Способ управления процессом измельчения
Изобретение относится к области автоматизации процессов измельчения сырья и может найти применение в промышленности строительных материалов, горно-рудной и других отраслях промышленности. Техническим результатом изобретения является эффективное управление качеством продукции, удельной энергоемкостью и производительностью процесса измельчения. Осуществляют контроль в режиме реального времени качественных показателей измельчения непрерывно между лабораторными анализами. Расчетным путем определяют удельную поверхность цемента, тонину помола (крупность концентрата) по удельной энергоемкости, содержание серного ангидрида по соотношению гипс/клинкер, стабилизируют качественные показатели продукта по нижнему и верхнему пределу. Определяют также удельную энергоемкость, удельный расход воздуха, разрежение после мельницы и производные. Управление выполняется с использованием нескольких контуров оптимизации: контур оптимизации производительности мельницы по измельчению клинкера, контур регулирования содержания серного ангидрида в цементе, контур регулирования удельной поверхности цемента, контур регулирования тонины помола цемента. При производстве железорудного концентрата используется контур регулирования крупности концентрата. Измеряют производительность процесса, удельную энергоемкость, качество продукта, выявляют зависимости между качеством продукта, удельной энергоемкостью и производительностью процесса, определяют производные зависимостей производительности, удельной энергоемкости и качества продукта, регулируют процесс в зависимости от значений производных зависимостей удельной энергоемкости и качества продукта. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к области автоматизации процессов измельчения сырья и может найти применение в промышленности строительных материалов, горно-рудной и других отраслях промышленности.
Известен способ управления процессом измельчения, включающий измерение характеристик процесса, удельной энергоемкости, выявление зависимостей удельной энергоемкости и характеристик процесса, определение производных зависимостей удельной энергоемкости и характеристик процесса, регулирование процесса в зависимости от значений производных зависимостей удельной энергоемкости, причем измеряют характеристики нагрузок измельчительных и классифицирующих агрегатов (см. патент РФ №2149062, кл. В02С 25/00, опубл. 2000 г.).
Недостатком способа является неэффективное управление качеством продукции из-за отсутствия взаимосвязи между производительностью и качеством продукции.
Известен также принятый за прототип способ управления процессом измельчения, содержащий измерение производительности процесса, качества продукта, выявление зависимости между качеством продукта и производительностью процесса, определение производной производительности процесса, регулирование производительности процесса в зависимости от качества продукта, причем стабилизируют шаровую загрузку (см. авторское свидетельство СССР №1278025, кл. В02С 25/00, публ. 1986 г.).
Недостатком способа является неэффективное измельчение из-за отсутствия взаимосвязи между удельной энергоемкостью и производительностью процесса, качеством продукции.
Задача изобретения - создание способа, обеспечивающего эффективное управление качеством продукции, удельной энергоемкостью и производительностью процесса измельчения.
Поставленная задача достигается тем, что в способе управления процессом измельчения, включающем измерение производительности процесса, качества продукта, выявление зависимости между качеством продукта и производительностью процесса, определение производной производительности процесса, регулирование производительности процесса в зависимости от качества продукта, дополнительно измеряют удельную энергоемкость, выявляют зависимости между удельной энергоемкостью и производительностью, качеством продукта, определяют производные зависимостей удельной энергоемкости и качества продукта, а регулирование процесса выполняют также в зависимости от значений производных зависимостей удельной энергоемкости и(или) качества продукта.
Другим отличием является то, что в качестве зависимостей удельной энергоемкости и качества продукта выявляют зависимости удельной энергоемкости от удельной поверхности цемента, от тонины помола, от соотношения гипс/клинкер и зависимости их по времени.
Отличием является также то, что в качестве зависимостей удельной энергоемкости и качества продукта выявляют зависимость удельной энергоемкости от крупности железорудного концентрата и зависимости их по времени.
