Способ автоматического управления загрузкой барабана мельницы Советский патент 1990 года по МПК B02C25/00 

Изобретение относится к автоматизации процессов рудоподготовки при обогащении полезных ископаемых, в частности к автоматическому управлению процессом измельчения в барабанной мельнице, и может использоваться в горно-обогатительной промышленности, химической промышленности, промышленности строительных материалов и других отраслях народного хозяйства, где применяются аналогичные процессы.

Цель изобретения - повышение эффективности управления загрузкой.

Сущность способа заключается в следующем,.

Для оценки работоспособности мельницы наиболее объективными характеристиками являются количество переработанного исходного материала в единицу времени, т.е. производительность, и уровень загрузки барабана, оптимальный уровень которой обеспечивает получение максимального количества материала, измельченного до заданного (готового) класса крупности. Эти величины измеряются серийно выпускаемыми датчиками. Однако изменение качественных и количественных характеристик исходного материала, износ оборудования приводят к TOW, что абсолютные значения этих величин

СП

-vj

00

со

™-k

не всегда адекватно оценивают рабочее состояние мельницы. В этом случае одним из уточняющих способов является использование приращений этих величин в единицу времени, т.е. их изменения на заданном временном интервале.

Сигналы датчика производительности по исходному материалу и уровня загрузки, как и многих других датчиков технологических параметров, ключают и случайную составляющую, т.е. они флюктуируют вокруг некоторого среднего значения. Эти флюктуации являются существенной помехой при определении значений приращений сигналов. Для повышения помехоустойчивости и точности оценки приращений необходимо предварительно определить среднеквадрати- ческое отклонение флюктуаций для каждого отдельного сигнала в нормальном режиме работы мельницы и использовать его для оценки существенного изменения (уровня значимости) сигнала датчика.

В условиях действия помех и флюктуации оценку текущих знач ений сигналов датчиков уровня загрузки и производительности производят по усредненным значениям измеренных мгновенных значений на некотором временном интервале. Последний выбирается исходя из известных требов.аний статистической обработки сигналов для оценки среднего выборочного значения. Практически для указанных сигналов этот временной интервал должен составлять (2-5 мин) при интервале между отдельными мгновенными измерениями 1 - . 5 с.

Для исключения влияния переходных процессов при изменении уровня загрузки барабана перед каждой оценкой усредненного значения сигнала необходимо производить задержку съема сигнала датчика на время, равное максимально возможной длительности переходного процесса, которое определяется экспериментально для каждой конкретной мельницы. Так, для мельницы типа ММС 70 23, работающей в режиме полусамоизмельчения, время переходного процесса по каналу: изменение производительности по исходному материалу - изменение уровня загрузки

составляет (3 - 5) мин. i

При этом анализ знаков прираще- ,

ний сигналов выполняется в том случае, если собственно приращения боль0

5

0

5

0

5

0

5

ше заданного значения уровня значимости, определяемого по указанному способу, а если они равны или меньше этого уровня значимости, то приращения приравниваются нулю. Таким образом, анализ знаков приращения сигналов дополняется включением и анализом нулевых значений. Это позволяет более точно охарактеризовать все возможные технологические ситуации при изменении уровня загрузки.

Барабанная мельница, как объект управления, обладает рядом особенностей. С ростом уровня загрузки барабана увеличивается производство материала готового класса крупности. Достигнув оптимального уровня загрузки и пройдя его, мельница (в перегрузе) уменьшает производство готового класса крупности и уменьшается вывод измельчаемого материала из барабана мельницы, увеличивается его накопление в барабане при той же интенсивности подачи исходного материала в барабан. С ростом перегрузки мельница входит в состояние Завал, практически прекращается процесс измельчения и подлежит аварийной остановке. Установлено, что рост уровня загрузки после прохождения оптимального уровня загрузки значительно увеличивается .

Таким образом, скоростью роста уровня загрузки можно охарактеризовать работу мельницы как при движении до оптимального уровня загрузки, так и после его прохождения в перегрузке, причем для получения сравнимых и относительных оценок скорость роста принимается равной отношению приращения уровня заполнения барабана A if к приращению производительности по исходному материалу 5Q0) т.е.

V .

(1)

При управлении загрузкой барабана мельницы, определив предварительно допустимую скорость роста уровня загрузки оп по выражению (1) в нормальном технологическом режиме (до перегрузки) для данной мельницы и приняв ее в качестве заданной , текущие значения скорости роста Vt сравниваются с заданной и при ее превышении

V

V3- VAW

(2)

515

определяется состояние перегрузки барабана и выдается сигнал на уменьшение производительности по исходному материалу. Перегрузка барабана може произойти и при резком изменении качественных и количественных характеристик измельчаемого материала, например при ухудшении измельчаемости, но при этом производительность по исходному материалу на момент анализа остается прежней или даже уменьшается.

