Устройство автоматического управления гидроциклоном Советский патент 1982 года по МПК B04C11/00 

(54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к автоматическому регулированию процессом обогащения полезных ископаемых и может быть использовано для управления классифицирующим оборудованием обогатительных фабрик в условиях дрейфа его статических характеристик, вызванного изменением качества перерабатываемого сырья и износом.

Известно устройство автоматического управления гидроциклоном, содержащее датчик содержания полезного компонента в питании гидроциклона, выход которого связан через регулятор с исполнительным механизмом на линии подачи воды в технологический зумпф 1.

Недостатком известного устройства является то, что ввиду отсутствия достаточно точных датчиков содержания полезного компонента в потоке пульпы невозможно получить достоверную оценку контролируемого параметра, что. в совокупности со значительным транспортным запаздыванием приводит к ухудшению качества регулирования и снижению извлечения полезного ископаемого в концентрат. ГИДРОЦИКЛОНОМ

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство автоматического управления гидроциклоном, содержащее блок контроля гранулометрического состава

5 твердой фазы пульпы в сливе гидроциклона и задатчик, выходы которых соединены с элементом сравнения, и формирователь управляющего воздействия, соединенный, с приводом двигателя насоса, установленного

10 на линии подачи пульпы из технологического зумпфа в гидроциклон 2.

Отклонение текущего значения содержания контролируемого класса крупности твердой фракции пульпы от заданного значения приводит к возникновению в замкнутой системе управления переходного режима, качественные и количественные характеристики которого определяются параметрами объекта управления. При изменении качества перерабатываемого сырья и износе

20 технологического оборудования происходит изменение параметров передаточной функции объекта управления, в частности, коэффициента передачи гидроциклона по каналу: производительность питающего насоса-выход контролируемого класса крупности твердой фракции пульпы на сливе гидроциклона. В этом случае характеристики переходного процесса, возникающего в замкнутой системе автоматического управления, отличаются от выбранных оптимальных, вследствие чего имеют место значительные потери контролируемого «готового класса крупности измельченного материала в песках гидроциклона.

Целью изобретения является повышение выхода концентрата заданного качества в сливе.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено первым, вторым и третьим блоками определения модуля, блоком умножения, первым и вторым дифференциаторами, первым и вторым фильтрами, первым и вторым масштабирующими блоками, сумматором, вычислительным блоком, ограничителем, амплитудным детектором, блоком хранения и выборки информации, блоком формирования выдержки времени и частотным преобразователем, при этом выход блока контроля связан со входами блока умножения и первого блока определения модуля, выход которого через второй фильтр, второй дифференциатор и третий блок определения модуля соединен со входом амплитудного детектора, вход блока умножения связан с выходами элемента сравнения и блока хранения и выработки информации, а выход - с формирователем управляющего воздействия, другой вход амплитудного детектора соединен с выходом блока формирования выдержки времени, а выход - со входом вычислительного блока, другие входы вычислительного блока связаны с выходами сумматора и блока хранения и выборки информации, входы логического блока соединены с выходами второго дифференциатора и блока формирования выдержки времени, а выход - со входами первого масштабирующего блока и первого фильтра, другой вход которого связан через первый дифференциатор и второй блок определения модуля с выходом блока контроля, входы сумматора соединены с выходами первого и второго масштабирующих блоков, выход второго фильтра связан через ограничитель со входом второго масштабирующего блока, а выход вычислительного блока соединен с блоком хранения и выборки информации.

На чертеже показана схема устройства.

Устройство автоматического управления содержит гидроциклон 1, питающий насос 2, технологический зумпф 3, блок контроля 4 гранулометрического состава твердой фракции пульпы в сливе, например ультразвукового типа, элемент сравнения 5, задатчик 6, первый блок определения модуля 7, блок умножения 8, первый дифференциатор 9, второй блок определения модуля 10, первый фильтр 11, логический блок 12, первый масштабирующий блок 13, сумматор 14, вычислительный блок 15, второй масщтабирующий блок 16, ограничитель 17, второй фильтр 18, второй дифференциатор 19, третий блок определения модуля 20, амплитудный детектор 21, блок хранения и выборки информации 22, блок формирования выдержки времени 23, формирователь управляющего воздействия 24 и частотный преобразователь 25.

0 Устройство автоматического управления гидроциклоном работает следующим образом.

Гидроциклон 1 осуществляет классификацию измельченного материала. При этом требуемое содержание контролируемого класса крупности твердой фракции пульпы в сливе гидроциклона 1 определяется характером вкрапленности полезного компонента и на основе предварительно проведенных исследований устанавливается задатчиком 6.