Отличием является и то, что при нахождении качественных показателей цемента в пределах технического регламента увеличивают подачу питания в мельницу при положительных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости по времени, отношения производительности по клинкеру к разрежению после мельницы и отрицательном значении производной зависимости удельного расхода воздуха по времени, уменьшают подачу питания в мельницу при отрицательных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости по времени, отношения производительности по клинкеру к разрежению после мельницы и положительном значении производной зависимости удельного расхода воздуха по времени, прекращают подачу питания в мельницу при отрицательном значении производной зависимости отношения производительности по клинкеру к разрежению после мельницы в течение трех контрольных промежутков времени.
Еще одним отличием является то, что при отклонении от технического регламента содержания в цементе серного ангидрида увеличивают подачу гипса в мельницу при отрицательном знаке производной зависимости удельной энергоемкости от соотношения гипс/клинкер, уменьшают подачу гипса в мельницу при положительном знаке производной этой зависимости, прекращают подачу питания в мельницу при положительном значении производной удельной энергоемкости по времени в течение трех контрольных промежутков времени.
Кроме этого, отличием является то, что при отклонении от технического регламента удельной поверхности цемента увеличивают подачу клинкера в мельницу и дискретно увеличивают вентиляцию помольного агрегата при положительных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и удельной поверхности цемента по времени, уменьшают подачу клинкера в мельницу и дискретно уменьшают вентиляцию помольного агрегата при отрицательных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и удельной поверхности цемента по времени, прекращают подачу клинкера в мельницу при отрицательных значениях на фиксированном промежутке времени производных зависимостей удельной энергоемкости и удельной поверхности цемента по времени до изменения знаков производных на противоположное значение.
К отличиям относится и то, что при отклонении от технического регламента тонины помола цемента увеличивают подачу клинкера в мельницу и дискретно увеличивают вентиляцию помольного агрегата при отрицательном значении производной зависимости удельной энергоемкости по времени и положительном значении производной зависимости тонины помола цемента по времени, уменьшают подачу клинкера в мельницу и дискретно уменьшают вентиляцию помольного агрегата при положительном значении производной зависимости удельной энергоемкости по времени и отрицательном значении производной тонины помола цемента по времени, прекращают подачу клинкера в мельницу при положительном значении на фиксированном промежутке времени производной зависимости удельной энергоемкости по времени и отрицательном значении производной тонины помола цемента по времени до изменения знаков производных на противоположное значение.
Дополнительным отличием является то, что при отклонении от технического регламента крупности железорудного концентрата увеличивают подачу руды в мельницу при положительных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и крупности железорудного концентрата по времени, уменьшают подачу руды в мельницу при отрицательных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и крупности железорудного концентрата по времени, прекращают подачу руды в мельницу при отрицательных значениях на фиксированном промежутке времени производных зависимостей удельной энергоемкости и крупности железорудного концентрата по времени до изменения знаков производных на противоположное значение.
На фиг.1-7 представлены графические зависимости, используемые в способе: фиг.1 - удельной энергоемкости Е от производительности Q процесса измельчения; фиг.2 - удельной энергоемкости Е процесса от удельной поверхности цемента Ud; фиг.3 - удельной энергоемкости Е от тонины помола Тр; фиг.4 - удельной энергоемкости Е от соотношения гипс/клинкер Qг/Qк; фиг.5 - удельной энергоемкости Е от крупности железорудного концентрата Кк; фиг.6 - производительности по клинкеру Qк от разряжения после мельницы Нм; фиг.7 - удельной энергоемкости Е, удельного расхода воздуха Qv, удельной поверхности цемента Ud, тонины помола цемента Тр и крупности железорудного концентрата Кк по времени t; на фиг.8 - блок-схема системы автоматического управления процессом измельчения клинкера согласно предлагаемому способу.
Система содержит мельницу 1, агрегаты аспирации и вентиляции 2, вычислительный комплекс 3, датчики: веса гипса 4, веса клинкера 5, веса добавок 6, разрежения перед мельницей 7, разрежения после мельницы 8, мощности двигателя мельницы 9, расхода воздуха 10, температуры цемента 11; регуляторы подачи: гипса 12, клинкера 13, добавок 14; регулятор вентиляции 15, виброакустический датчик объема заполнения барабана мельницы 16.
