Способ управления технологией самоизмельчения руд в промышленных барабанных мельницах

 

Изобретение относится к управлению процессом минерального сырья в промышленных барабанных мельницах. Может быть использовано в чёрной и цветной металлургии,.строительной и горно-химической промышленности. Позволяет повысить качество управления за счет увеличения общего времени работы центра масс малоподвижного ядра центральной части внутримельничной нагрузки в режиме параметрического фрикционного резонанса. Для достижения этой цели осуществляют за полнение мельницы внутримельничной нагрузкой до 36-43%, анализируют с , помощью двух узкополосных фильтров низкочастотные колебания сигнала тивной мощности приводного двигателя мельницы на угловых частотахс«),/2,0± ±0,1/ и сэ, /4,0±0,2/, где СО, - угловая частота параметрического воз-: буждения на центр масс малоподвижного ядра в центре внутримельничной ; загрузки, и изменяют управляющие воздействия до возникновения параметрического фрикционного резонанса между собственными колебаниями центра масс и параметрическими возбуждениями на центр масс путем поддержания в возбужденном состоянии обоих узкополосных фильтров, причем знак изменения управляющих воздействий определяют по последовательности выхода узкополосных фильтров из возбужденного состояния. 4 ил. (р сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„3447405 А1 (50 4 02 С 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧИРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4059056/31-33 (22) 22.04.86 (46) 30,12.88.Бюл. Р 48 (71) Днепропетровский государственный университет им.300-летия воссоединения Украины с Россией (72) А.Н.Марюта (53) 621.926 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 856557, кл. В 02 С 25/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N - 1238793, кл. В 02 С 25/00, 1984. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ TEXHOJIOIHEH

САМОИЗМЕЛЬЧЕНИЯ РУД В IIPOMbILUIEHHb!X

БАРАБАННЫХ МЕЛЬНИЦАХ (57) Изобретение относится к управлению процессом минерального сырья в промышленных барабанных мельницах.

Может быть использовано в черной и цветной металлургии, строительной и горно-химической промышленности. Поз. воляет повысить качество управления эа счет увеличения общего времени работы центра масс малоподвижного ядра центральной части внутримельничной нагрузки в режиме параметрического фрикционного резонанса. Для достижения этой цели осуществляют эа" полнение мельницы внутримельничной нагрузкой до 36-43Х, анализируют с помощью двух узкополосных фильтров низкочастотные колебания сигнала ак-) тивной мощности приводного двигателя мельницы на угловых частотах(),/2,0+

+0,1/ и са, /4,0+0,2/, где (д, — угловая частота параметрического возбуждения на центр масс малоподвижного ядра в центре внутримельничной . загрузки, и изменяют управляющие воздействия до возникновения параметрического фрикционного резонанса между собственными колебаниями центра масс и параметрическими возбуждениями на центр масс путем поддержания в возбужденном состоянии обоих узкополосных фильтров, причем знак изме" нения управляющих воздействий определяют по последовательности выхода узкополосных фильтров иэ возбужденного состояния ° 4 ил.

1447405

Изобретение относится к управлению процессом помола минерального сырья в промьппленных барабанных мельницах и может быть использовано в черной и цветной металлургии, строительной и горнохимической промышленности, а также в других отраслях народного хозяйства. цель изобретения — повышение ка- 10 чества управления за счет увеличения общего времени работы центра масс малоподвижного ядра центральной части внутримельничной нагрузки в режиме параметрического фрикционного 15 резонанса.

На фиг.1 приведена схема системы, реализующая способ управления процессом самоизмельчения; на фиг.2 — 20 эпюра поперечного сечения внутримельничной нагрузки по сечению А-А; на фиг.3 — диаграмма Айнса-Стретта; на фиг.4 — фрагмент диаграммы АйнсаСтретта и траектории рабочей точки 25 при увеличении внутримельничной загрузки.

