Система автоматичного керування процесом збагачення рудних матеріалів

Винахід відноситься до автоматичного оптимального управління процесом збагачення корисних копалин і може бути використаний при переробці руд зі змінними фізико-механічними та хіміко-мінералогічними характеристиками. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є система автоматичного управління процесом збагачення рудних матеріалів (AC CPCP №780889). Система містить млин, який працює у замкненому циклі з класифікатором, злив якого подається у збагачувальний апарат та виконавчий механізм, керуючий положенням клапану у тр убопроводі подачі води у класифікатор. Недоліком відомої системи є те, що датчик питомої ваги твердого не забезпечує необхідну точність і надійність контролю вмісту корисного компоненту, а також і якість управління. Це приводить до зменшення вилучення корисного компоненту у промпродукт збагачувального апарату. Задачею винаходу є удосконалення системи автоматичного управління процесом збагачення рудних матеріалів за рахунок усунення негативного впливу змін фізико-механічних та хіміко-мінералогічних характеристик рудних матеріалів на якість управління, що дозволяє підтримувати максимально можливий вміст корисного компоненту у промпродукті збагачувального апарату для даного типу р уди поза залежністю від її характеристик. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що система автоматичного управління процесом збагачення рудних матеріалів містить млин, який працює у замкненому циклі з класифікатором, злив якого подається у збагачувальний апарат та виконавчий механізм, керуючий положенням клапану у тр убопроводі подачі води у класифікатор. Згідно з винаходом у систему введені послідовно з'єднані мультивібратор, перший запускаючий одновібратор, перший генератор та випромінюючий перетворювач, установлений на першій формуючий призмі, яка закріплена на першій вимірювальній посудині, на якій також закріплена друга формуюча призма, з установленим на ній першим приймальним перетворювачем, перший посилювач, вхід якого підключений до першого приймального перетворювача, а вихід - до інформаційного входу першого блоку селекції, управляючий вхід якого через перший формуючий одновібратор зв'язаний з виходом мультивібратора, а вихід через перший перетворювач імпульсів - з інформаційним входом першого аналого-цифрового перетворювача, управляючий вхід якого підключено до першого управляючого виходу мікро ЕОМ, а вихід - до її першого входу, другий запускаючий одновібратор, вхід якого підключений до виходу мультивібратора, а вихід - через другий генератор зв'язаний з другим випромінюючим перетворювачем, установленим на третій формуючий призмі, яка закріплена на другій вимірювальній посудині, на якій також закріплена четверта формуюча призма, з установленим на ній другим приймальним перетворювачем, другий посилювач, вхід якого підключений до другого приймального перетворювача, а вихід - до інформаційного входу другого блоку селекції, управляючий вхід якого через другий формуючий одновібратор зв'язаний з виходом мультивібратора, а вихід - через другий перетворювач імпульсів - з інформаційним входом другого аналого-цифрового перетворювача, управляючий вхід якого підключено до першого управляючого виходу мікро ЕОМ, а ви хід - до її др угого входу, третій запускаючий одновібратор, вхід якого підключено до виходу мультивібратора, а вихід - через третій генератор зв'язаний з першою котушкою, яка установлена на магнітопроводі, що охоплює другу вимірювальну посудину, четвертий запускаючий одновібратор, вхід якого підключений до виходу мультивібратора, а вихід - через четвертий генератор зв'язаний з другою котушкою, що встановлена на вхідному трубопроводі, на якому також встановлений перший клапан, зв'язаний з першим виходом блока комутації, вхід якого підключений до другого управляючого виходу мікро ЕОМ, а другий вихід - зв'язано з другим клапаном, встановленим на трубопроводі подачі