СПОСОБ ЗАПУСКА РАЗМАЛЫВАЮЩЕЙ ТРУБЫ Российский патент 2020 года по МПК B02C17/00 B02C25/00 

Изобретение относится к способу запуска размалывающей трубы с соответствующим приводным устройством, причем при работе размалывающей трубы может устанавливаться режим размалывания и режим отделения шихты. Кроме того, изобретение относится к устройству управления, приводному устройству, а также барабанной шаровой мельнице.

Барабанные шаровые мельницы предпочтительно используются для размалывания таких материалов, как руда. Не редкость, что работа барабанной шаровой мельницы прерывается на продолжительный период времени, и барабанная шаровая мельница простаивает. Это происходит, например, по причинам технического обслуживания. Во время остановки барабанной шаровой мельницы, материал, находящийся в размалывающей трубе, может затвердевать и прилипать к внутренней стенке размалывающей трубы. Такой материал, прилипший, затвердевший, удерживающийся на внутренней стенке размалывающей трубы, упоминается как налипшая шихта или также как ʺмерзлая шихтаʺ (frozen charge). Если барабанная шаровая мельница снова запускается в эксплуатацию после длительного простоя, существует риск того, что налипшая шихта отрывается на большой высоте от внутренней стенки, обрушается и при последующем столкновении с размалывающей трубой наносит значительный ущерб размалывающей трубе.

Из ЕР 1735099 B1 следует способ удаления налипшей шихты от внутренней стенки размалывающей трубы, в котором с помощью приводного устройства угол поворота устанавливается по меньшей мере с колебаниями на заданный угол поворота.

Уже существуют устройства контроля или функции контроля в управлении барабанной шаровой мельницы, которые распознают присутствие налипшей шихты и которые, если присутствие налипшей шихты обнаружено, отключают барабанную шаровую мельницу. Такой контроль состояния нагрузки барабанной шаровой мельницы описан, например, в немецкой выложенной заявке DE 35 28 409 A1.

При такой функции контроля, при запуске барабанной шаровой мельницы, может, например, непрерывно наблюдаться требуемый крутящий момент, и максимальное значение профиля сохраняется. При достижении установленного угла поворота при контроле (например, 70°), фактический крутящий момент сравниваются с сохраненным пиковым значением для последующего временного окна. Если крутящий момент в окне контроля составляет больше, чем 95% сохраненного максимального значения, делается вывод о присутствии запекшейся шихты (при которой крутящий момент непрерывно увеличивается до угла поворота 90°), и барабанная шаровая мельница отключается.

В частности, в мельницах, которые работают без стальных шариков в качестве средства измельчения (AG-мельницах, от англ. autogenous mill - автогенная мельница), шихта является относительно жидкой, так что при запуске не существует выраженного пика крутящего момента. Таким образом, условие для отключения посредством контроля, однако, выполняется, хотя запекшейся шихты не имеется. Несмотря на это мельница отключается.

Тем не менее, автоматическая деактивация вышеописанной функции контроля не является эффективной, так как даже в случае этих мельниц существует опасность того, что вода, присутствующая в размалывающей трубе, в состоянии покоя стекает, и материал затем спекается. Поэтому невозможно обойтись без контроля.

В основе настоящего изобретения лежит задача обеспечить особенно надежный контроль состояния материала, находящегося в размалывающей трубе барабанной шаровой мельницы.

Задача согласно изобретению решается способом для запуска размалывающей трубы с соответствующим приводным устройством, причем в процессе работы размалывающей трубы могут устанавливаться режим размола и режим отделения шихты, причем начиная от состояния покоя размалывающей трубы:

- размалывающая труба вращается и при первом угле поворота регистрируется первый фактический крутящий момент,

- на основе первого фактического крутящего момента вычисляется целевой крутящий момент для второго, большего угла поворота,

- при достижении второго угла поворота регистрируется реальный, второй фактический крутящий момент,

- с помощью заранее заданного порогового диапазона проверяется, насколько второй фактический крутящий момент отклоняется от целевого крутящего момента,

- если второй фактический крутящий момент находится в пределах порогового диапазона, то устанавливается режим отделения шихты размалывающей трубы,

- в противном случае размалывающая труба работает в режиме размола.

Кроме того, задача согласно изобретению решается устройством управления для приводного устройства размалывающей трубы для осуществления способа.

Кроме того, задача согласно изобретению решается приводным устройством для размалывающей трубы, содержащим такое устройство управления.

Наконец, задача согласно изобретению решается барабанной шаровой мельницей, содержащей размалывающую трубу и такое приводное устройство.

Преимущества и предпочтительные варианты осуществления, приведенные далее в отношении способа, могут быть перенесены по аналогии на устройство управления, приводное устройство и барабанную шаровую мельницу.

