Способ управления барабанными мельницами самоизмельчения руд Советский патент 1981 года по МПК B02C25/00 

Изобретение относится к управлени процессом помола минерального в барабанных мельницах самоизмельчения и может быть использовано в черJной и цветной металлургии, строитель ной и горнохимической промышленности, а также в других отраслях народно го 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 Cl. Недостатками указанного способа является то, что они не используют специфические истирающие свойства ядра, образующегося в центре внутримельничной нагру ки и дающего основной прирост готового класса в разгрузке мельницы, а также большие энергозатраты 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 колебаний динамической системы барабан мельницы - синхронный привод, изменение расхода воды в загрузке мельницы и изменение внутримельничного рудного заполнения 2 , Однако способ не реаиает задачу оптимизации управления процессе помола в барабанных мельницах самоизмельчения руд на основе использования низкочастотных колебаний динамической системы барабан мельницы синхронный привод. Цель изобретения - повышение истираиощего действия в зрне между ядром, сосредоточенным в центре внутримельничной нагрузки, и слоями материала, вращающимися 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 интенси.вн6сти изнрса лифтеров и футеровки мельниц. Это достигается тем, что в способе управления барабанными мельницами самоизмельчения руд, включающем измерение составляющих низкочастотных колебаний динамической систем: ба|рабан мельницы синхронный привод|. Изменение 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 третьей гармоники низкочастотных колебаний.

Кроме того, изменение внутримельничного рудного заполнения корректируют до достижения рабочей точки на статической характеристике степень заполнения барабана мельницы измельчаемым 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, материги 3, вращающийся совместно с внутренней поверхностью барабана мельницы, оползающий материал 4 (фиг. З) или летящий по параболическим траекториям (фиг. 4), О - центр тяжести ядра ABOjA; Q угол поворота центра тяжести ядра -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, вал-шестерню 8, зубчатый .венеЦ 9, мельницу 10, измеритель 11 мощности, преобразующее устройство 12, параллельные фильтры 1 и 14, измеритель 15 и 16 амплитуд, регистрирующие устройства 17 и 18, бункера 19 и 20, питатели 21 и 22, вентиль 23.

Сущность способа заключается в следующем.

При малой степени заполнения барабана мельницы измельчаемым материалом режим движения внутримельничной нагрузки каскадный (фиг.1 и фиг. 2) . В этом случае весь материгш как бы перекатывается вокруг своеобразного центра тяжести, сосредоточенного в точке Q , двигаясь вверх по круговым (область АО ) , а затем Оползая вниз по наклонным (область ABQ, А) траекториям,

В Vстановившемся.режиме работы руной нагрузки центр тяжести О рудного тела 2 неподвижен и смещен относительно вертикальной оси барабана мельнищл на угол 0 в сторону вращения барабана. Рудйое тело 2 (фиг.1) создает давление Q на внутреннюю поверхность, барабана 1 мельницы в каждой точке линии их соприкосновения..

Сила трения скольжения F в точке Qj, лежащей на-линии между внутренней поверхностью барабана 1 мельницы и материалом 2, создает тормозной момент в точке On, действующей на барабан 1 мельни14и от рудной нагрузки 2. На рудное тело 2 в каждой точке линии АО„В. действует движущий момент, который и поворачивает центр тяжести О на угол & , Этот момент создает тангенциальная составляющая N реакции внутренней поверхности барабана мельницы N. Такая реакция показана в точке 05 на фиг. 1, Очевидно, что в установившемся режиме работы внутримельничной нагрузки силы F и М равны.

Барабан мельницы скользит относительно рудных частиц, в результате чего материал измельчается вдоль линии АО, за счет силы трения F .

При дальнейшем увеличении рудной нагрузки увеличивается сила Г и, естественно, повышается эффективность измельчения трением в каждой точке линии . 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 вдоль линии ААд переходит на траектории полета или оползания 4, а в центре внутримельничной нагрузки образуется ядро 2 .

Сила трения F прижимающая рудную частицу массой т,.. в точке Q-, к другим частицам или к внутренней поверхности барабана мельницы, и сила трения скольжения Rj. , действуюцая на рудную частицу в точке OQ в установив шемся режиме работы рудной нагрузки в точке равны. В этом случае материал ядра скользит вдоль линии 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 внутренняя поверхность барабана мельницы практически не ис1тирается.

