Способ управления работой мельницы сливного типа в замкнутом цикле

 

Изобретение относится к управлению мельницей сливного типа в замкнутом цикле и может быть использовано в цветной и черной металлургии и других отраслях промышленности, в частности при переработке ванадийсодержащих шлаков. Изобретение обеспечивает повышение производительности измельчительного комплекса по готовому классу крупности и повышение качества управления. Способ управления мельницей сливного типа в замкнутом цикле включает измерения производительности агрегата, уровня пульпы в зумпфе, а также измерение и стабилизацию на заданных значениях расхода воды в зумпф и плотности готового продукта; кроме того, в способе осуществляют дополнительный контроль мощности двигателя обжиговой печи, мощности двигателя мельницы и вибрации ее корпуса, вибрации корпуса гидроциклона, а также систем контроля и регулирования расходов воды в барабанный холодильник, мельницу и гидроциклон, стабилизации плотности пульпы в питании гидроциклона. 1 ил.

Изобретение относится к управлению мельницей сливного типа в замкнутом цикле и может быть использовано в цветной и черной металлургии, промышленности строительных материалов и других отраслях, в частности при переработке ванадийсодержащих шлаков.

Известен способ автоматического управления заполнением мельниц сливного типа, включающий изменение подачи мелющих тел и измерение текущего веса мельницы и уровня ее заполнения измельчаемым материалом и мелющими телами. В нем изменение подачи мелющих тел осуществляют по разнице текущего веса мельницы, измеряемого в условиях заданных плотности пульпы в мельнице и уровне заполнения измельчаемым материалом и мелющими телами, и веса пустой мельницы до достижения заданного соотношения измельчаемого материала и мелющих тел [1].

Сложность и недостаточная эффективность управления этого способа обусловлены следующими двумя причинами. Во-первых, для использования в качестве датчика веса давления в масляном клине вкладыша подшипника требуется высверливание специальных каналов для отбора давления. Это требует наличия не всегда имеющегося на фабриках соответствующего оборудования. Главный недостаток состоит в том, что надежность работы датчика определяется состоянием поверхности баббитового слоя вкладыша подшипника, и, как показала практика эксплуатации, даже незначительная царапина, могущая возникнуть при подплавке подшипника из-за нарушения температурного режима, ведет к потере давления, т.е. к выходу из строя датчика. Во-вторых, при реализации этого способа возникают серьезные проблемы при измерении плотности пульпы в разгрузке мельницы в связи с отсутствием надежных методов и реализующих их средств для такого измерения плотности.

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ управления мельницей сливного типа в замкнутом цикле, включающий измерение производительности агрегата, уровня пульпы в зумпфе, а также измерение и стабилизацию на заданных значениях расхода воды в зумпф и плотности готового продукта [2].

Принципиальный недостаток способа состоит в отсутствии систем контроля и регулирования плотности пульпы в объеме барабана мельницы. Действительно, общеизвестно, что для мельниц сливного типа одним из главных параметров, существенно влияющих на производительность по готовому продукту, оказывается плотность пульпы в мельнице, от которой зависит скорость движения материала от загрузки к ее разгрузке: при менее плотных пульпах мельница нарабатывает меньше готового по крупности класса, а при более плотных - происходит переизмельчение. Другим важнейшим параметром является измельчающая среда, количество которой должно быть оптимальным. Однако эта задача в прототипе не решена. Отсюда следует недостаток способа - низкое качество управления процессом и, как следствие, невозможность достижения максимальной производительности. Отметим также, что уровень пульпы в зумпфе при переработке разных типов руд будет существенно меняться в связи с необходимостью добавления воды, которой регулируется плотность слива гидроциклона. Это, в свою очередь, приводит к резким колебаниям мощности привода насоса, по которой оценивается величина циркулирующей нагрузки. Следовательно, точность измерения циркуляции будет недостаточна, ибо в способе влияние этого фактора не учитывается. Следует указать и на такой фактор, как наличие запаздывания в оценке состояния самой мельницы по величине циркуляции, поскольку последняя производится по мощности привода насоса после очередного шага по производительности, что может привести к перегрузке мельницы.

