статора по коэффициенту мощности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3