Система автоматического управления одностадийным циклом мокрого измельчения Советский патент 1989 года по МПК B02C25/00 

Фиг.1

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процессами обогащения, к системам автоматического управления процессом мокрого измельчения в шаровой мельнице с центральной разгрузкой, работанлдей в замкнутом цикле со спиральным классификатором, и может быть использовано на обогатительных фабриках цветной и черной металлургии, имеющих аналогичные циклы переработки исходного сырья.

Цель изобретения - повышение качества управления.

На .фиг о 1 изображена блок-схема системы автоматического управления одностадийным циклом мокрого измельчения; на фиг. 2 - блок-схема регулятора коррекции- расхода руды; на фиг о 3 - блок-схема вычислительного блока.

Блок-схема системы автоматического управления одностадийным циклом мокрого измельчения (фиг. 1) включает датчик 1 и задатчик 2 расхода руды, регулятор 3 расхода руды, блок 4 управления тиристорным преобразователем 5 двигателя 6 конвейера-питателя 7, по которому исходная руда подается- в мельницу 8, работающую в замкнутом цикле с классификатором 9о На фиг. 1 также изображены датчики 10-12 расхода волы, исполнительные механизмы 13-15 регулируем ющих органов 16-18, регулятор 19 соотношения руда-вода, регуляторы 20 и 21 расхода воды, регулятор 22 коррекции, задатчик 23 соотношения, задатчик 24 плотности пульпы, вы- числительньй блок 25, датчик 26 выхода скрапа, датчик 27 плотности пульпы, инвертор 28, логические блоки И 29-31, пороговые элементы 32-36 задатчики 37-39 опорных сигналов, блоки 40 и 41 сложения, ключи 42-44, блоки 45-48 сравнения.

Блок-схема регулятора 22 коррекции (фиг. 2) содержит ключи 49-52, блок 53 вычитания, блок 54 сложения, блок 55 памяти, задатчики 56 и 57 опорных сигналов, логический блок ИЛИ 58, таймер 59, блок 60 сравнения пороговый элемент 61, логический блок И 62 о

Блок-схема вычислительного блока 25 (фиг. 3) содержит апериодические Звенья 63-66, блоки 67-70 сложения, задатчик 71 опорного сигнала, блоки

72-75 вычитания блоки 76-79 умножения, блоки 80-83 деления.

В качестве датчика 1 расхода руды

используются электромеханические весы. В качестве датчика расхода воды используются дифференциальные манометры. В качестве датчика ппот- ности пульпы используется радиоизотопный плотномер. В качестве датчика выхода скрапа используется электромеханический счетчик выхода скрапа.

Управление одностадийным циклом мокрого измельчения осуществляют, воздействуя на расходы руды, основной и дополнительной воды в мельницу и воды в классификатор следующим образом.

Оптимальное заполнение и плотность пульпы в зоне помола поддерживают путем стабилизации заданного для среднего по измельченности и крупности типа значения контуром стабилизации. При нормальном режиме работы с выхода регулятора 22 коррекции сигнала на регулятор 3 нет, регулятор 3 отрабатьшает случайно

возникшие рассогласования между заданным от задатчика 2 и текущим от датчика 1 расходом руды Одновременно с этим осуществляется стабилизация соотношения руда-вода путем

сравнения в регуляторе 19 соотношения текущего отношения расхода руды от датчика 1 к расходу основной воды в мельницу от датчика 10 расхода воды и заданного соотношения от задатчика 23. Регулятор 19 через исполнительный механизм 13 управляет задвижкой 16, приводя текущий расход W основной воды в мельницу к заданному соотношению. Выходной проДУкт цикла стабилизируют путем регулирования плотности пульпы в сливе классификатора 9, поддерживая задан ную задатчиком 24 плотность р пульпы, изменяя исполнительным механизмом 15 и задвижкой 18 расход воды W в слив классификатора 9, причем управление исполнительным механизмом осуществляет регулятор 21, оптимальным образом отрабатьтгш рассогласование между заданными расходом воды W в слив классификатора, получаемым на выходе вычислительного блока 25, и текущим расходом Wj от датчика 12 расхода воды.