Целью изобретения является повышение производительности измельчительного комплекса по готовому классу крупности и повышение качества управления.

Это достигается тем, что в известном способе управления мельницей сливного типа в замкнутом цикле, включающем измерение производительности агрегата, уровня пульпы в зумпфе, а также измерение и стабилизацию на заданных значениях расхода воды в зумпф и плотности готового продукта, дополнительно измеряют мощность двигателя обжиговой печи, мощность двигателя мельницы и вибрацию ее корпуса, а также вибрацию корпуса гидроциклона и, кроме того, дополнительно измеряют и стабилизируют расходы воды в барабанный холодильник, мельницу и гидроциклон и стабилизируют плотность пульпы на сливе барабанного холодильника, плотность пульпы в объеме мельницы, уровень пульпы в зумпфе и плотность пульпы в питании гидроциклона, причем стабилизацию плотности пульпы на сливе барабанного холодильника осуществляют путем стабилизации соотношения "обожженная шихта - вода в холодильник" с введением коррекции системы стабилизации расхода воды в холодильник пропорционально содержанию влаги в шихте и пылевыносу каждый раз в момент окончания переходного процесса по потребляемой двигателем печи мощности, регулирование плотности пульпы в объеме мельницы осуществляют путем стабилизации вибрации корпуса мельницы подачей в нее воды с введением коррекции системы стабилизации расхода воды в мельницу пропорционально изменению вибрации корпуса гидроциклона, стабилизацию уровня пульпы в зумпфе осуществляют изменением числа оборотов двигателя насоса, стабилизацию плотности пульпы в питании гидроциклона осуществляют путем подачи воды в зумпф насоса, стабилизацию плотности готового продукта осуществляют подачей воды в гидроциклон, а периодическую подгрузку измельчающей среды производят по достижению в установившемся режиме потребляемой двигателем мельницы мощности наперед заданного значения.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявленный способ отличается от известного дополнительным контролем таких параметров, как потребляемая двигателем обжиговой печи мощность, потребляемая двигателем мельницы мощность и вибрация ее корпуса, а также вибрация корпуса гидроциклона. Это позволяет получить весьма существенную информацию о ходе технологического процесса в измельчительном агрегате. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". Применение таких автоматических систем контроля и регулирования, как плотность пульпы на сливе холодильника, плотности пульпы в объеме мельницы, плотности пульпы в питании гидроциклона, уровня пульпы в зумпфе, плотности готового продукта и измельчающей среды в мельнице, позволило повысить производительность агрегата по готовому классу требуемой крупности и точность и надежность управления. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенные отличия".

Следует указать, что заявленный способ разработан применительно к измельчительному комплексу, состоящему из обжиговой печи, холодильника и непосредственно измельчительного агрегата с мельницей сливного типа в замкнутом цикле. При этом существенная особенность заключается в том, что мельница работает в условиях, когда она должна измельчать весь продукт, который поступает из печи в холодильник. Таким образом, здесь нет возможности регулировать исходное питание мельницы, кроме как изменяя производительность по шихте на входе обжиговой печи. Последняя, в свою очередь, зависит от производительности рудоподготовительного передела. Другая особенность состоит в применении так называемых мешалок - зумпфов насосов с устройством в виде винта - для перемешивания пульпы, поступающей со слива мельницы. При этом емкость мешалки мала, из-за чего уровень пульпы в ней резко колеблется в условиях изменчивости производительности по шихте, подаваемой в обжиговую печь. Это и обусловило необходимость использования насосов с регулируемым числом оборотов, позволяющих с высокой точностью обеспечивать регулирование уровня пульпы в зумпфе насоса. А это привело к необходимости использования двух новых контуров регулирования: плотности пульпы в питании гидроциклона путем подачи воды в зумпф и плотности слива гидроциклона путем подачи воды в гидроциклон. Последнее значительно сузило диапазон изменения числа оборотов двигателя насоса и, следовательно, колебания давления пульпы на входе в гидроциклон, что исключило влияние этого параметра на эффективность работы гидроциклона, поскольку скорость ввода пульпы в гидроциклон стала существенно стабильней.