Дальнейшее увеличение внутримельничного рудного заполнения приводит к эпюре поперечного сечения барабана мельницы, приведенной на фиг. 4. Такая эпюра характерна для существующих технологических режимов измельчения. Большая часть материала вра- щается вместе с барабаном мельницы, на что затрачивается подавляющая част подводимой к мельнице энергии. Ядро 2, расположенное в центре рудной нагрузки, становится малым, следовательно, сила 1раничного трения скольжения F,, в точке On также мала. Отсюда ясно, что эффективность измельчения трением здесь незначительна, а расхо электроэнергии очень большой. Креме того, возникает большой эффект истирания футеровки и лифтеров в зоне а, где скалливается материал. Очевидно, что наиболее эффективны режим работы барабанных мельниц пред ставлен на фиг. 3, так как здесь обе печивается наибольший прирост измель ченного продукта. Интенсивность же изнашивания футеровки и лифтеров небольшие из-за отсутстви,я скапливающе гося материала. В барабанных мельницах центр тяжести ядра постоянно колеблется относительно некоторого устэновившегося значения угла с определенной частотой и амплитудой. В процессе измел чения материала с этой частотой колеблется вся электромеханическая сис тема барабан мельницы - синхронный привод, включая активную мсядность, которую приводной синхронный, двигатель мельницы потребляет из сети. Частота f и амплитуда первой гармонии колебаний угла поворота цен ра тяжести внутримельничной загрузки зависит от количества материала в мельнице, а амплитуда третьей гармоники QjQ пропорциональна коэффициенту граничного трения скольжения Г С увеличением массы частота колебаний уменьшается, а амплитуда их ра тет. По мере загрузки мельницы 1 материалом масса ядра 2 вначале растет (фиг. 1-2). В предельном случав (на фиг. 2} она максимальна, а затем начинает уменьшаться. Это значит, что максимальная амплитуда первой гармоники низкочастотных колебаний должна соответствовать случаю, при денному 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 футаро)вки и лифтеров барабанной мельницы самоизмельчения материалов, целесооб разно поддерживать такой режим работы, при котором рабочая точка на ста тической характеристике сдвинута вправо от экстремального значения. Для того, чтобы стабилизировать силу трения материала, необходимо пу тем расхода воды на входе мельницы стабилизировать амплитуду третьей гармоники низкочастотных колебаний, которая пропорциональная коэффициент граничного трения скольжения fj . Синхронный двигатель 5 через редуктор 6 и муфту 7 приводит во вращение 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 В 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, вьзделяющих первую и третью гармонические составляющие в диапазоне частот П -2Л, и ЗЛ- бЛ соответственно, где .П - угловая скорость вращения барабана мельницы. На этот частный ди.апазон 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 и третьей 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, вращающимся вместе с внутренней поверхностью барабана мельницы. При помоиш регулируемых питателей 21 и 22 из бункеров 19 и 20 мелкой и крупной руды одновременно в загрузку мельницы подают такое количество материала, чтобы обеспечить оптимальное внутримельничное заполнение, когда рабочая точка м ( фиг.6) на статической характеристике степень заполнения барабана мельницы измельчаемым материалом - амплитуда первой гармоники а ни.з-кочастотных колебаний переменной составляющей активной мощности окажется смещенной Е диапазоне справа от экстремума в точке М. Постоянное заданное значение третьей гармоники Огднизкочйстотннх колебан11й переменной составляющей мощности поддерживают путем изменения расхода воды в загрузке мельницы вентилем 23, Такой режим можно обеспечить только в том случае/если коэффициент граничного трения скольжения между ядром и материалом,вращаккцимся вместе с внутренней поверхностью барабана мельницы, изменяется в сравнительно узких пределах,Если же он изменяется в широких пределах,.то поддерживать заданное постоянное значение амплитуды третьей гармоники колебаний следует путем изменения соотнсянения рас ходов крупной и мелкой руды из бункеров 19 и 20. Если руда подается в мельницу тол ко из одного бункера, то путем измен ния расхода воды в загрузке мельницы удается поддерживать заданное значение a,jQ в сравнительно узком диапазоне. Формула изобретения 1. Способ управления барабанными мельницами самоизмельчения руд, вклю чающий измерение составляющих низкочастотных колебаний динамической системы барабан мельншда-синхронный привод, изменение расхода воды в загрузке мельницы и изменение внут римельничного рудного заполнения, отли чающийся тем, что, с целью повышения истирающего действия в зоне между ядром, сосредоточенным в центре внутримельничной нагрузки, и слоями материала, вращающим ся 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 ющ и и с я 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 расхода воды осуществляют до достижения заданного постоянного значения амплитудой третьей гармоники низкочастотных колебаний. 3.Способ ПОП.1, отличающ и -и :с я тем, что, с целью снижения интенсивности износа лифтеров к футеровки мельниц, изменение внутримельничного рудного заполнения корректируют до достижения рабочей точки на статической характеристике степень заполнения барабана мельницы измельчаемым материалом - амплитуда первой гармоники низкочастотных колебаний динамической системы .барабан мельницы - синхронньй привод расположения справа от экстремума. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 408660, кЛо в 02 с 25/00, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР 620273, кл. В 02 С 25/00, 1978.