Заданный расход воды W; определяется в вычислительном блоке

1491579

25 по следующему выраже - кию:

Изобретение относится к области автоматического управления технологическими процессами мокрого измельчения в шаровой мельнице, может найти применение на обогатительных фабриках цветной и черной металлургии и позволяет повысить качество управления. Система содержит датчик 1 и задатчик 2 расхода руды, регулятор 3 расхода руды, блок 4 управления тиристорным преобразователем двигателя 6 питателя 7, датчики 10, 11 и 12 расхода воды, исполнительные механизмы 13,14,15, регулятор 19 соотношения руда-вода, регуляторы 20 и 21 расхода воды, регулятор 22 коррекции, вычислительный блок 25, датчик 26 выхода скрапа, датчик 27 плотности пульпы, инвертор 28, логические блоки И 29,30,31, пороговые элементы 32-36, блоки 40,41 сложения, ключи 42,43,44, блоки 45-48 сравнения. Регулятор коррекции содержит ключи, блок вычитания, блок сложения, блок памяти, логический блок ИЛИ, таймер, блок сравнения, пороговый элемент и логический блок И. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

-Л Jp(t) -Р (t)lQ(t -.)

Vt) - (t)

,p((t)r, -.) w.(t-t,) . w,(t -г,). (1) p(t))

Q(t -0,)

w, (t )

W,j(t -%)

15

где p(t) (t) - текущая и заданная плотности пульпы в сливе классификатора в момент времени, в который определяется зшравляющее воздействие на излi менение расхода воды Wj в слив классификатора;

-измеренное значение расхода руды в мельницу в момент времени (t - Г, ) , где , запаздывание по каналу О - р ;

-расход основной воды в мельницу в момент

отношении t/,

&i сГ

г.

И зави25

сят от конструктивных особенностей и типа установленного оборудования, определяются в процессе первоначаль- ной настройки и наладки системы и могут уточняться в процессе работы, адаптируясь к изменению динамики объекта регулирования.

При этом управляющее воздействие от регулятора 21 формируется пропорционально величине

ЛМ W, ° (t) - w;(t), . (2)

ЗаЖ

в которой за счет того, что Wj определяется по выражению (1), автоматически учитьшаются изменяющиеся статические коэффициенты передачи 30 по каналам возмущения: W , - р ,

W.

3 р Q р и изменяющийся

тип руды за счет оценки и расчета удельного веса твердой фазы в сливе классификатора по параметрам процес- времени (t -Г ) 35 подстановке его в выражение (1),

Весовое количество крупной фракции неизмельченной руды, т.е. выхогде С2- запаздывание по каналу W,- р ; - расход воды в слив классификатора в момент времени (t - Г), где запаздьшание по каналу

да скрапа 5 из мельницы зависит от свойств руды, режима измельчения, 40 состояния оборудования и измеряется датчиком 26 выхода скрапа, в качестве которого может быть использован, например, электромеханический счетчик выхода скрапа.

Существуют нормальные пределы

45

Wj(t - t,)

W.

2 Р ;

- расход дополнительной Воды через разп) грузочную горловину внутрь мельницы в момент времени (t - Сз).

изменения параметра выхода скрапа S до

от

Внутри этого диапазона этот параметр подвержен слу чайным возмущениям и какой-либо 5Q коррекции на управляющие воелействия вводить не нужно. I При изменении величины выхода скрапа от до максимально допустимого значения необходимо изгде - запаз-55 ь плотность внутримельничной дьгоание по ка- загрузки в зоне разгрузки в сторону налу W - р ; уменьшения для более интенсив-- Величина сдвига измеренных и вы- ого осаждения крупных классов и числяемых параметров находятся в со- недопущений их чрезмерного выхода

отношении t/,

&i сГ

г.

И зави

сят от конструктивных особенностей и типа установленного оборудования, определяются в процессе первоначаль- ной настройки и наладки системы и могут уточняться в процессе работы, адаптируясь к изменению динамики объекта регулирования.

При этом управляющее воздействие от регулятора 21 формируется пропорционально величине

ЛМ W, ° (t) - w;(t), . (2)

ЗаЖ

в которой за счет того, что Wj определяется по выражению (1), автоматически учитьшаются изменяющиеся статические коэффициенты передачи по каналам возмущения: W , - р ,

W.

