Способ управления загрузкой барабанных мельниц при измельчении минерального сырья Советский патент 1989 года по МПК B02C25/00 

Изобретение относится к управлению процессом измельчения минерального сырья в барабанных мельницах как шарового помола, так и автогенного измельчения самоизмельчения и может быть использовано в черной и цветной металлург ии, строительной и горнохимической промышленности, а также других отраслях народного хо- зяйстна.

Цель изобретения - повышение качества управления за счет снижения Ьнергоемкости процесса измельчения.

На фип. 1 приведена эпюра поперечного сечения внутримельничной нагрузки барабанных мельниц при малом внутримельничном заполнении 28%; на фиг, 2 - эпюр,- поперечного сечения при нпyтp te.чьпичпoм нении 1 8-28/ и углплой CKdpiicrrii

315

нрлщения барабана мельницы Я ; на фиг. 3 - фрагмент диаграммы Аниса- Стретта, характеризующий устойчивость фрикционных колебаний центра масс 0( малоподвижного ядра, сосредоточенного н центральной части внут- римельничной нагрузки; на фиг. 4 - схема реализации способа управления нагрузкой барабанных мельниц при измельчении минерального сырья трением при i const 5.

Эпюры поперечного сечения (фиг,2 и 3) содержат следующие обозначения: барабан 1 мельницы; материал 2, вра- щающийся совместно с внутренней поверхностью барабана 1 мельницы; центральное малоподвижное ядро 3 (заштрихованная зона); летящий (или оползающий) материал 4.

На фиг. 3 незаштрихованная область I соответствует области неустойчивых параметрических фрикционных колебаний центра масс 0 малоподвижного ядра 3 (фиг,2 и 3), а об- ласть il соответствует области устойчивых фрикционных колебаний 0 . Линии IV (Ю, ГЛ2:Л), Гз () и П, (5f) представляют собой границы, разделяющие области I и II, Дважды заштрихо- ванная область соответствует области возникновения и поддержания устойчивых фрикционных колебаний 0„ для всех типов существующих промьш- ленных барабанных мельниц, а область области устойчивых фрикционных колебаний центра масс 0.

Схема реализации способа управления (фиг.А) содержит барабан 1, мел мельницы, венцовую шестерню 5, под- венцовую шестерню 6, муфту 7, приводной двигатель 8, датчик 9 текущей активной мощности P(t), потребляемой приводным двигателем, устройство 10, выделяющее переменную составляющую

МОЩНОСТИ P(t) из сигнала P(t) согласс-о

но следующему выражению P(t)P(t)-P(t), где P(t) - текущее среднее значение мо1цности, полосовые фильтры 11 и 12, настроенные соответственно на угловые частоты lO (0,85± + 0,15) и со,(1 ,,3) колебаний пере

менной P(t), усредняющие устройства 13 и 1А сигналов полосовых фильтров, логическое устройство 15, блок

16упрапления рудопитателем, бункер

17с рудой.

Энергоемкость процесса измельчения трением в зоне фрикционного контакта внутримельничной нагрузки можно существенным образом снизить, если умень- аить или исключить совсем слой материала, через который энергия от внутренней поверхности барабана мельницы передается в зону фрикционного кон- TaKTaAOij B между материалом 2 и малоподвижным ядром 3 (фиг,2), центр масс которого совершает устойчивые фрикционные колебания, С научной точки зрения здесь необходимо обеспечить такие скоростные режимы вращения барабана мельницы и такие внутримель- ничные нагрузки, когда рабочая точка на диаграмме Айнса-Стретта (фиг,3) будет находиться на граничных линиях Г Cli), Г(2Я) или внутри зоны II, ограниченной этими линиями и границами (дважды заштрихованная зона II),

Чтобы рабочая точка на диаграмме Айнса-Стретта находилась в зоне, ограниченной линиями Г, (5i)f Г (27) и границами М -М необходимо проанализировать коэффициенты а и я(фиг,3). Известны формулы, определяющие величины коэффициентов а и q и их физическая интерпретация. Уточненные значения коэффициентов а и q определя-, ются так

где f - коэффициент трения в зоне

фрикционного контакта; RO - расстояние Ког - расстояние 001. (Фиг,2);

Oi §,-0e приращение угла поворота;

©о-угол поворота (фиг,1); /2 - половина угла, образукидего сегмент малоподвижного ядра 3 (фиг,2);

и)о - угловая частота собственных устойчивых фрикционных колебаний центра масс 0 малоподвижного ядра 3 внутри- мельничной нагрузки (фиг,2);

угловая частота параметрического возбуждения, действующего на центр масс малоподвижного ядра 3 (фиг,2),

Ч

Максимально возможный диапазон границы определяется по изменению величины коэффициента а, который зависит в основном от возможного изменения коэффициента трения f (изменение крупности руды, плотности пульпы, размер измельчающих тел

и др.).