Способ базируется на использовании существующих корреляционных связей в вышеуказанных зависимостях. Производные этих зависимостей используются в качестве анализаторов снижения либо повышения эффективности измельчения, качества продукта и являются ключами для включения регуляторов тех или иных агрегатов.
Управление выполняется с использованием нескольких контуров оптимизации: контур оптимизации производительности мельницы по измельчению клинкера, контур регулирования содержания серного ангидрида в цементе, контур регулирования удельной поверхности цемента, контур регулирования тонины помола цемента. При производстве железорудного концентрата используется контур регулирования крупности концентрата. Оптимизация производительности в этом случае выполняется известными способами.
Способ осуществляется следующим образом.
Осуществляют контроль в режиме реального времени качественных показателей измельчения непрерывно между лабораторными анализами. Расчетным путем определяют удельную поверхность цемента, тонину помола (крупность концентрата) по удельной энергоемкости, содержание серного ангидрида по соотношению гипс/клинкер, стабилизируют качественные показатели продукта по нижнему и верхнему пределу. Определяют также удельную энергоемкость, удельный расход воздуха, разрежение после мельницы и производные.
Измеряют производительность процесса, удельную энергоемкость, качество продукта, выявляют зависимости между качеством продукта, удельной энергоемкостью и производительностью процесса, определяют производные зависимостей производительности, удельной энергоемкости и качества продукта, регулируют процесс в зависимости от значений производных зависимостей удельной энергоемкости и(или) качества продукта.
Контур оптимизации производительности процесса измельчения клинкера.
Регулирование оптимальной производительности выполняют при условии стабилизированных в заданных пределах качественных показателях цемента: удельной поверхности, тонины помола, содержанию серного ангидрида, температуре цемента; которые контролируются в режиме реального времени. Поиск зон оптимальной производительности по измельчению клинкера осуществляется на основе нелинейных зависимостей: Qk=f(Hm), Qk=f(E), Qk=f(Ud), Qk=f(Tp), Qk=f(Qг/Q), E=f(t), Qv=f(t) (см. графики). Вычислительное устройство 3 принимает сигналы с датчиков: веса гипса 4, веса клинкера 5, веса добавок 6, температуры цемента 11, объема заполнения барабана мельницы 16, мощности двигателя мельницы 9, разрежения после мельницы 8 и определяет удельную энергоемкость, производительность, удельный расход воздуха, разрежение после мельницы, производные зависимостей. Выдается задание на регуляторы подачи: гипса 12, клинкера 13, добавок 14; регулятор вентиляции 15, управляющие работой дозаторов (не показаны), агрегатов аспирации и вентиляции 2. Увеличивается подача питания в мельницу 1 при положительных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости по времени, отношения производительности по клинкеру к разрежению после мельницы и отрицательном значении производной зависимости удельного расхода воздуха по времени. Уменьшается подача питания в мельницу 1 при отрицательных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости по времени, отношения производительности по клинкеру к разрежению после мельницы и положительном значении производной зависимости удельного расхода воздуха по времени. Прекращается подача питания в мельницу 1 при отрицательном значении производной зависимости отношения производительности по клинкеру к разрежению после мельницы в течение трех контрольных промежутков времени.
Контур регулирования содержания серного ангидрида в цементе.
Поиск оптимальной зоны регулирования осуществляется на основании зависимости содержания серного ангидрида в цементе от соотношения гипс/клинкер, а также дрейфующих нелинейных зависимостей: Е=f(Qг/Qк) и Е=f(t). Вычислительное устройство 3 принимает сигналы с датчиков: веса гипса 4, веса клинкера 5, мощности двигателя мельницы 9; получает дискретные данные лабораторных анализов содержания серного ангидрида; рассчитывает удельную энергоемкость и производные зависимостей. При отклонении от технического регламента содержания в цементе серного ангидрида выдается задание на регулятор подачи гипса 12. Увеличивают подачу гипса в мельницу 1 при отрицательном знаке производной зависимости удельной энергоемкости от соотношения гипс/клинкер. Уменьшают подачу гипса в мельницу 1 при положительном знаке производной этой зависимости. Прекращают подачу питания в мельницу 1 при положительном значении производной удельной энергоемкости по времени в течение трех контрольных промежутков времени.
