Способ управления барабанными мельницами самоизмельчения руд

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЮТЕДЬСТВУ (61) Дополиительиое к авт. свид-ву (22) Заявлено 1712 79 (21) 2884407/29-33 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 2 308.81, Бюллетень Йо 31

Дата опубликования описаиия 230831 (51)М. Кл.

В 02 С 25/00

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 821.92S (088. 8) горный институт им .Артема (71) Заявитель

t (84 ) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ БАРАБАННЫМИ МЕЛЬНИЦАМИ

САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ РУД

Изобретение относится к управлению процессом помола минерального сырья в барабанных мельницах самоизмельчения и может быть использовано в чер,ной и цветной металлургии, строительной н горнохимической промышленности,а также в других отраслях народного хозяйства.

Известны способы управления процессом помола минерального сырья в мельницах мокрого самоизмельчения, основанные на измерении и поддержании экстремального значения мощности приводного двигателя или экстремального значения составляющего параметра мощности Г1). Недостатками указанного способа является то, что они не используют специфические истирающив свойства ядра, образующе-, гося в центре внутрнмельничной нагруэ- 0 ки и дакщего основной прирост готового класса в разгрузке мельницы, а также большие энергоэатраты на одну тонну измельченного материала, а также большая интенсивность износа лифтеров и футеровки мельниц.

Наиболее близким к предлагаемому является способ управления барабанными мельницами самоизмельчения руд„ включающий измерение низкочастотных З0 колебаний динамической системы "барабан мельницы — синхронный привод", изменение расхода воды в загрузке мельницы и изменение внутримельничного рудного заполнения(2) .

Однако способ не решает задачу оптимизации управления процессом помола в барабанных мельницах самоизмельчения руд на основе использования низкочастотных колебаний динамической системы "барабан мельницы— синхронный привод".

Цель изобретения - повышение истирающего действия в эрне между ядром, сосредоточенным в центре внутримельничной нагрузки, и слоями материала, вращакщимися вместе с барабаном мельницы, стабилизация величины коэффициента граничного трения скольжения между ядром внутримельничной нагрузки и слоями материала, вращающегося совместно с внутренней поверхностью барабана мельницы, снижение интенсивности износа лифтеров и футеровки мельниц.

Это достигается тем, что в способе управления барабанными мельницами самоизмвльчения руд, включающем измерение составляющих низкочастотных колебаний динамической системы "ба85655 7

20 рабан мельницы — синхронный привод,"

l„ вменение расхода воды в загрузке мельницы и изменение внутримельничного рудного заполнения, осуществляют до достижения максимального значения амплитуд первой гармонии низкочастотных колебаний, При этом изменение расхода воды осуществляют до достижения заданного постоянного значения амплитудой тре-. тьей гармоники низкочастотных колебаний.

Кроме того изменение ннутримельничного рудного заполнения корректируют до достижения рабочей точки на статической характеристике "степень заполнения барабана мельницы иэмельчаемым материалом — амплитуда первой гармоники низкочастотных колебаний" динамической .системы — "барабан мельницы — синхронный привод" расположения справа от экстремума.

На фиг. 1-5 показана схема реализации предлагаемого способа.

Схема содержит барабан 1 мельницы,рудную нагрузку 2, образующую так называемое ядро, материал 3, вращаю- 25 щийся совместно с внутренней поверхностью барабана мельницы, оползающий материал 4 (фиг. 3) или летящий по параболичеоким траекториям (фиг. 4), 04- центр тяжести ядра АВ02А3 Š— 30 угол поворота центра тяжести ядра

АВОДА;Й, -угловая скорость вращения барабана мельницы . На фиг. 5 приведена структурная схема, поясняющая принцип реализации способа управления, на котором изображен двигатель 5, редуктор б, муфту 7, нал-шестерню 8, зубчатый .венец 9, мельницу 10, измеритель 11 мощности, преобразующее устройство 12, параллельные фильтры 11 и 14, измеритель 40

15 и 16 амплитуд, регистрирующие уотройства 17 и 18, бункера 19 и 20, питатели 21 и 22, вентиль 23 °

Сущность способа заключается в следующем. 45

При малой степени заполнения барабана мельницы измельчаемым материалом режим движения внутримельничной нагрузки каскадный (фиг.1 и фиг, 2) . В этом случае весь материал как бы перекатывается вокруг своеобразного центра тяжести, сосредоточенного в точке О, двигаясь вверх по круговым (область AO„ BÑ A) а затем оползая вниз по наклонным (область АВО„ А) траекториям.