Схема реализации способа управления на фиг.1 содержит загрузочное устройство 1 мельницы, барабан 2 30 мельницы, подшипник 3 с разгрузочным устройством, венцовую шестерню 4, подвенцовую шестерню 5, муфту 6, соединяющую подвенцовую шестерню с приводным двигателем 7. Схема управ ления на этой фигуре включает также; датчик 8 текущей активной мощности

Р(С), тотребляемой приводным двигателем с источником 9 питания, блок 10 выделения переменной составляющей 10 активной мощности () r(t) v(t) 9 где P(t) — текущее среднее значение мощности „

Узкополосные фильтры 11-и 12, настроенные вблизи угловых частот (д, и сд, на выходе которых действуют спектры сигналов Я сд, и S(i) „; усредняющие устройства 13 и 14 спектров сигналов $ Q,, Яу на выходе которых действуют сигналы Я сд „,, $(а ; логическое устройство 15, управляемое сигналами $сд и SО 1 пульт 1б ручного управления, пульт

17 автоматического управления, управляющими устройствами двигателя 18. Эпюра поперечного сечения по А-А (фиг. 1) внутримельничной нагрузки (фиг.2) содержит барабан 2 мельницы, материал 19, вращающийся совместно с внутренней поверхностью барабана, центральное малоподвижное ядро 20, летящий материал 21.

На фиг.3 незаштрихованная I область — область неустойчивых параметрических колебаний, à II область— область устойчивых колебаний. Линии Г (>), Г (2«), Г (2«), Г («) граничные линии разделяющие области

I u II.

Сущность способа поясняется следующими теоретическими и экспериментальными результатами.

Будем считать, что барабан 2 мельницы (фиг.2) вращается с постоянной угловой скоростью Q., а центр масс

0i центрального малоподвижного ядра

20 колеблется с угловой скоростью

18

Я= — — относительно материала 21

dt

Ф вращающегося совместно с внутренней поверхностью барабана мельницы.

Это значит, что между ядром 20 и материалом 21 вдоль линии АО В (фиг.2) имеет место фрикционный контакт и совершается работа трения. Эту работу трения можно экспериментально зафиксировать в определенной узкой области частот, путем выделения соответствующего сигнала, например, из переменной составляющей текущей активной мощности V(t) приводного двигателя мельницы. Для этой цели необходимо проанализировать дифференциальное уравнение колебаний центра масс О< малоподвижного ядра 3 (фиг.2) относительно. линии фрикционного контакта АО В с материалом 2.

Вначале составим дифференциальное уравнение колебаний центра масс О, малоподвижного ядра 3 в неподвижной системе координат XOY. В этом случае работа всех сил, идущая на образование малоподвижного ядра 20 при переходе внутримельничной нагрузки иэ начального положения (0 О при

S2 = О) в новое установившееся положение (9 = Й при П. = О) равна

F„ a„8 Fò а.о„ 3 — G Rî„,g

du

rpe F m я и G = mgSin 8 си и аt ла инерции и восстанавливающая сила, 1447405 производящие работу на дуге R Q;

Or

Рт fmgcos 9 — сила, производящая работу на дуге К ; f — коэффициент трения в зоне фрикционного контакта ядра 20 и материала 21 (дуге

АО В); 9 - угол -поворота центра масс О,; R«,Ro> - расстояния 001 и 00 (Фиг.2); и сд К«, m — масса малоподвижного ядра 20.

Приращение кинетической энергии центра масс 0 малоподвижного ядра

3 рассеивается в зоне фрикционного контакта А0 В (фиг.2), путем совершения дополнительной работы трения

А = f -пнл, du (2) где и < = 47 Ro .

После ряда преобразований уравнения (1) и (2) можно левую часть дифференциального уравнения колебания центра масс привести к стандартной форме уравнения Матье

t dz — - — + (а-2q cos2z)y = 0 (3)

Йе 7

25 коэффициенты уравнегде стандартные ния Матье а и q определяются так I

Коз

2

К, t а = — (-р(4) 30

2Яо

Ч 0 г.

На основании (4) можно вычислять текущие значения стандартных коэффициентов а и q при различных внутримельничных нагрузках. Следовательно, с использованием коэффициентов а и 40

q на основании диаграммы Айнса-Стретта (фиг.3) можно определять текущую устойчивость фрикционных колебаний центра масс малоподвижного ядра. Так как коэффициент а всегда отрицатель- 45 ный (3), то для анализа устойчивости достаточно использовать фрагмент диаграммы Айнса-Стретта, приведенный на фиг.3.

Необходимо отметить, что неустойчивым колебаниям соответствует незаштрихованная зона диаграммы Айнса-

Стретта. Наоборот — устойчивым колебаниям соответствует заштрихованная зона. Границами областей устойчивости на Фиг.3 являются линии Г,(rr), Г (2п), Г (2п), Г (<<), При попадании рабочей точки на эти линии возникают незатухающие колебания.