Если при любых изменениям в скорости подачи исходного материала или ее стабилизации уровень барабана не изменяется или лаже уменьшается, то возникает возможность в увеличении подачи исходного материала для увеличения уровня загрузки и вырабатывает- ся сигнал на увеличение производительности.

Воздействие на изменение производительности по исходному материалу выбирается следующим образом,

При увеличении определяется разность между заданным значением производительности и ее текущим значениям, которая с учетом некоторого заранее оговоренного коэффициента (меньшего единицы) принимается в качестве очередного шага по увеличению производительности по исходному материалу

+ ч

Q o+ Ka JQo,

(3)

,-У

де Q - новое устанавливаемое значение по проитводительнос. ТИ;

Q1 - текущее значение произво- ,Q дительности,

Кш - коэффициент шага изменения, рекомендуется принимать 0,5 - P.7S,

UQ0 - разность между заданным .с значением производительности и ее текущим значениям

ЗЧ о QO-

где Q0 - заданное допустимое максимальное значение производительности для данной мельницы.

Введение коэффициента Кши указанный порядок определения шага воздействия позволяют сделать сам шаг переменным, ускорить набор нагрузки мельницей и достижение оптимального

1

уровня загрузки, но с другой стороны - исключить перерегулирование по производительности и обеспечить работу мельницы на оптимальных уровнях загрузки и до этих уровней и исключить возможность попадания в перегруз собственно при увеличении производительности .

При уменьшении шаг воздействия принимается равным отношению текущего приращения уровня загрузки к заданной допустимой скорости роста уровня загрузки

Q ч; - ,/v3,

(4)

-У

Q о новое устанавливаемое значение по производительности;

Q - текущее значение производительности,

лц - текущее значение приращения уровня загрузки,

0

5

Q

с

0

5

мои скорости роста уровня загрузки.

Это позволяет учитывать динамику мельницы по изменению уровня загрузки и ускорить процесс выхода мельницы из возможного состояния перегруза, сделать сам шаг воздействия переменным: чем глубже мельница находится в перегрузе, тем требуется больший шаг по уменьшению уровня загрузки и производительности, и наоборот.

На чертеже приведен один из вариантов блок-схемы системы автоматического управления, реализующей способ.

Система управления включает барабанную мельницу 1, измеритель 2 уровня заполнения, измеритель 3 производительности по исходному материалу (руде), вычислительное устройство 4, исполнительный механизм 5 управления подачей исходного материала (руды), блок 6 ввода констант управления.

Способ управления реализуется данной системой следующим образом.

В нормальном технологическом режиме работы мельницы предварительно определяют среднеквадратическое отклонение флюктуации сигналов от измерителей производительности по исходному материалу (у0 и уровня запопне- ния барабана мельницы 6,для оценки уровня значимости приращений, определяют временные интервалы для усреднения значений сигналов соответстИР 715

но tft и tu и промежутки времени меж-о -у

ду этими интервалами ut0 и dty для исключения влияния переходных процессов, определяют допустимую скорость роста уровня загрузки барабана УД(Г1 по выражению (1).

С помощью блока 6 вводят в вычислительное устройство 4 в виде констант управления заданные значения

а

производительности Q0, коэффициент К.

шага

изменения производительности

8

По полученным комбинациям знаков и нулевых значений в этом вычислительном устройстве 4 классифицируется уровень загрузки барабана, вырабатывается сигнал управления и соответствующее управляющее воздействие.

В таблице приведена классификация уровней загрузки барабана, на основании которых оценивается текущая технологическая ситуация.

Изобретение относится к способам автоматизации процессов управления загрузкой мельниц, может найти применение в горнообогатительной, строительной и других отраслях промышленности и позволяет повысить эффективность управления уровнем загрузки. Измеряют производительность и уровень загрузки барабана, определяют приращения измеряемых сигналов, задают уровень значимости приращения измеряемых сигналов, задают допустимую скорость роста уровня загрузки по отношению приращений сигналов уровня загрузки и производительности, задают коэффициент шага изменения производительности и временные интервалы усреднения измеряемых сигналов, сравнивают текущие приращения измеряемых сигналов с заданными уровнями значимости. По результатам сравнения осуществляют изменение производительности по исходному питанию с учетом допустимой скорости роста уровня загрузки и заданного коэффициента шага загрузки. 1 ил.

и предварительно определенные значе0 5

ния величин &0 , & , tfl , t, Јt 4ty, .