Использование системы стабилизации плотности пульпы на сливе холодильника и внутри мельницы значительно повысило эффективность работы мельницы, равно как и регулирование загрузки мельницы стержнями, осуществляемое периодически по достижении потребляемой двигателем мельницы мощности наперед заданного значения. При этом наперед заданное значение сравнивается с текущим значением мощности, соответствующим строго определенному состоянию работы агрегата по количеству перерабатываемой обожженной шихты и плотностных режимов по пульпе на сливе холодильника, внутри мельницы и на сливе гидроциклона, а также по уровню пульпы в зумпфе насоса.

Применение системы контроля вибрации корпуса гидроциклона и введение коррекции системы стабилизации расхода воды в мельницу обусловлено установленной в ходе экспериментов прямо пропорциональной зависимости между уровнем вибрации и количеством песков гидроциклона. Это позволило существенно улучшить работу системы стабилизации плотности пульпы в объеме мельницы, осуществляемой путем стабилизации вибрации корпуса мельницы подачей в нее воды. Для мельниц сливного типа с учетом того, что уровень пульпы в них постоянен, вибрация их корпуса однозначно связана с плотностью пульпы в объеме мельницы, причем связь эта обратно пропорциональная. С точки зрения физической сути происходящих при этом процессов увеличение плотности в мельнице связано с увеличением количества твердого в ее объеме, а значит, с усилением демпфирующего действия на удары стержней друг по другу и по корпусу мельницы, т. е. уменьшению вибраций корпуса мельницы.

Введение дополнительных систем контроля и регулирования позволило улучшить качество управления и повысить производительность измельчительного агрегата по готовому классу требуемой крупности.

На чертеже представлена система, реализующая данный способ управления.

Система содержит датчик 1 расхода шихты в обжиговую печь, регулятор 2 стабилизации расхода шихты, регулирующий орган 3 системы стабилизации, датчик 4 потребляемой двигателем обжиговой печи мощности, датчик 5 расхода воды в холодильник, регулятор 6 стабилизации расхода воды, регулирующий орган 7 системы стабилизации расхода воды, управляющий вычислительный комплекс 8, датчик 9 расхода воды в мельницу, регулятор 10 стабилизации расхода воды, регулирующий орган 11 системы стабилизации расхода воды, датчик 12 вибрации корпуса мельницы, датчик 13 потребляемой двигателем мельницы мощности, датчик 14 вибрации корпуса гидроциклона, датчик 15 расхода воды в зумпф насоса, регулятор 16 стабилизации расхода воды, регулирующий орган 17 системы стабилизации расхода воды, датчик 18 плотности пульпы в питании гидроциклона, датчик 19 числа оборотов двигателя насоса зумпфа, регулятор 20 стабилизации числа оборотов, регулирующий орган 21 системы стабилизации числа оборотов, датчик 22 уровня пульпы в зумпфе насоса, датчик 23 расхода воды в гидроциклон, регулятор 24 стабилизации расхода воды, регулирующий орган 25 системы стабилизации расхода воды, датчик 26 плотности пульпы на сливе гидроциклона. Измельчительный комплекс состоит из обжиговой печи 27, холодильника 28, стержневой мельницы 29, зумпфа 30 и гидроциклона 31.