Из выражения (2) можно определить необходимую угловую скорость вращения барабана мельницы 5, когда коэффициент q соответствует средней величине дважды заштрихованной зоны ,

т t

(например, ,4), тогда

f 4sin Л/2 RO

103 .6

ного ядра J (фиг.З) возбуждается. Это возбуждение можно фиксировать специальным фильтром на угловой частоте собственных колебаний центра масс О,, равной 1-Л Ц(0,85±0, 1 5) . Действительно, согласно (2) q л.

-I jjj: , откуда сО„я;0,85и). РастиЛ

ренная настройка (0,85±0, 1 5) позволяет фиксировать возбуждение

10

15

фильтра на линии Г, CJ) во всем диапазоне Mjj-Mj.

В точке N (N4 или N,,) на линии Га(2) возбуждаются собственные колебания 0 на угловой частотесЦ,«1 , 7iJ. Настройка полосового фильтра на угловую частоту -Оо uJ(l, 7tO,3) позволяет

Изобретение относится к управлению процессом измельчения минерального сырья в барабанных мельницах, может быть использовано в черной и цветной металлургии, строительной и горнохимической промышленности и позволяет повысить качество управления за счет снижения энергоемкости процесса измельчения. Для достижения этой цели устанавливают диапазон загрузки мельницы в 18-28% с одновременным увеличением угловой скорости вращения барабана в 1,7-2,0 раза по сравнению с номинальным режимом, анализируют с помощью двух узкополосных фильтров низкочастотные составляющие активной мощности на угловых частотах ω₁/0,85±0,15/ и ω₁/1,7±0,3/, где ω₁ - угловая частота параметрического возбуждения на центр масс малоподвижного ядра, и изменяют управляющие воздействия, преимущественно расход руды и воды на входе мельницы и угловую скорость вращения барабана до возникновения параметрического фрикционного резонанса между собственными колебаниями центра масс и параметрическими возбуждениями с угловой частотой ω₁ путем поддержания в возбужденном состоянии обоих узкополосных фильтров, причем знак изменения управляющих воздействий определяют по последовательности выхода узкополосных фильтров из возбужденного состояния. 4 ил.

Например, для мельницы ММС-70 23 при -уп Фиксировать возбуждение 0 на линии ,; ,1 м{ ,3 м; ( Г (25/) во всем диапазоне в нутри . Внутри диапазона , ограниченного линиями Г (У) и Г (), имеют место сложные колебания, включаюY 24 ; ,65 получим S,2,5 рад/с.

Промьшшенные барабанные мельницы типа ММС-70 23 имеют угловую скорость js частоты, характерные для обеих вращения барабана ,36 рад/с. Это граничных линий.

Практически реализация метода управления .нагрузкой барабанных мельниц при самоизмельчении минерального сырья треНием представлена на фиг,4. Барабан 1 через шестерни 5 и 6, муфзначит, что в рассматриваемом случае угловую скорость вращения барабанных мельниц следует увеличивать в 1,8- 1,9 раза.

Таким образом, если обеспечить не30

обходимую угловую скорость вращения ту 7 приводится во вращение от двига- барабана мельницы S и изменять внут- теля 8 с постоянной угловой скорос- римельничное заполнение так, чтобы тью 5. Текур1ее значение мощности рабочая точка на диаграмме Айнса- Р (t) фиксируется датчиком 9. Иэ мощ- Стретта находилась в зоне II ограни- 35 ности P(t) с помощью устройства 7 .ченной линиями Г (3), Г, (2JT) и границами , то процесс измельчения трением должен быть наиболее эффективным в смысле уменьшения удельного ,2. И выделяет из сигнала расхода энергии на единицу измельченвыделяется ее переменная составляюto

щая P(t). На выходе устройства 10 . включены два полосовых фильтра I1

P(t) составляющие спектра S с угловой частотой колебаний lA (0,85±0,1 5), а фильтр 12 - составляющие спектра S, с угловой частотой и,(1,7+0,3).