3 р Q р и изменяющийся

да скрапа 5 из мельницы зависит от свойств руды, режима измельчения, состояния оборудования и измеряется датчиком 26 выхода скрапа, в качестве которого может быть использован, например, электромеханический счетчик выхода скрапа.

Существуют нормальные пределы

изменения параметра выхода скрапа S до

от

Внутри этого диапазона этот параметр подвержен чайным возмущениям и какой-либо Q коррекции на управляющие воелействия вводить не нужно. I При изменении величины выхода скрапа от до максимально допустимого значения необходимо изчерез разгрузочную горловину. Предел изменения этой плотности ограничен величиной максимально допустимого разжижения пульпы, равного плот- ности пульпы в сливе классификатора р , Максимально допустимое разжижение пульпы соответствует максимальному значению отношения Т расхода руды Q к сумме расхода основной W( и дополнительной W, воды в мельницу,

q(t -г, )

т.е. Т

мим

(t)

W,(t -Cj) -i-Wj (t)

.(3

При уменьшении величины выхода скрапа меньше минимального значения S с S необходимо уменьшить расход дополнительной воды W, в разгрузку мельницы.-Минимально допустимое разжижение пульпы в зоне разгрузки соответствует максимальному соотношению Q/W,+ Wj при условии, что Wj О, т.е. отношение руда-вода в мельницу.

. макс

W,ЛАИН

(4)

Величина Т -определяется в вычислительном блоке 25, а величина rj, Moicc задается задатчиком 23.

Если никаким изменением расхода дополнительной воды W не удается компенсировать изменение типа руды, т.е ввести величину S в допустимый диапазон, где

S

S к К

(5)

необходимо осуществить коррекцию заданного расхода руды в мельницу, причем при S к S jj и W3 О необходимо увеличить задание на расход

W,-fW3

„ „ макс

РУДЫ, а при SK S ц и

U и

т необходимо уменьшить задание на расход руды

Если после введения указанных коррекций объект приводится в область нормальной работы, определяемой выражением (5), то осуществляется стабилизация Q, W,, Wj и р на новых скорректированных значениях до прихода следующих возмущений. Если указанные коррекции не приведут.через время переходного режима к области

При S, величина - - S . О, на выходе порогового эленормальных ситуаций (5), то коррек- мента 34 формируется сигнал логичес

ция повторяется по величине и знаку в том же направлении

Описанная логика управления осуществляется регулятором 22 коррекции расхода руды и регулятором 20 расхода дополнительной воды. Указанный контур коррекции работает следующим образом. На вторые входы блоков 45-А7 сравнения подаются сигналы от задатчиков 37-39, а на первые входы - сигнал от датчика 26 весового расхода крупной фракции S, причем задатчики 37-39 задают соответственно величины S о ОА.

мин

Змакс к

5

О

5

0

5

0

На выходе пороговых элементов 32-36. формируется сигнал логической 1, если на его вход поступает сигнал больше или равный нулю„ В блоках 45-48 сравнения определяются разности сигналов (sj - S..), ( - S,), (S, - S ) и (Т - . - т) соответственно.

При S - S ц О на выходе блока 33 появляется сигнал логической 1, который поступает на блок И 29 и ключ 42, открьтая его и разрешая прохождение величины S с выхода задатчика 37 на блок 40 сложения и далее на регулятор 20 расхода воды, который через блоки 14 и 17 уменьшают расход воды Wj в разгрузку мельницы 8.

„При уменьшении расхода воды Wj

до минимального уровня срабатывает пороговый элемент 32, т.е. при W 0, и на его выходе формируется сигнал логической 1, поступающий на второй вход блока И 29. Если на обоих входах блока И 29 находятся сигналы логической 1, на его выходе также формируется сигнал логической 1, поступающий на вход регулятора коррекции задания 22, который ступенчато, на величину &Q, увеличивает величину задания, от задатчика расхода руды 2. Все остальные контуры стабилизации работают как и прежде. БлоК И 29 введен дпя предотвращения ложных срабатываний контура коррекции при кратковременном изменении типа перерабатываемой РУДЫо

При S, величина - - S . О, на выходе порогового элемента 34 формируется сигнал логического О, поступающий на блок И 31, ключ 44 и инвертор 49, на выходе которого формируется сигнал логической

II л Т|

I о

При максимальном разжижении, когда т Т, текущая величина на выходе блока 48 - Т & О и на выходе порогового элемента 36 формируется сигнал логической 1, поступающий на второй вход блока И 30. Если на обоих входах блока 30 присутствуют сигналы логической 1, то с его выхода сигнал логической 1 поступает на второй вход регулятора 22 коррекции задания на ступенчатое уменьшение задания от задат- чика 2 расхода воды на величину, равную AQ.