Текущее значение X содержания контролируемого класса крупности твердой фракции в пульпе в сливе гидроциклона 1, измеренное блоком контроля 4 гранулометрического состава твердой фракции пульпы, сравнивается на элементе сравнения 5 с сигналом Xj

5 задатчика. В первом блоке определения модуля 7 определяется величина , представляющая собой разность текущего X и заданного Хз (т. е. текущее отклонение) содержания контролируемого класса крупности твердой фракции пульпы.

Второй дифференциатор 19 оценивает производную с модуля сигнала ошибки /f/, а третий блок определения модуля 20 совместно с амплитудным детектором 21 выделяет максимальное значение модуля произ5 водной сигнала ощибки У.

Сигнал с блока контроля 4 гранулометрического состава твердой фракции пульпы наряду с информацией о содержании контролируемого класса крупности твердой фракции пульпы включает высокочастотную помеху, обусловленную микрофлуктуациями твердого в пульпе и колебаниями величины слива гидроциклона 1. Для оценки параметров сигнала помехи первый дифференциатор 9, второй блок определения модуля 10

5 и первый фильтр 11 оценивают среднее значение модуля производной текущего содержания контролируемого класса крупности твердого в пульпе Д.

Величина Д с первого фильтра 11, умножения в первом масщтабирующем блоке

° 13 на постоянный коэффициент Кь складывается в сумматоре 14 с величиной /6/ со второго фильтра 18, умноженной на постоянный коэффициент Кг во втором масштабирующем блоке 16.

5 Сумма этих величин, а также значение У поступает в вычислительный блок 15, который реализует вычисление поправочного коэффициента 5: л ./g/

(1)

5тгде ST Sn текущее и предыдущее значения поправочного коэффициента.

Для повыщения надежности устройства автоматического управления в ограничителе 17 устанавливается диапазон ограничения модуля сигнала ощибки /f/, т. е. ограничивается максимальное значение , которое может быть использовано для вычисления Sp

Логический блок 12, представляющий собой два последовательно соединенных триггера, по достижению производной модуля сигнала ощибки нулевгого значения (при условии выхода перед этим значения за пределы зоны нечувствительности логического блока 12) запускает блок формирования выдержки времени 23, который через контрольный промежуток времени формирует импульс, по которому в блоке хр анения и выборки информации 22 осуществляется сравнение записанного предыдущего61,и текущего 6т- значений поправочного коэффициента SL Этот же импульс осуществляет сброс старого значения У в амплитудном детекторе 21 и возвращает логический блок 12 в исходное положение.

Если предыдущее значение 5 не отличается от текущего S.a это возможно в том случае, если не изменились параметры объекта управления (т. е. отнощение ), то ранее записанное и хранимое значение сохраняется, присутствует на выходе блока хранения и выборки информации 22 и возвращается в вычислительный блок 15. На это же значение в блоке умножения 8 умножается сигнал ощибки .

Условие выхода значения за пределы зоны нечувствительности логического блока 12, т. е. зоны установивщегося режима, означает окончание установивщегося режима и возникновение в замкнутой системе автоматического управления существенного пере ходного процесса.

Измерение значения модуля сигнала ощибки / / через определенный контрольный промежуток времени после достижения производной модуля сигнала ощибки нулевого значения (при условии выхода перед этим значение за пределы зоны нечувствительности логического блока 12) соответствует измерению значения через некоторое время после достижения модулем сигнала ощибки своего максимального для текущего переходного процесса значения. В случае затухающего переходного процесса это позволяет оценить скорость затухания, а следовательно, быстродействие объекта управления.

При уменьшении коэффициента передачи объекта по выбранному каналу управления уменьщается его быстродействие, увеличивается отношение , а следовательно, увеличивается поправочный коэффициент S, формируемый в вычислительном блоке 15.

Наоборот, при увеличении коэффициента передачи объекта растет его быстродействие, уменьщается отнощение , и как следствие уменьшается поправочный коэффициент S.

В случае расходящегося переходного процесса на выходе блока хранения и выборки информации 22 устанавливается минимальное значение поправочного коэффициента 5, что позволяет повысить степень устойчивости замкнутой системы управлекия.

Для компенсации влияния помехи в сигнале с блока контроля 4 гранулометрического состава твердой фракции пульпы на формируемый подправочный коэффициент

5 5 в числитель выражения (1) вводится величина КI А, представляющая собой усредненное значение уровня сигнала помехи.

С увеличением уровня помехи увеличивается величина У, т. е. знаменатель выражения (1). Однако, одновременное увеличение слагаемого KiA в числителе этого выражения компенсирует влияние помехи на вычисленное значение 5.