В "установившемся. режиме работы рудной нагрузки центр тяжести О рудного тела 2 неподвижен и смещен относительно вертикальной оси барабана мельницы на угол 8 в сторону враще- 60 ния барабана. Рудйое тело 2 (фиг.1) создает давление и на внутреннюю поверхность барабана 1 мельницы в каждой точке линии AO В их соприкосновения, 65

Сила трения скольжения F в точт ке С, лежащей на линии AO B между внутренней поверхностью барабана 1 мельницы и материалом 2, создает тормозной момент в точке О, действующей на барабан 1 мельницы от рудной нагрузки 2. На рудное тело 2 в каждой точке линии AO В. действует движущий момент, который и поворачивает цен тр т яжести О, н а у гол 9

Этот момент создает тангенциальная составЛяющая N реакции внутренней поверхности барабана мельницы N. Такая реакция показана в точке О на фиг. 1. Очевидно, что н установившемся режиме работы ннутримельничной нагрузки силы Г и и равны.

Барабан мельницы скользит относительно рудных частиц, н результате чего материал измельчается ндаль линии АО В за счет силы трения F т

При дальнейшем увеличении рудной нагрузки увеличивается сила F и ест тестненно, повышается эффективность измельчения трением в каждой точке линии A+ В. Существует некоторое предельное рудное заполнение, когда материал своей внешней поверхностью все еще касается внутренней поверхности барабана мельницы (фиг. 2) .

При дальнейшем увеличении внутримельничной нагрузки часть материала 3 начинает вращаться вместе с барабаном 1 мельницы (фиг. 3). Затем материал, вращающийся вместе с барабаном мельницы ндоль линии AA первхооу дит на траектории полета или оползания 4, а в центре внутримельничной нагрузки образуется ядро 2

Сила трения FÄ прижимающая рудную частицу массой m> н точке С1 к другим частицам или к внутренней поверхности барабана мельницы, и сила трения скольжения Гт, действующая на рудную частицу в точке О в установив-, шемся режиме работы рудной нагрузки в точке 0, равны. B. этом случае материал ядра скопьзит вдоль линии АО В внутри барабана мельницы уже не по внутренней поверхности барабана, а по слою материала 3, который вращается совместно с внутренней поверхностью с барабана мельницы. Этим самым эффективность измельчения трением повышается, а ннутренняя поверхность барабана мельницы практически не ис тирается.

Дальнейшее увеличение внутримвльничного рудного заполнения приводит к эпюре поперечного сечения барабана мельницы, приведенной на фиг. 4.

Такая эпюра характерна для существующих технологических режимов измельчения. Большая часть материала вращается вместе с барабаном мельницы, на что затрачивается подавляющая часть подводимой к мельнице энергии. ядро

2, расположенное в центре рудной нагрузки, становится малым, следонатель85655 7 но, сила граничного трения скольжения F в точке С?, также мала. Отсюда ясно, что эффективность измельчения трением здесь нез начительна, а расход электроэ нергии очень большой. Кроме того, возникает большой эффект истирания футеровки и лифтеров в зоне В,, где скапливается материал.

Очевидно, что наиболее эффективный режим работы барабанных мельниц представлен на фиг. 3, так как здесь обеспечивается наибольший прирост измель- О ченного продукта. Интенсивность же изнашивания футеровки и лифтеров небольш.-e из-за отсутствия скапливающегося материала.

В барабанных мельницах центр тя- I5 жести ядра постоянно колеблется относительно некоторого установившегося значения угла с определенной частотой и амплитудой. В процессе измельчения материала с этой частотой ко- 2О леблется вся электромеханическая система "барабан мельницы — синхронный привод", включая активную мощность, которую приводной синхронный двигатель мельницы потребляет из сети.

Частота f и а м п ли т у д а л„@ первой гармонии колебаний угла поворота центра тяжести внутримельничной загрузки зависит от количества материала в мельнице, а амплитуда третьей гармоники 0>> пропорциональна коэффициенту граничного трения скольжения

С увеличением массы частота колебаний уменьшается, а амплитуда их растет. Но мере загрузки мельницы 1 35 материалом масса ядра 2 вначале растет (фиг. 1-2). В предельном случае (на фиг. 2) она максимальна, а затем начинает уменьшаться. Это значит, что максимальная амплитуда первой 4О гармоники низкочастотных колебаний

g H cooTBeTcTBpBBTb случаю, при43денному на фиг. 2. Вид статической характеристики "степень заполнения барабана измельчающим материалом — амплитуда первой гармоники низкочастотных колебаний" динамической системы носит экстремальный характер.

Для того, чтобы резко снизить интенсивность истирания футеровки и лифтеров барабанной мельницы самоизмельчения материалов, целесообразно поддерживать такой режим работы, при котором рабочая точка на статической характеристике сдвинута 55 вправо от экстремального значения.