Контур регулирования удельной поверхности цемента.
Поиск оптимальной зоны регулирования осуществляется на основании зависимостей удельной поверхности цемента от подачи клинкера и величины вентиляции, а также нелинейных дрейфующих зависимостей: Е=f(Ud), Ud=f(t), E=f(t). Вычислительное устройство 3 принимает сигналы с датчиков: веса клинкера 5, мощности двигателя мельницы 9, расхода воздуха 10; получает дискретные данные лабораторных анализов удельной поверхности цемента; рассчитывает удельную энергоемкость, удельную поверхность цемента и производные зависимостей. При отклонении от технического регламента удельной поверхности цемента выдается задание на регуляторы подачи клинкера 13 и вентиляции 15. Увеличивают подачу клинкера в мельницу 1 и дискретно увеличивают вентиляцию помольного агрегата 1-2 при положительных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и удельной поверхности цемента по времени. Уменьшают подачу клинкера в мельницу 1 и дискретно уменьшают вентиляцию помольного агрегата 1-2 при отрицательных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и удельной поверхности цемента по времени. Прекращают подачу клинкера в мельницу 1 при отрицательных значениях на фиксированном промежутке времени производных зависимостей удельной энергоемкости и удельной поверхности цемента по времени до изменения знаков производных на противоположное значение.
Контур регулирования тонины помола цемента.
Поиск оптимальной зоны регулирования осуществляется на основании зависимостей тонины помола цемента от подачи клинкера и величины вентиляции, а также нелинейных дрейфующих зависимостей: Е=f(Tp), Tp=f(t), E=f(t). Вычислительное устройство 3 принимает сигналы с датчиков: веса клинкера 5, мощности двигателя мельницы 9, расхода воздуха 10; получает дискретные данные лабораторных анализов тонины помола цемента; рассчитывает тонину помола цемента и производные зависимостей. При отклонении от технического регламента тонины помола цемента выдается задание на регуляторы подачи клинкера 13 и вентиляции 15. Увеличивают подачу клинкера в мельницу 1 и дискретно увеличивают вентиляцию помольного агрегата 1-2 при отрицательном значении производной зависимости удельной энергоемкости по времени и положительном значении производной зависимости тонины помола цемента по времени. Уменьшают подачу клинкера в мельницу 1 и дискретно уменьшают вентиляцию помольного агрегата 1-2 при положительном значении производной зависимости удельной энергоемкости по времени и отрицательном значении производной тонины помола цемента по времени. Прекращают подачу клинкера в мельницу 1 при положительном значении на фиксированном промежутке времени производной зависимости удельной энергоемкости по времени и отрицательном значении производной тонины помола цемента по времени до изменения знаков производных на противоположное значение.
При производстве железорудного концентрата используется контур регулирования крупности концентрата. Поиск оптимальной зоны регулирования осуществляется на основании зависимости крупности концентрата от подачи руды, а также нелинейных дрейфующих зависимостей: Е=f(Кк), Кк=f(t), Е=f(t). Вычислительное устройство 3 принимает сигналы с датчиков (схема не изображена): веса концентрата, мощности двигателя мельницы; получает дискретные данные лабораторных анализов крупности концентрата; рассчитывает крупность концентрата и производные зависимостей. При отклонении от технического регламента крупности концентрата выдается задание на регуляторы подачи руды. Увеличивают подачу руды в мельницу при положительных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и крупности железорудного концентрата по времени. Уменьшают подачу руды в мельницу при отрицательных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и крупности железорудного концентрата по времени. Прекращают подачу руды в мельницу при отрицательных значениях на фиксированном промежутке времени производных зависимостей удельной энергоемкости и крупности железорудного концентрата по времени до изменения знаков производных на противоположное значение.