Логический блок 12 осуществляет запуск блока формирования выдержки времени 23 после достижения определенного выбранного уровня, т. е. выхода значения i за пределы зоны нечувствительности логического блока 12. При значительных величинах амплитуды сигнала помехи возможны ложные срабатывания логического блока 12, что приводит к установке неоправданного значения &, не соответствующего параметрам объекта управления. Для устранения возможности возникновения подобной ситуации осуществляется коррекция зоны нечувствительности логического блока

12 (зоны установивщегося режима) в соответствии с уровнем сигнала помехи, для чего величина Д с выхода первого фильтра 11 подается на первый вход логического блока 12 (на одно из плеч триггера, на

0 второе плечо которого - второй вход ло.гического блока 12, поступает величина &). Скорректированный сигнал ощибки в виде произведения Е с блока умножения 8 поступает на формирователь управляющего воздействия 24, т. е. ПИД - регулятор, ко5торый реализует формирование выходного сигнала по закону, параметры которого определены с учетом характеристик объекта управления.

0 Формирователь управляющего воздействия 24 посредством частотного преобразователя 25 изменяет число оборотов питающего насоса 2. При этом за счет изменения производительности питающего насоса 2 происходит изменение условий

разделения частиц твердой фракции пульпы в .гидроциклоне 1 и после пре- : кращения переходного процесса, желательные характеристики которого предварительно подбираются и выставляются с помощью формирователя управляющего воздействия 24, устанавливается необходимое содержание контролируемого класса крупности измельченного материала в сливе гидроциклона 1.

Таким образом, устройство автоматического управления поддерживает требуемое содержание контролируемого класса крупности твердой фракции пульпы в сливе гидроциклона 1 вне зависимости от возмущений по качеству перерабатываемого сырья и состоянию технологического оборудования при различных режимах работы гидроциклона 1 и вне зависимости от уровня помехи в выходном сигнале с блока контроля 4 гранулометрического состава твердой фракци и пульпы.

Способ автоматического управления гидроциклоном позволяет повысить выход «готового класса крупности твердой фракции пульпы на сливе гидроциклона на 0,2- 0,3/о, что способствует увеличению выхода концентрата заданного качества при общем уменьщении расхода сырья на 1 т концентрата.

При этом экономический эффект от внедрения способа управления применительно к условиям горнообогатительного комбината составит 353 тыс. руб.

Формула изобретения

Устройство автоматического управления гидроциклоном, содержащее блок контроля гранулометрического состава твердой фазы пульпы в сливе гидроциклона и задатчик, выходы которых соединены с элементом сравнения, и формирователь управляющего воздействия, соединенный с приводом двигателя насоса, установленного на линии подачи пульпы -из технологического зумпфа в гидроциклон, отличающееся тем, что, с целью повыщения выхода концентрата заданного качества; в сливе, устройство снабжено первым, вторым и третьим блоками

определения модуля, блоком умножения, первым и вторым дифференциаторами, первым и вторым фильтрами, первым и вторым масштабирующими блоками, сумматором, вычислительным блоком, ограничителем,

амплитудным детектором, логическим блоком, блоком хранения и выборки информации, блоком формирования выдержки времени и частотным преобразователем, при этом выг ход блока контроля связан с входами блока умножения и первого блока определения модуля, выход которого через второй фильтр, второй дифференциатор и третий блок определения модуля соединен с входом амплитудного детектора, входы блока умножения связаны с выходами элемента сравнения и

5 блока хранения и выработки информации, а выход - с формирователем управляющего воздействия, другой вход амплитудного детектора соединен с выходом блока формирования выдержки времени, а выход - с входом вычислительного блока, другие входы вычислительного блока связаны с выходами сумматора и блока хранения и выборки информации, входы логического блока соединены с выходами второго дифференциатора и блока формирования выдержки времени, а выход - с входами первого масштабирующего блока и первого фильтра, другой вход которого связан через первый дифференциатор и второй блок определения модуля с выходом блока контроля, входы сумматора соединены с выходами первого и второго масштабирующих блоков, выход второго фильтра связан через ограничитель с входом второго масщтабирующего блока, а выход вычислительного блока соединен с блоком хранения и выборки информации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Марюта А. Н. и др. Автоматическая оптимизация процесса обогащения руд на магнито-обогатительных фабриках. М., «Недра, 1975, с. 203.

0 2. Повышение эффективности производства в условиях горнодобывающих железорудных комбинатов. Свердловск, 1976, с. 169-173.