При этом под режимом размола здесь понимается нормальная работа барабанной шаровой мельницы, при которой размалывающая труба вращается для измельчения и размола шихты.

Под режимом отделения шихты здесь понимается рабочее состояние барабанной шаровой мельницы, при котором, когда обнаружена налипшая шихта, вводятся меры для удаления налипшей шихты от внутренней стенки размалывающей трубы. Такие меры могут ориентироваться на автоматизированный способ работы, описанный в ЕР 1 735 099 B1 и ЕР 2 525 914 B1. В качестве альтернативы может, например, предусматриваться лишь выключение вращения размалывающей трубы с целью ручного удаления налипшей шихты от внутренней стенки.

Изобретение основано на том соображении, чтобы посредством регистрации крутящего момента приводного устройства при двух различных углах поворота проверять, представляет ли собой шихта в размалывающей трубе ʺскользящийʺ или налипший материал. При этом зарегистрированный крутящий момент является крутящим моментом привода (или, альтернативно, моментом нагрузки) размалывающей трубы. В принципе, в том случае, когда вся шихта образует ʺмерзлую шихтуʺ, при угле поворота менее 90° крутящий момент приводного устройства непрерывно возрастает, пока шихта налипает на внутренней стенке размалывающей трубы. Однако когда части шихты во время запуска размалывающей трубы отрываются, а другие все еще остаются налипшими на внутренней стенке, увеличение крутящего момента во времени или при увеличении угла поворота меньше, чем в случае полностью мерзлой шихты.

Основываясь на этом знании, в соответствии с настоящим изобретением, во время запуска размалывающей трубы, крутящий момент регистрируется при двух углах поворота. При первом, меньшем угле поворота, относительно мало шихты соскальзывает при запуске размалывающей трубы. На основании этого первого фактического крутящего момента вычисляется, какой крутящий момент следует ожидать при втором, более высоком угле поворота, когда условия в размалывающей трубе не меняются. Реальный фактический крутящий момент для второго угла поворота затем также регистрируется, как правило, он ниже экстраполированного целевого значения, так как обычно больше материала отрывается от внутренней стенки с увеличением высоты шихты при дальнейшем вращении размалывающей трубы.

Наконец, используется пороговый диапазон, который обеспечивает вывод о том, насколько фактический крутящий момент отклоняется от целевого крутящего момента. Когда второй фактический крутящий момент лежит значительно ниже экстраполированного целевого крутящего момента, за пределами порогового диапазона, то можно предположить, что шихта в значительной степени или даже полностью оторвалась от внутренней стенки размалывающей трубы, и нормальная операция размола размалывающей трубы может продолжаться. Однако, если второй фактический крутящий момент находится в пределах порогового диапазона, то это означает, что материал еще в значительной степени налипает на внутренней стенке размалывающей трубы. Поэтому устанавливается режим отделения шихты, так что шихта удаляется со стенки, прежде чем размалывающая труба будет вновь приведена во вращение.

При надлежащем выборе порогового диапазона обеспечивается очень высокая надежность обнаружения ʺмерзлой шихтыʺ, в результате чего работоспособность барабанной шаровой мельницы также повышается, так как исключаются ненужные отключения и, таким образом, производственные потери. Существенным преимуществом предлагаемого способа является то, что способ не зависит от максимального значения профиля крутящего момента. Кроме того, затраты на реализацию способа являются минимальными, так как обычно все необходимые измеряемые параметры уже доступны, они только реализуются в другой функции программного обеспечения в управлении барабанной шаровой мельницей. Кроме того, способ не зависит от направления вращения.

В соответствии с предпочтительным дальнейшим развитием, для вычисления целевого крутящего момента используется синус первого угла поворота и синус второго угла поворота, в частности, отношение синуса первого угла поворота к синусу второго угла поворота. Это особенно выгодно, поскольку при спеченном размалываемом материале крутящий момент возрастает, по существу, в соответствии с синусом угла поворота. Вычисление целевого крутящего момента при втором угле поворота, исходя из первого угла поворота на основе экстраполяции на основе синуса, обеспечивает, таким образом, наиболее точный результат для целевого крутящего момента.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, из второго фактического крутящего момента и целевого крутящего момента образуется частное. Такое частное обеспечивает особенно простую возможность установить связь между этими обоими значениями, чтобы исследовать, как они относятся друг к другу или насколько велико отклонение друг от друга. Альтернативно частному, может, например, быть образована разность между вторым фактическим крутящим моментом и целевым крутящим моментом, и она также может сравниваться с заранее заданным пороговым диапазоном или пороговым значением.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления, пороговый диапазон определяются значением, которое, в частности, указывается в процентах или рациональным числом. Это значение образует численный предел для отношения целевого крутящего момента и второго фактического крутящего момента. В случае, когда при оценке фактического крутящего момента по отношению к целевому крутящему моменту используют частное, это частное всегда меньше, чем 1, если фактический крутящий момент указан в числителе, а целевой крутящий момент в знаменателе. В противоположном случае, когда при использовании частного целевой крутящий момент указан в числителе, а фактический крутящий момент в знаменателе, частное всегда больше, чем 1. Соответственно, выбирается также пороговый диапазон.