При изменении расхода шихты, например в большую (меньшую) сторону, в обжиговой печи начнется переходный процесс, обусловленный накоплением материала в ней. При этом информация о переходном процессе с датчика 4 потребляемой приводом печи мощности будет поступать на вычислительный комплекс 8, в котором происходит анализ этой кривой. В момент окончания переходного процесса, когда в холодильник 28 начнет поступать новый расход обожженной шихты, вычислитель 8 выдаст с учетом влажности и пылевыноса шихты корректирующий импульс в контур стабилизации расхода воды в холодильник 28 на ее увеличение на такую величину, чтобы соотношение "обожженная шихта - вода в холодильник" осталось прежним, т.е. плотность слива холодильника также не изменится. Увеличившаяся при этом циркуляция изменит - увеличит вибрацию корпуса гидроциклона, а корректирующий импульс от датчика 4 вибрации увеличит расход воды в мельницу с помощью регулятора 10 и регулирующего органа 11 так, чтобы плотность пульпы в мельнице 29 не изменилась. Если же по каким-либо причинам плотность в мельнице изменится, то это воспримет датчик 12 вибрации корпуса мельницы и поступивший от него сигнал в регулятор 10 изменит с помощью регулирующего органа расход воды на такую величину, чтобы вернуть плотность пульпы в мельнице на заданное значение. Очевидно, при этом выход пульпы на сливе мельницы увеличивается и, следовательно, увеличивается уровень пульпы в зумпфе насоса. Однако система стабилизации уровня 19-20-21 по сигналу от датчика 22 уровня увеличит число оборотов привода насоса ровно настолько, чтобы уровень остался прежним. При этом возможные колебания плотности пульпы в питании гидроциклона будут скомпенсированы датчиком 18 и контуром 15-16-17 стабилизации плотности пульпы, а увеличение плотности пульпы на сливе гидроциклона будет скомпенсировано датчиком 26 плотности и контуром ее стабилизации 23-24-25. Износ стержней в мельнице будет отражаться показаниями датчика 13 мощности двигателя и учитываться путем сравнения запомненного значения мощности после очередной подгрузки и текущего значения мощности. Причем текущее значение мощности, поступающее с датчика 13 в вычислитель 8, будет отсчитываться всегда в установившемся режиме работы мельницы, характеризуемом датчиками 4, 12 и 13.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 1034780, В 02 C 25/00, 1983.

2. Авторское свидетельство СССР N 1727910, В 02 C 25/00, 1992.

Формула изобретения

Способ управления работой мельницы сливного типа в замкнутом цикле, включающий измерение производительности агрегата, уровня пульпы в зумпфе, а также измерение и стабилизацию на заданных значениях расхода воды в зумпф и плотности готового продукта, отличающийся тем, что дополнительно измеряют мощность двигателя обжиговой печи, мощность двигателя мельницы и вибрацию ее корпуса, а также вибрацию корпуса гидроциклона и, кроме того, дополнительно измеряют и стабилизируют расход воды в барабанный холодильник, мельницу и гидроциклон и стабилизируют плотность пульпы на сливе барабанного холодильника, в объеме мельницы, уровень пульпы в зумпфе и плотность пульпы в питании гидроциклона, причем стабилизацию плотности пульпы на сливе барабанного холодильника осуществляют путем стабилизации соотношения обожженная шихта - вода в холодильник с введением коррекции системе стабилизации расхода воды в холодильник пропорционально содержанию влаги в шихте и пылевыносу каждый раз в момент окончания переходного процесса по потребляемой двигателем печи мощности, регулирование плотности пульпы в объеме мельницы осуществляют путем стабилизации вибрации корпуса мельницы подачей в нее воды с введением коррекции системе стабилизации расхода воды в мельницу пропорционально изменению вибрации корпуса гидроциклона, стабилизацию уровня пульпы в зумпфе осуществляют изменением числа оборотов двигателя насоса, стабилизацию плотности пульты в питании гидроциклона осуществляют путем подачи воды в зумпф насоса, стабилизацию плотности готового продукта осуществляют подачей воды в гидроциклон, а периодическую подгрузку измельчающей среды производят по достижению в установившемся режиме потребляемой двигателем мельницы мощности наперед заданного значения.

РИСУНКИ

Рисунок 1