При выполнении условия (5) на выходах блоков сравнения будут сигналы больше нуля, следовательно, на выходе пороговых элементов 34 и 35 будут сигналы логической 1, поступающие на блок И 31, логическая единица на выходе которого открывает ключ 43, пропуская на второй вход блока 40 сложения сигнал от блока 41 сложения, равный (Sj + га А.

, - S,

+ S чение

Wj через регулятор

), поступающий на увели- расхода дополнительной вод

Регулятор 22 коррекции расхода руды работает следующим образом. На первый и второй входы регулятора 22, совмещенные соответственно с первыми входами ключей 50 и 49, поступают управляющие сигналы от блоков логического умножения И 30 и 29 соответственно. На вторые входы ключей 49 и 50 от задатчика 56 ,опорного сигнала поступает величина А Q изменения задания, равная, например, 5 или 10% от Q. Выходные сигналы ключей .9 и 50 поступают на блок 53 вычитания. Таким образом, в зависимости от того какой ключ будет открыт, на выходе блока 53 вычитания будет сформирован сигнал, равный по модулю Д Q, и со знаком, определяемым направлением корреляции. Данный сигнал поступает на блок 54 сложения, на второй вход которого через ключ 52 поступает сигнал от блока 55 памяти,

Через блок ИЛИ 58 запускается таймер 59 и открывается ключ 51. Выходной сигнал таймера 59, пропор0

5

0

5

циональный времени t р от начала коррекции, поступает на положительный вход блока 60 сравнения, на отрицательный вход которого от задатчика поступает опорный сигнал.

Через время переходного процесса на выходе порогового элемента 61 появляется сигнал логической 1, Если ситуация не изменилась, т,е, необходимо повторение коррекции, на выходе блока ИЛИ 58 будет также .сигнал логической 1, который через блок И 62 осуществляет сброс таймера 59 и его новый запуск и кратковременное открытие ключа 52, который пропускает на блок 54 сложения сигнал, записанный в ячейке памяти блока 55,

Вычислительный блок 25 предназначен для вычисления значений ), /H«H(-j. по выражениям (1) и 13) соответственно. Апериодические звенья 63-66 предназначены для ввода в числения соответствующих запаздьшаний с

, И

t, , с которыми

0

5

0

5

0

должны поступать величины W, Wj , W., и Q,

Задатчик 71 опорного сигнала задает величину 1, равную плотности воды.

Таким образом, во всех режимах осуществляется максимизация производительности цикла по вновь образо- ванному готовому продукту при минимизации дисперсии колебаний плотности и недопущения возникновения аварийных ситуаций.

Все сигналы коррекции поступают с коэффициентами, которые определяются опытным путем и учитьгоают процент долевого участия контролируемых параметров в формировании управляющих воздействий.

Использование данной системы позволит добиться прироста производительности по вновь образованному готовому продукту на 2,5-3% при одновременном снижении дисперсии колебаний крупности на 30%,

Формула изобретения

1, Система автоматического управления одностадийным циклом мокрого измельчения, включающая датчик и задатчик расхода руды, соединенные с входами регулятора расхода руды.