Способ обеспечивает эффективное управление качеством продукции, удельной энергоемкостью и производительностью процесса измельчения.
1. Способ управления процессом измельчения, включающий измерение производительности процесса, качества продукта, выявление зависимости между качеством продукта и производительностью процесса, определение производной производительности процесса, регулирование производительности процесса в зависимости от качества продукта, отличающийся тем, что дополнительно измеряют удельную энергоемкость, выявляют зависимости между удельной энергоемкостью и производительностью, качеством продукта, определяют производные зависимостей удельной энергоемкости и качества продукта, а регулирование процесса выполняют также в зависимости от значений производных зависимостей удельной энергоемкости и(или) качества продукта.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве зависимостей удельной энергоемкости и качества продукта выявляют зависимости удельной энергоемкости от удельной поверхности цемента, от тонины помола, от соотношения гипс/клинкер и зависимости их по времени.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве зависимостей удельной энергоемкости и качества продукта выявляют зависимость удельной энергоемкости от крупности железорудного концентрата и зависимости их по времени.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что при нахождении качественных показателей цемента в пределах технического регламента увеличивают подачу питания в мельницу при положительных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости по времени, отношения производительности по клинкеру к разряжению после мельницы и отрицательном значении производной зависимости удельного расхода воздуха по времени, уменьшают подачу питания в мельницу при отрицательных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости по времени, отношения производительности по клинкеру к разряжению после мельницы и положительном значении производной зависимости удельного расхода воздуха по времени, прекращают подачу питания в мельницу при отрицательном значении производной зависимости отношения производительности по клинкеру к разряжению после мельницы в течение трех контрольных промежутков времени.
5. Способ по п.2, отличающийся тем, что при отклонении от технического регламента содержания в цементе серного ангидрида увеличивают подачу гипса в мельницу при отрицательном знаке производной зависимости удельной энергоемкости от соотношения гипс/клинкер, уменьшают подачу гипса в мельницу при положительном знаке производной этой зависимости, прекращают подачу питания в мельницу при положительном значении производной удельной энергоемкости по времени в течение трех контрольных промежутков времени.
6. Способ по п.2, отличающийся тем, что при отклонении от технического регламента удельной поверхности цемента увеличивают подачу клинкера в мельницу и дискретно увеличивают вентиляцию помольного агрегата при положительных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и удельной поверхности цемента по времени, уменьшают подачу клинкера в мельницу и дискретно уменьшают вентиляцию помольного агрегата при отрицательных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и удельной поверхности цемента по времени, прекращают подачу клинкера в мельницу при отрицательных значениях на фиксированном промежутке времени производных зависимостей удельной энергоемкости и удельной поверхности цемента по времени до изменения знаков производных на противоположное значение.
7. Способ по п.2, отличающийся тем, что при отклонении от технического регламента тонины помола цемента увеличивают подачу клинкера в мельницу и дискретно увеличивают вентиляцию помольного агрегата при отрицательном значении производной зависимости удельной энергоемкости по времени и положительном значении производной зависимости тонины помола цемента по времени, уменьшают подачу клинкера в мельницу и дискретно уменьшают вентиляцию помольного агрегата при положительном значении производной зависимости удельной энергоемкости по времени и отрицательном значении производной тонины помола цемента по времени, прекращают подачу клинкера в мельницу при положительном значении на фиксированном промежутке времени производной зависимости удельной энергоемкости по времени и отрицательном значении производной тонины помола цемента по времени до изменения знаков производных на противоположное значение.
8. Способ по п.3, отличающийся тем, что при отклонении от технического регламента крупности железорудного концентрата увеличивают подачу руды в мельницу при положительных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и крупности железорудного концентрата по времени, уменьшают подачу руды в мельницу при отрицательных значениях производных зависимостей удельной энергоемкости и крупности железорудного концентрата по времени; прекращают подачу руды в мельницу при отрицательных значениях на фиксированном промежутке времени производных зависимостей удельной энергоемкости и крупности железорудного концентрата по времени до изменения знаков производных на противоположное значение.