Стандартный коэффициент а диаграммы Айнса-Стретта характеризует

"затухание" фрикционных колебаний.

Коэффициент q характеризует резонансные свойства фрикционных колебаний.

Анализ графиков на Фиг.3 показывает, что в точках А;,А,А,А +имеют место резонансы. В точках А, А,, А соответственно поступают резонансы: о (до о

0 5 1 — --=2

Q У У j ц Ф

I I 1

Лействительно1 например1 в точке А

2 о коэффициент и 2 †вЂ, откуда о сэ!

Я °

В точках А и А наст лают peso 0о о нансы: -- — = 2 и — — -= 4. Если ра43 4>, бочая точка попадает на граничные линии Г (2п), Г. (2 ), то имеют место 21п — периодические, решения уравнения Матье.

Если в процессе загрузки мельницы рабочая точка попадает на граничные линии Г, — Г, то в системе возникают незатухающие фрикционные колебания на соответствующих частотах, определяемых граничной линией и собственной частотой колебаний центра масс малоподвижного ядра.

Приведенные вьппе результаты теоретических исследований применялись для расчета текущих значений фрикционных колебаний всех типов промьппленных барабанных мельниц, включая мельницы самоизмельчения руд. Во всех случаях оптимальные режимы внутримельничного заполнения лежали на границах и внутри заштрихованной эоны (зоны

Т1), ограниченной граничными линиями Г (2о) и Г (rr) (фиг.4). В указанной зоне имеют место устойчивые фрикционные колебания между центром масс О< малоподвижного ядра 20, а следовательно возникает дополнитель ная работа трения из-за этих колеба-. ний в зоне фрикционного контакта .

АО В (Фиг.2).При загрузке мальниц самоизмельчения рудой траектория рабочей точки на диаграмме Айнса-Стретта имеет вид линии 0-1-2-3 (фиг.4), Рабочая зона находится между точками 1 — 2, Эта зона не широка и для различных типов мельниц самоиэмельчения руд составляет (p = 1,5-3,0Х внутримельничного рудного заполнения, а самозаполнение (g, соответствующее

5 1447405 6 расположению точки в центре отрезка ний. Режим интенсифицирующии процесс

1-2 для различных типов мельниц и измельчения трением будет в точке А свойств исходной руды, колеблется от В зависимости от свойств руды на nog --3,5%- до р = 43 . В точках l и 2 5 ложение точки А будут действовать имеют место незатухающие фрикционные возмущения, связанные со свойстваколебания на частотах вблизи 4Я1 ми исходной руды, Если внутримельнич (на линии Гg(211)) и 2 Я1 (на линии, ное трение уменьшается (например, Г (11)). Эти сигналы незатухающих уменьшалось соотношение крупной и

4 колебаний можно выделить из текуще- 1Q мелкой руды на входе мельницы), то го сигнала активной мощности P(t), . рабочая точка будет двигаться по

1 потребляемой приводным двигателем 7 траектории А — 5-б. Для того, чтобы мельницы 2 (фиг,l). Для этой цели войти в зону устойчивых фрикционных используется датчик 8 мощности и колебаний необходимо здесь уменьблок 10 который выделяет переменную 15 шить расход руды на входе мельницы

У съ 1 составляющую мощности Р(). На осно- (траектории 6-7 — А ).Если же внутвании сигнала У() при помощи узкопо- римельничное трение в зоне фрикционлосных фильтров ll и 12, настроен-. ного контакта увеличивалось (наприных на частоты (g, (4+ 0,1)u, и у, =. мер, возросло соотношение крупной (24 О 1 )Q можно зафиксировать 2Q руды в питании мельницы), то траектоФ 1 9 моменты попадания рабочей точки на рия движения рабочей точки происхо1 граничные линии Г> (211), Г (11) со- дит по линии А — 8-9. Чтобы ввесответственно в точках 1 и 2 внутри ти рабочую точку вновь в зону ХХ по

I линии 1-2. Для этой цели сигналы с траектории 9-10 — А необходимо увевыходов фильтров 11 и 12 усредняются 25 личивать. загрузку руды в мельницу. в устроис-.вах 13 и 14 и поступают в Найстройка же фильтров 11 и 12 на логическое устройство 15, которое диапазон угловых частот Ы „= (4+О, 1)Я, .определяет положение рабочеи точки Я = (2+О 1)И охватывает практина диаграмме нса- третта

