yandex.metrica
Без рубрики

Автоматизация процесса мелкого дробления

Мелкое дробление осуществляется в шаровых или стержневых мельницах. Шихта заваливается в барабан со стержнями, при этом барабан вращается (рис. г). Среднее дробление материала осуществляется в валковых мельницах (рис. в). Дробление материалов на крупные фракции (10-20 мм) происходит в щековых или вальцевых дробилках (рис. а, б).

виды дробления

Устройства для мелкого дробления работают с возвратом, то есть часть материала большей крупности, чем требуется и не прошедшего через классификатор, возвращается в дробильное устройство.

Целью оптимизации управления процессом дробления материала является определение и поддержание такого режима работы дробильного устройства, при котором обеспечивается максимально возможная производительность для данного вида материала. Статическая характеристика дробильного устройства (рис.2), представляет собой зависимость между количеством исходного сырья Xи и количеством выходного продукта – измельченного материала Y.

Статическая характеристика дробильного устройства

Статическая характеристика дробильного устройства, производительность которого не достигла предельного значения, представляет сбой прямую линию Y=Xи и при достижении некоторого значения расхода исходного сырья Xи наступает момент «заваливания» дробильного устройства, в результате чего производительность установки будет резко снижаться. Точками А, Б и В показаны максимальные производительности дробилки для разных материалов. Пределом максимальной производительности будет Xи.кр=Ymax.

Задачей автоматизированной системы управления процессом дробления является обеспечение максимально возможной производительности дробильного устройства в зависимости от текущих условий. На производстве используется два вида дробления: мокрое и сухое. При мокром дроблении получается пульпа, при сухом – сухой материал. Мокрое ‒ предпочтительнее, так как образуется меньше пыли.

Структурная схема установки мокрого дробления
Структурная схема установки мокрого дробления

Структурная схема установки мокрого дробления представлена на рис.3. Исходное сырье из расходного бункера 1 через вибрационный питатель 11 подается на транспортер 2, где взвешивается конвейерными весами 3 и затем подается в дробильное устройство 4. Одновременно в дробильное устройство 4 подается вода и возврат из классификатора 5 в виде непродробившейся части материала. На выходе классификатора установлены два датчика: расхода пульпы 6 и плотности пульпы 8. Эти два сигнала с выхода датчиков поступают на множительное устройство 7, на выходе которого формируется сигнал Y, пропорциональный весу готового продукта. Логическое устройство 9, на вход которого подаются два сигнала X u и Y, вырабатывает управляющие команды исполнительному устройству 10, который управляет работой вибрационного питателя в соответствии с условиями.

  1. Y-Xи=0 → ΔXu /Δτ>0 – регулятор должен дать команду на увеличение расхода исходного сырья.
  2. Y-Xи<0 → ΔXu /Δτ<0 – загружается больше, чем получается продукта (правее точки А); необходимо уменьшить расход сырья.
  3. Y-Xи>0 → ΔXu /Δτ=0 – дробилка начинает перерабатывать тот материал, излишки которого загрузили на втором этапе управления.

Если использовать этот алгоритм, то в автоматическом режиме без ограничения на запрет уменьшения расхода сырья загрузить пустую мельницу невозможно.

Загрузить дробилку в автоматическом режиме нельзя, поэтому возможны два варианта:

  1. загружать дробилку в режиме дистанционного управления;
  2. в алгоритм во вторую операцию ввести логическое условие, запрещающее уменьшать расход исходного сырья ниже определенного порога разности Y‒Xu=J.

Данная система по контролю за выходными параметрами Y и Xu при инерционном процессе дробления замедляет процесс определения оптимальных параметров дробилки.

Для ускорения процесса дробления можно применить схему экстремального регулирования, в которой управление ведется не по изменению выхода объекта, а по скорости изменения циркулирующей нагрузки (возврата), вызванной пробным шагом. Используется способность объекта резко увеличивать циркулирующую нагрузку при прохождении оптимального режима.

Структурная схема оптимизации процесса дробления по анализу количества возврата
Структурная схема оптимизации процесса дробления по анализу количества возврата

Упрощенная блок-схема системы представлена на рис.4. Руда из бункера 1 по транспортеру 2 поступает в дробильный агрегат 3 вместе с возвратом из классификатора 4. Чувствительным элементом системы является датчик 5 циркулирующей нагрузки Z. По сигналу этого датчика в дифференцирующем устройстве оптимизатора 8 вырабатывается производная ΔZ/Δτ. Сигнал производной подается на логическое устройство 6. Реле времени 7 определяет последовательность действия элементов схемы. Командами с регулятора управляется исполнительный механизм 9, изменяющий подачу руды в дробильный агрегат. Система производит поиск экстремума шагами, после совершения которых делаются паузы. Во время пауз оценивается результат шага по средней скорости изменения веса циркулирующего материала ΔZ/Δτ. В зависимости от знака этой величины дается команда исполнительному механизму в соответствии со следующим алгоритмом.

  1. ΔZ/Δτ=0 → циркулирующая нагрузка во времени не меняется, то есть процесс установился (0≤ ΔZ/Δτ ≤Y). Для ликвидации этого состояния необходимо увеличить питание, то есть ΔXu /Δτ>0.
  2. ΔZ/Δτ>0 → дробильное устройство вышло на предельную мощность (движение в зону завала, (0≤ ΔZ/Δτ >Y). Необходимо дать команду на уменьшение расхода исходного сырья, то есть ΔXu /Δτ<0.
  3. ΔZ/Δτ<0 → дробилка начинает перерабатывать материал, следовательно, расход исходного сырья оставляется без изменения, то есть ΔXu /Δτ=0.

Равенство нулю производной ΔZ/Δτ говорит о том, что переходный процесс закончился, объект работает в устойчивом режиме. Следовательно, питание может быть увеличено и регулятор выдает соответствующую команду исполнительному механизму. По мере увеличения расхода руды производительность агрегата приближается к предельному значению (для данного типа руды). Дальнейшее увеличение загрузки дробильного агрегата приведет к завалу агрегата. Возникает самозатягивающийся процесс (ΔZ/Δτ >0), свидетельствующий о движении внутрь неустойчивой области, поэтому логическое устройство регулятора дает команду на уменьшение подачи сырья.

При третьем случае рассогласование отрицательно, что служит признаком дальнейших устойчивых режимов. Команда на изменение подачи сырья не поступает. В данной схеме возможно, что заполнение мельницы с включенным оптимизатором невозможно, так как при заполнении пустого агрегата возникает циркуляционная нагрузка ΔZ/Δτ >0, и регулятор закрывает питатель. Указанный недостаток частично устраним введением в схему реле минимальной чувствительности. Сигнал с устройства, определяющего ΔZ/Δτ, не пропускается, если эта величина становится меньше ее заданного значения Y:

  1. ΔZ/Δτ=0 → Увеличить питание при 0≤ ΔZ/Δτ ≤φ, то есть ΔXu /Δτ>0.
  2. ΔZ/Δτ>Y → Уменьшить питание, то есть ΔXu /Δτ<0.
  3. ΔZ/Δτ<0 → Оставить без изменения, то есть ΔXu /Δτ=0.