Исходная руда с помощью специальных транспортирующих устройств подается в барабан мельницы 1. Измерителем 2 непрерывно контролируется уровень загрузки барабана, а измерителем 3 - производительность по исходной руде. Сигналы от этих измерителей поступают на вход вычислительного устройства 4, где фиксируются на заданных временных интервалах с заданными промежутками времени и усредняются. После получения усредненных Nзначений сигналов уровня загрузки барабана и производительности на каждом последнем интервале по отношению к моменту анализа определяются текущие приращения этих сигналов по отношению к их усредненным значениям на предпоследнем временном интервале по выражениям:

u(f, ( Ч,.,),

до;- (Q OQ ; ).

Далее оценивается значимость абсолютных значений полученных приращений путем сравнения их с заданным уровнем значимости по среднеквадрати- ческим отклонениям флюктуации сигна- 45 лов, в случае превышения значения приращения этого уровня значимости определяются их значения:

й($ I 7 6

У

если

&

П

определяется: +

или - , а в случае равенства и меньших значений приращений приравниваются нулю:

MLfjU 6 у №Q i U 6

если 1Г0.

i 0, то приравнивается

0

5

0

5

0

5

0

5

В таблице обозначено: ЛО - текущие приращения сигнала производительности по исходному, дер - текущие приращения уровня загрузки ьарабана, Н - недогруз барабана, П - перегруз барабана, Пр - переход к дополнительному признаку оценки уровня загрузки.

При недогрузе вырабатывается сигнал на увеличение загрузки барабана, при перегрузке - на уменьшение загрузки барабана. При переходе к дополнительному признаку для оценки уровня загрузки определяется текущая скорость роста уровня загрузки V барабана согласно выражения (1) и сравнивается с заданной (допустимой) скоростью роста V ,, Если последняя меньше V7 (выражение (2)), то мельница в перегрузе и вырабатывается сигнал на уменьшение загрузки, а если равна или больше - недогруз и вырабатывается сигнал на увеличение уровня загрузки:

V, V3 - перегруз барабана, Vj V3 - недогруз барабана.

По полученному сигналу управления вырабатывается соответствующее воздействие на изменение производительности по исходной руде: при увеличении - по выражнию (3), а при уменьшении - по выражению (4).

Управляющее воздействие с выхода вычислительного устройства 4 поступает на исполнительный механизм 5, который в соответствии с управляющим воздействием изменяет подачу исходной руды.

Способ применим для управления различными барабанными мельницами,

9157

работающими в открытом и замкнутом цикле измельчения, при многостадиальной рудоподготовке. За счет повышения точности классификации уровня аа грузки барабана, исключения перетру- зок и сокращения времени переходных процессов повышается производительность мельницы по переработке исходного материала, снижается дисперсия готового класса на сливе мельницы и снижается удельное -энергопотребление мельницы на производство единицы

измельчаемого материала по готовому классу.

Формула изобретения

Способ автоматического управления загрузкой барабана мельницы, включающий задание производительное- ти мельницы по исходному материалу, непрерывное измерение производительности и уровня загрузки барабана, определение приращений измеряемых сигналов за рав-ные промежутки времени, определяемых с учетом времени пе ре- ходного процесса по изменению уровня загрузки в барабане мельницы, и изменение уровня загрузки, отличающийся тем, что, с целью повы- шения эффективности управления загрузкой, определяют среднее квадра- тическое отклонение флюктуации измеряемых сигналов и по их значению задают уровень значимости приращения измеряемых сигналов, задают допусти- мую скорость роста уровня загрузки

5

0 5 д 5

1 10

по отношению приращений сигналов урон- ня загрузки и производительности, задают коэффициент шага изменения производительности по исходному материалу и временные интервалы усреднения измеряемых сигналов и сравнивают абсолютные значения текущих приращений измеряемых сигналов с их заданными уровнями значимости и при отрицательных и равных нулю приращениях сигнала уровня загрузки относительно соответствующего уровня значимости в сочетании с любыми значениями приращения сигнала по производительности вырабатывают сигнал на увеличение загрузки барабана мельницы, при положительных приращениях сигнала уровня загрузки относительно соответствующего уровня значимости нулевых или отрицательных приращениях сигнала производительности вырабатывают сигнал на уменьшение уровня загрузки барабана, при совпадении положительных знаков приращений сигналов уровня загрузки и производительности относительно соответствующих уровней значимости дополнительно определяют текущую скорость роста уровня загрузки барабана и при превышении его допустимой скорости роста уровня вырабатывают сигнал на уменьшение загрузки, в противном случае вырабатывают сигнал на увеличение уровня загрузки, причем изменение уровня загрузки осуществляют изменением производительности по исходному питанию.

Р,Яр/ Исходная руда

ZE.

р

О

Выход гото6ого материала из

мельницы

Редактор Н.Горват

Составитель В.Алекперов

Техред Л.Сердшкова Корректор М. Кучерявая

Заказ 1873

Тираж 512

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113СП5, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

V/

/

и

1

Подписное