Ай -Стретта (фиг 4) чески весь возможный диапазон возмущеотносительно граничных линий 11 3

H чных линий Г (211) 3Q HHH когда рабочая точка на диаграми Г4(Т). Сигнал с выхода устройства ме Айнса-Стретта пересекает гранич15 может поступать либо на пульт lб ную линию Г (211) от q = 7,6 до q = ручного управления (совет оператору), 8,4, а граничную линию Г4 (11) от

7.8 до q = 8Ä6. Этот возможный либо на пульт "7 автоматического управления. этих пу

С .х пультов при помо- диапазон характерен для всех типов

35 щи управляющего устройс.тва ства 18 двига- барабанных мельниц самоизмельчения теля и питателя производится загруэ- руд (бесшаровых, рудногалечных и др.), ка, что приводит к изменению нению внутри- Таким образом, если поддерживаетмельничного заполнения, .а следова- ся такое состояние внутримельничной тельно и положению рабочей точки на, 4О нагрузки, когда рабочая точка на диаграмме Айнса- третта. ри помо

Ай -С При помощи диаграмме Айнса-Стретта попадает и сигналов фильтров и

11 12 можно уп- находится в узкой полосе устойчивых равлять мельнице так, и так чтобы всегда фрикционных колебаний, т.е. между

I граничными линиями Г (211) и Г4 (-«), обеспечить положение рабочей точки внутри заштрихованной зоны (фиг. (фиг 41 45 то полностью достигаются поставленссе загрузки мель- ные цели, а. именно увеличивается

Например, в процесс ницы рудои ра очая б ая точка двигается общее время работы центра масс мапо траектории — (иг.

0-1 (ф 4) В точке 1 лоподвижного ядра внутримельничной выдается сигнал, что ра о б чая точка нагрузки в режиме устойчивых фрикцивошла в зону устойчивых фрикционных 5Q онных колебаний, уменьшается суколебаний. Здесь следует снижать щественно время поиска оптимальных режимов, повышается эффективность интенсивность загрузки руды на вхобоч я измельчения трением в зоне фрикциде мельницы. Если все же ра очая онного контакта, снижается энергоемточка попала далее на граничную лини»1» T (g) (точка 2), то дается коман-55 KocTb процесса., да на уменьшение нагрузки. В точке 3

Способ управления позволяет понагруэка начинает уменьшаться„ В точке 4 вырабатывается сигнал о вх нал о входе высить производительность мельниц по в зону устойчивых фрикционных колеба- готовому классу до 8-143 (по клас7 14 су меньше 0,074 мм) и снизить энергоемкость до 10-15%. формула изобретения

Способ управления технологией самоиэмельчения руд в промышленных барабанных мельницах, включающий измерение низкочастотных колебаний сигнала активной мощности приводного двигателя мельницы, и изменение уп-; равляющих воздействий на расход руды и воды на входе мельницы и скорость вращения барабана, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше-. ния качества управления эа счет увеличения общего времени работы центра масс малоподвижного ядра центральной части внутримельничной нагрузки в режиме параметрического фрикционного резонанса, перед измерением низкочастотных колебаний сигнала активной мощности приводного двигателя

47405 осуществляют заполнение мельницы внутримельничной нагрузкой до 36"43Ж, анализируют с помощью двух узкопо5 лосных фильтров низкочастотные колебания сигнала активной мощности приводного двигателя мельницы на угловых частотах с,), (2,0+О, l) и и, (4,0+

40 2), где Ы, — угловая частота па10 раметрического возбуждения на центр масс малоподвижного ядра в центре внутримельничной загрузки, а изменение управляющих воздействий осуществляют до возникновения параметричес.—

15 кого фрикционного резонанса между собственными колебаниями центра масс и параметрическими возбуждениями на центр масс путем поддержания в возбужденном состоянии обоих узко20 полосных фильтров, причем знак изменения управляющих воздействий определяют по последовательности выхода узкополосных фильтров из возбужденного состояния.

1447405

1447405

9,0

-f,Þ

-1,0

-0,5

Фиг. Ф

Составитель В.Алекперов

Редактор И.Сегляник Техред М .Моргентал Корректор М.Максимишинец

11роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6778/6 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5