Предпочтительным образом, пороговый диапазон определяется как отклонение второго фактического крутящего момента от целевого крутящего момента на 15%, в частности, на 10%, особенно на 5%. Чтобы избежать ненужных нарушений функционирования размалывающей трубы, при этом пороговый диапазон выбирают таким образом, что режим отделения шихты вводится только тогда, когда отклонение второго фактического крутящего момента от целевого крутящего момента минимально, что является показателем того, что во время вращения размалывающей трубы между первым углом поворота и вторым углом поворота едва ли произошло отделение материала от внутренней стенки размалывающей трубы.

Предпочтительно, первый и второй угол поворота лежат ниже 90°, в частности, ниже 70°. На основе опыта, при угле поворота примерно 70° вводится режим отделения шихты, чтобы избежать обрушения размалываемого материала вниз размалывающей трубы, поэтому вышеописанная проверка выполняется в угловом диапазоне ниже 70°.

Пример выполнения изобретения поясняется со ссылкой на чертежи, на которых показано следующее:

Фиг. 1 - схематичное и значительно упрощенное представление размалывающей трубы при четырех различных углах поворота,

Фиг. 2 - оценка крутящего момента размалывающей трубы в соответствии с фиг. 1 в зависимости от угла поворота.

Одинаковые ссылочные позиции имеют на чертежах одинаковое значение.

На фиг. 1 схематично изображена размалывающая труба 2 барабанной шаровой мельницы, не показанной здесь подробно. Размалывающая труба 2 связана с приводным устройством 3 с устройством 4 управления, которое управляет, в частности, запуском размалывающей трубы 2. Размалывающая труба 2 загружается размалываемым материалом 6, в частности рудой, который далее обозначается как шихта.

Размалывающая труба 2 может работать как в режиме размалывания, так и режиме отделения шихты. Режим размалывания представляет собой нормальный режим работы размалывающей трубы, при котором размалывающая труба вращается с целью измельчения или размалывания шихты. Режим отделения шихты является рабочим состоянием барабанной шаровой мельницы, в котором при обнаружении налипшей шихты вводятся меры для удаления налипшей шихты от внутренней стенки размалывающей трубы.

На фиг. 1 показаны всего четыре состояния шихты 6 размалывающей трубы 2 в зависимости от угла поворота. Z₁ представляет собой состояние покоя при 0°, в котором шихта 6 равномерно распределена в нижней части размалывающей трубы 2. Z₄ представляет собой положение спеченной шихты при угле поворота примерно 70°. Z₂ и Z₃ представляют собой спеченную шихту 6 при двух других углах поворота α₁, α₂ между 0° и 70°.

Исходя из состояния покоя Z₁, начинается работа барабанной шаровой мельницы, и размалывающая труба 2 запускается в направлении 10 вращения, путем вращения вокруг центральной оси А. При первом угле поворота α₁, который меньше, чем на 90°, например 45°, измеряется крутящий момент Т приводного устройства 3. Эта точка обозначена на фиг. 1 как M1. При втором угле поворота α₂, например 60°, в точке М2 снова измеряется крутящий момент Т. Измерения также могут осуществляться при других углах поворота D между 0° и 90°, требуется только по меньшей мере два измеренных значения при двух различных углах поворота.

Оценка измерений в точках M1 и М2 измерения графически представлена на фиг. 2. При этом крутящий момент Т приводного устройства 3 представлен в зависимости от угла D поворота. С помощью V₁ показано увеличение крутящего момента Т при налипшей шихте. V₂ является фактическим профилем крутящего момента Т при запуске размалывающей трубы. С помощью М обозначается максимальный возникающий крутящий момент.

В области В, которая используется в предшествующем уровне техники для контроля ʺмерзлой шихтыʺ, в показанном примере выполнения лежит минимальное отклонение фактического профиля V₂ крутящего момента T от максимального крутящего момента М. Здесь, профиль V₂ не имеет выраженного пикового крутящего момента. Таким образом, обычные системы контроля в этом месте вводят режим отделения шихты.

Чтобы избежать этого, определяется крутящий момент Т в точках М1 и М2 измерения при α₁ или α₂. При прочно спеченном размалываемом материале 6, крутящий момент Т увеличивается в основном соответственно синусу угла D поворота, как видно из профиля V₁. Таким образом, из крутящего момента Т₁ к первому углу поворота (измерение М1) с помощью соотношения

sin(α₁)/sin(α₂)

вычисляется теоретический целевой крутящий момент T_2Soll к моменту времени М2 при угле α₂.