Для того, чтобы стабилизировать силу трения материала, необходимо путем расхода воды на входе мельницы стабилизировать амплитудУ третьей 6П гармоники низкочастотных колебаний, которая пропорциональная коэффициенту . граничного трения скольжения

Синхронный двигатель 5 через редуктор 6 и муфту 7 приводит во вращенне вал-шестерню 8, а затем посредством цилиндрического зубчатого венца 9 передает вращение барабану мельницы 10. При вращении барабана мельницы в динамической системе "барабан мельницы-синхронный привод" возникают механические и электрические колебания, в связи с чем колеблется также и полезная мощность, потребляемая из сети синхронным приводом

B цепи питания двигателя 5 включен измеритель 11 мощности. Преобразующее устройство 12 выделяет электрический сигнал, пропорциональный переменной составляющей активной мощности, потребляемой двигателем 5 из сети, Этот сигнал далее подается на ,вход двух параллельных фильтров 13 и 14, выделяющих первую и третью гармонические составляющие в диапазоне частот Й -2й. и Зь). — 6-Л соответственно, где Л вЂ” угловая скорость вращения барабана мельницы. На этот частный диапазон должны быть настроены фильтры 13 и 14. Электрические сигналы с выхода частотных фильтров поступают на вход измерителей 15 и 16 амплитуд гармонических составлякщих.

Далее электрические сигналы, пропорциональные амплитуде первой G и

Щ третьей ct> гармоническим составляющим, с выхода измерителей 15 и 16 амплитуд поступают на вход регистрирующих устройств 17 и 18, которые фиксируют величины, пропорциональные степени загрузки барабанных мельниц самоизмельчения материалом, и коэффициент граничного трения скольжения между ядром и материалом, вращакщимся вместе с внутренней поверхностью барабана мельницы.

При помощи регулируемых питателей 21 и 22 из бункеров 19 и 20 мелкой и крупной руди одновременно в загрузку мельницы подают такое количество материала, чтобы обеспечить оптимальное внутримельничное заполнение,когда рабочая точка MÄ(фиг.6) на статической характеристике"степень заполнения барабана мельницы измельчаемым материалом — амплитуда первой гармоники a низкочастот1В иых колебаний" перемейной составляющей активной мощности окажется смещенной в диапазоне справа от экстремума в точке М.

Постоянное заданное значение третьей гармоники о низкочастотных колеба Фй переменнойвсоставляющей мощности поддерживают путем изменения расхода воды в загрузке мельницы вентилем

23, Такой режим можно обеспечить только в том случае, если коэффициент гра- . ничного трения скольжения между ядром и материалом, вращающимся вместе с внутренней поверхностью барабана мельницы,изменяется в сравнительно узких пределах. Если же он изменяется в широких пределах,то поддерживать эацан856557 ное постоянное значение амплитуды третьей гармоники колебаний а @ следует путем изменения соотношения расходов крупной и мелкой руды из бункеров 19 и 20.

Если руда подается в мельницу только из одного бункера, то путем изменения расхода воды в загрузке мельницы удается поддерживать заданное значение О 8 в сравнительно узком диапазоне.

Формула из обретения

1. Способ управления барабанными . 1S мельницами самоизмельчения руд, включающий измерение составляющих низкочастотных колебаний динамической системы "барабан мельницы-синхронный привод", изменение расхода воды 7п в загрузке мельницы и изменение внутримельничного рудного заполнения, отличающийся тем, что, с целью повыаения истирающего действия в зоне между ядром, сосредоточенным в центре внутримельничной нагрузки, и слоями материала, вращающимися вместе с барабаном мельницы, изменение внутримельничного рудного заполнения осуществляют до достижения максимального значения амплитуд первой гармоники низкочастотных колебаний.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью стабилизации величины коэффициента граничного трения скольжения между ядром внутримельничной нагрузки и слоями материала, вращающегося совместно с внутренней поверхностью барабана мельницы,изменение расхоца воды осуществляют до достижения заданного постоянного значения амплитудой третьей гармоники низкочастотных колебаний.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и -й:с я тем, что, с целью снижения интенсивности износа лифтеров и футеровки мельниц, изменение внутримельничного рудного заполнения корректируют до достижения рабочей точки на статической характеристике "степень заполнения барабана мель- . нйцы измельчаемым материалом — ампли- . туда первой гармоники низкочастотных колебаний" динамической системы

"барабан мельницы — синхронный привод" расположения справа от экстремума.

Источники информации,. при нятые во внимание при э кспертиз е

1. АвторсКое свидетельство СССР

Р 408660, кл, В 02 С 25/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 620273, кл ° В 02 С 25/00, 1978.