ного продукта.

Рассмотрим процесс управления внутримельничным заполнением. Увеличение внутримельничного заполнения измельчаемым материалом или измельчающей средой приводит к изменению положения рабочей точки на диаг рамме Айнса-Стретта, которая перемещается вдоль линии .(или , или ,). Увеличение коэффициента трения f в зоне фрикционного контакта (фиг, 2) приводит к сдвигу линии влево, которая при f. занимает положение ,

N;N;N,

При попадании рабочей точки (например, N,N или N, фиг,4) на линию Г, (Г) центр масс 0 малоподвиж30

ту 7 приводится во вращение от двига теля 8 с постоянной угловой скорос- тью 5. Текур1ее значение мощности Р (t) фиксируется датчиком 9. Иэ мощ ности P(t) с помощью устройства 7

,2. И выделяет из сигнала

выделяется ее переменная составляюto

щая P(t). На выходе устройства 10 . включены два полосовых фильтра I1

,2. И выделяет из сигнала

P(t) составляющие спектра S с угловой частотой колебаний lA (0,85±0,1 5), а фильтр 12 - составляющие спектра S, с угловой частотой и,(1,7+0,3).

5 в устройствах 13 и 14 сигналы спектров S и Sj. усредняются (или интегрируются на заданном интервале времени). Усредненные сигналы S и S поступают на вход логического устройства 15, которое управляет блоком 16, подающим измельчаемый материал из бункера 17 в мельницу. Управление расходом руды производится таким образом, чтобы рабочая точка на диа5 грамме Айнса-Стретта находилась внутри или на границах дважды заштрихованной зоны, ограниченной линиями Г, (Ю, 1(21Г) и М, -М.

0

Техники-экономическая эффектин- ность способа управления нагрузкой барабанных мельниц при измельчении минерального сырья заключается в том, что резко более чем в 2 раза сокращается р асход электроэнергии на I т измельченного продукта за счет того, что энерг ня от барабана I мельницы в зону фрикционного контакта (фиг,2) передается через тонкий слой материала. Это значит, что не требуется вьйлолнять непроизводительную работу на подъем и поддержание основной части A((}OjA внутримельнич- ной нагрузки в рабочем состоянии. При этом возрастает производитель- ность по готовому классу в разгрузке мельницы ввиду того, что при увеличении угловой скорости вращения бараба- на мельни1Ц4 от 5 Д S, интенсифицируется работа трения во фрикционном контакте (фиг, 2), Кроме того, можно существенно снизить вес мель30

ниц за счет того, что нагрузка на ба- 25 по последовательности выхода узкополосных фильтров из возбужденного состояния, отличающийся тем, что, с целью повышения качества управления за счет снижения энергоемкости процесса измельчения, устанавливают диапазон загрузки мельницы в 18-28% с одновременным увеличением угловой скорости вращения барабана относительно номинального режима в 1,7-2 раза, а анализ низкочастотных составляющих активной мощности осуществляют на угловых частотах-О,85i +0,15 и 1,7±0,3.

рабан резко снижается, улучшается работа подшипников скольжения, увеличивается энергоотдача мельниц.

Ввиду увеличения угловой скорости вращения барабана мельницы не требуется ставить промежуточный редуктор или можно использовать более быстроходные приводные двигатели.

Способ управления нагрузкой барабанных мельниц при измельчении минерального сырья трением качественно и количественно меняет технологию

35

SI-0

управ.чения измельчением в барабанных мельницах,

Формула изобретения Способ управления загрузкой бара- аиных мельниц при измельчении минерального сырья, включающий измерение низкочастотных составляющих активной мощности приводного двигателя, анализ этих составляющих с помощью двух узкополосных фильтров и изменение управляющих воздействий на расходы руды и воды на входе мельницы и угловую скорость вращения барабана до возникновения параметрического фрикционного резонанса между собственными колебаниями центра масс и параметрическими возбуждениями с угловой частотой на центр масс малоподвижного ядра в центре внутримельнич- ной загрузки путем поддержания в возбужденном состоянии обоих узкополос- ньп4 фильтров, причем знак изменения управляющих воздействий оЬределяют

Ф1М.2

Сет

ФигЛ

Составитель В, Алекперов Редактор В, Петраш Техред М.ЛидыкКорректор с. Черни

Заказ 4998/9 Тираж 543Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Разгрузка