выход которого соединен с блоком управления тиристорного преобразователя двигателя конвейера-питателя, датчики расхода основной и дополнительной воды в мельницу и датчик расхода воды в классификатор, три исполнительных механизма регулирующих органов, регулятор соотноше- 1ния руда - вода в мельницу, регуляторы расхода дополнительной воды в мельницу и в классификатор, регулятор коррекции расхода руда, задат- чик соотношения руда - вода, задат- 4ик плотности пульпы, вычислительный блок, датчик выхода скрапа,/ датчик плотности пульпы, инвертор, три логических блока И, пять порого-г вых элементов, три задатчика опорных сигналов, первьй блок сложения, два ключа и четыре блока сравнения, причем датчик выхода скрапа соединен с первыми входами первого, второго и третьего блоков сравнения, датчик расхода основной воды в мельницу соединен с первым входом регулятора соотношения руда - вода и первым входом вычислительного блока, первый выход которого соединен с первым входом регулятора расхода воды в классификатор, второй вход которого и второй вход вычислительного блока соединены с датчиком расхода воды в классификатор, датчик расход дополнителвной воды в мельницу соединен с третьим входом вычислительного блока, первым входом регулятора расхода дополнительной воды в мельницу и входом первого порогового элемента, выход которого соединен с первым входом первого блока И, второй вход которого и первый вход первого ключа соединены с выходом второго порогового элемента, вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с первым зада тчиком опорного сигнала, выход инвертора соединен с .первым входом второго блока И, выход которого соединен с первым входом регулятора коррекции расхода руды, второй вход которого соединен с выходом первого блока И, второй задатчик опорного сигнала соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с входом третьего порогового элемента, выход которого соединен с первым входом

10

15

20

U91579 2

третьего блока И и входом инвертора, третий задатчик опорного сигнала соединен с вторым входом третьего блока сравнения, выход которого соединен с входом четвертого порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом третьего блока И, выход первого ключа соединен с первым входом первого блока сложения, второй вход которого соединен с выходом второго ключа, второй выход вычислительного блока соединен с первым входом четвертого блока сравнения, выход которого соединен с входом пятого порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом второго блока И, вькод первого блока сложения соединен с вторым входом регулятора расхода дополнительной воды в мельницу, выход которого соединен с первым исполнительным механизмом регулирующего органа, датчик расхода руды соединен с четвертым входом вычислительного блока и с вторым входом регулятора соотношения руда - вода, третий вход которого соединен с задатчиком соотношения, а выход регулятора соотношения руда - вода соединен с вторым исполнительным механизмом регулирующего органа, датчик плотности пульпы соединен с пятым входом вычислительного блока, шестой вход которого соединен с задатчиком плотности пульпы, отличающаяся тем, что, с целью повьш1ения качества управления, она снабжена третьим ключом и вторым блоком сложения, причем выход второго блока сложения соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом Третьего блока И, первый задатчик опорного сигнала соединен с вторым входом первого ключа и первым входом второго блока сложения, второй вход которого соединен с выходом третьего блока срав25

30

35

40

45

50

55

нения, второй задатчик опорного сигнала соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом третьего порогового элемента, а выход третьего ключа соединен с третьим входом первого блока сложения, третий выход вычислительного блока соединен с вторым входом четвертого блока сравнения, выход регулятора расхода воды в классификатор соединен с

нения, второй задатчик опорного сигнала соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого соединен с выходом третьего порогового элемента, а выход третьего ключа соединен с третьим входом первого блока сложения, третий выход вычислительного блока соединен с вторым входом четвертого блока сравнения, выход регулятора расхода воды в классификатор соединен с

третьим исполнительньм механизмом регулирующего органа.

2„ Система по п. 1, отличающаяся тем, что регулятор коррекции расхода руды содержит четыре ключа, блок вычитания, блок сложения, блок памяти, два задатчи- ка опорных сигналов, логический блок ИЛИ, таймер, блок сравнения, пороговый элемент и логический блок И, причем входы первого и второго ключей являются входами регулятора коррекции расхода руды, выходы первого и второго ключей соединены с соответствующими входами блока вычитания, вьпсод которого соединен с первым входом блока сложения, вь;- ход которого соединен с первым вхо- дом третьего ключа, второй вход ко- торого, первый вход таймера и первый вход блока И соединены

с выходом блока ItTIH, входы которого соединены с, первыми входами первого и второго ключей, вторые входы которых соединены с первым задатчиком опорного сигнала, выход третьего ключа соединен с входом блока памяти, выход которого является выходом регулятора коррекции расхода руды и соединен с первым входом четвертого ключа, выход которого соединен с вторым входом блока сложения, второй задатчик опорного сигнала соед|г- нен с первым входом блока сравнения, выход которого соединен с входом порогового элемента, выход которого соединен с вторым входом блока И, выход которого соединен с вторым входом таймера и вторым входом четвертого ключа, а выход таймера подключен к второму входу блока сравнения .

.2