Дополнительно измеряют фактический крутящий момент T_2IST в точке М2 измерения при α₂ и сравнивают с Т_2SOLL, при этом используется пороговый диапазон 8. В показанном примере выполнения пороговый диапазон определен как 10%, то есть, проверяется, отклоняется ли T_2IST более чем на 10% от Т_2SOLL. Если T_2IST лежит более чем на 10% ниже, чем Т_2SOLL, или равен Т_2SOLL, то можно исходить из того, что материал отделился от внутренней стенки размалывающей трубы 2, и барабанная шаровая мельница работает без помех. В противном случае, например, устанавливается режим отделения шихты, в частности, барабанная шаровая мельница отключается, или вызывается контролируемая вибрация или встряхивание размалывающей трубы 2 через регулировку крутящего момента привода.

Для сравнения Т_2SOLL с T_2IST пороговый диапазон 8 сохраняется в устройстве 4 управления, или он указывается в каждом случае по мере необходимости. Для оценки, в частности, формируется частное T_2IST и Т_2SOLL, и оно сравнивается с пороговым диапазоном 8. В вышеупомянутом примере выполнения, в котором предел отклонения определен при 10%, выполняется условие для введения режима отделения шихты, если

T_2IST < Т_2SOLL × 0,9.

Так как

Т_2SOLL=Т₁ (sin(α₁)/sin(α₂)),

справедливо:

T_2IST < Т₁ (sin(α₁)/sin(α₂)) × 0,9.

При углах поворота α₁=45° и α₂=60°, применяемых в соответствии с фиг. 1, можно, таким образом, математически выразить условие для режима отделения заряда:

T_2IST < Т₁ × 1,1.

Если T_2IST равно или больше 10% от Т_2SOLL, то продолжается нормальный режим размалывания.

Изобретение относится к способу запуска размалывающей трубы. Способ заключается в том, что при работе размалывающей трубы (2) устанавливают режим размалывания и режим отделения шихты, при этом контроль состояния шихты (6), находящейся в размалывающей трубе (2), обеспечивают тем, что размалывающую трубу (2) вращают из состояния покоя и при первом угле (α₁) поворота регистрируют первый фактический крутящий момент (Т1), после чего на основе первого фактического крутящего момента (Т1) вычисляют целевой крутящий момент (Т_2SOLL) для второго, большего, угла (α₂) поворота. При достижении второго угла (α₂) поворота регистрируют реальный, второй фактический крутящий момент (T_2IST) и с помощью заранее заданного порогового диапазона (8) проверяют, насколько второй фактический крутящий момент (T_2IST) отклоняется от целевого крутящего момента (Т_2SOLL), при этом если второй фактический крутящий момент (T_2IST) находится в пределах порогового диапазона (8), то устанавливают режим отделения шихты размалывающей трубы (2). В противном случае размалывающая труба (2) работает в режиме размола. Способ обеспечивает надежный контроль состояния материала, находящегося в размалывающей трубе барабанной шаровой мельницы. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ запуска размалывающей трубы (2) с соответствующим приводным устройством (3), причем при работе размалывающей трубы (2) может устанавливаться режим размалывания и режим отделения шихты, причем исходя из состояния покоя размалывающей трубы (2):

- размалывающая труба (2) вращается, и при первом угле (α₁) поворота регистрируется первый фактический крутящий момент (Т1),

- на основе первого фактического крутящего момента (Т1) вычисляется целевой крутящий момент (Т_2SOLL) для второго, большего, угла (α₂) поворота,

- при достижении второго угла (α₂) поворота регистрируется реальный, второй фактический крутящий момент (T_2IST),

- с помощью заранее заданного порогового диапазона (8) проверяется, насколько второй фактический крутящий момент (T_2IST) отклоняется от целевого крутящего момента (Т_2SOLL),

- если второй фактический крутящий момент (T_2IST) находится в пределах порогового диапазона (8), то устанавливается режим отделения шихты размалывающей трубы (2),

- в противном случае размалывающая труба (2) работает в режиме размола.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для вычисления целевого крутящего момента (Т_2SOLL) используется синус первого угла (α₁) поворота и синус второго угла (α₂) поворота, в частности, отношение синуса первого угла (α₁) поворота к синусу второго угла (α₂) поворота.

3. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что из второго фактического крутящего момента (T_2IST) и целевого крутящего момента (Т_2SOLL) образуется частное.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что пороговый диапазон (8) определяются значением, которое, в частности, указывается в процентах или рациональным числом.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что пороговый диапазон (8) определяется как отклонение второго фактического крутящего момента (T_2IST) от целевого крутящего момента (Т_2SOLL) на 15%, в частности на 10%, особенно на 5%.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что первый и второй угол (α₁, α₂) поворота лежат ниже 90°, в частности ниже 70°.