води, накопичувальна посудина, до якої підведений вхідний трубопровід, трубопровід подачі води, і два вихідних трубопроводу, один з яких з'єднано з першою вимірювальною посудиною, а другий - з др угою вимірювальною посудиною, цифро-аналоговий перетворювач, інформаційний вхід якого підключено до інформаційного виходу мікро ЕОМ, управляючий вхід - до третього управляючого її виходу, а вихід - через елемент затримки з'єднаний з першим входом блоку зрівняння, другий вхід якого підключено до виходу цифро-аналогового перетворювача, а ви хід - через сигнум-реле зв'язаний з управляючим входом виконавчого механізму. Заявлена система ілюструється принциповою схемою,(див.фіг.). Система автоматичного управління процесом збагачення рудних матеріалів містить млин 1, що працює у замкненому циклі з класифікатором 2, злив якого подається у збагачувальний апарат 3, послідовно з'єднані мультивібратор 4, перший запускаючий одновібратор 5, перший генератор 6 та випромінюючий перетворювач 7, установлений на першій формуючий призмі 8, яка закріплена на першій вимірюваній посудині 9, на якій також закріплена друга формуюча призма 10, з установленим на ній першим приймальним перетворювачем 11, перший посилювач 12, вхід якого підключений до першого приймального перетворювача 11, а вихід - до інформаційного входу першого блоку селекції 13, управляючий вхід якого через перший формуючий одновібратор 14 зв'язаний з виходом мультивібратора 4, а вихід через перший перетворювач імпульсів 15 - з інформаційним входом першого аналого-цифрового перетворювача 16, управляючий вхід якого підключено до першого управляючого виходу мікро ЕОМ 17, а ви хід - до її першого входу, др угий запускаючий одновібратор 18, вхід якого підключений до виходу м ультивібратора 4, а вихід через другий генератор 19 зв'язаний з другим випромінюючим перетворювачем 20, установленим на третій формуючий призмі 21, яка закріплена на другій вимірювальній посудині 22, на якій також закріплена четверта формуюча призма 23, з установленим на ній другим приймальним перетворювачем 24, другий посилювач 25, вхід якого підключений до другого приймального перетворювача 24, а вихід - до інформаційного входу др угого блоку селекції 26, управляючий вхід якого через другий формуючий одновібратор 27 зв'язаний з виходом мультивібратора 4, а вихід - через другий перетворювач імпульсів 28-з інформаційним входом другого аналого-цифрового перетворювача 29, управляючий вхід якого підключено до першого управляючого виходу мікро ЕОМ 17, а ви хід - до її другого входу, третій запускаючий одновібратор 30, вхід якого підключено до виходу мультивібратора 4, а вихід - через третій генератор 31 зв'язаний з першою котушкою 32, яка установлена на магнітопроводі 33, що охоплює др угу вимірювальну посудину 22, четвертий запускаючий одновібратор 34, вхід якого підключений до виходу мультивібратора 4, а вихід - через четвертий генератор 35 зв'язаний з другою котушкою 36, що встановлена на вхідному трубопроводі 37, на якому також встановлений перший клапан 38, зв'язаний з першим виходом блока комутації 39, вхід якого підключений до другого управляючого виходу мікро ЕОМ 17, а другий вихід - зв'язаний з другим клапаном 40, встановленим на трубопроводі подачі води 41, накопичувальна посудина 42, до якої підведений вхідний трубопровід 37, трубопровід подачі води 41, і два вихідних трубопроводи 43, 44, один з яких з'єднано з першою вимірювальною посудиною 9, а другий - з другою вимірювальною посудиною 22, цифро-аналоговий перетворювач, інформаційний вхід якого підключено до інформаційного виходу мікро ЕОМ 17, управляючий вхід - до третього управляючого її ви ходу, а вихід - через елемент затримки 46, з'єднаний з першим входом блоку зрівняння 47, другий вхід якого підключено до виходу цифро-аналогового перетворювача 45, а вихід - через сигнум-реле 48 зв'язаний з управляючим входом виконавчого механізму, що з'єднаний з клапаном 50 у трубопроводі 51 подачі води у класифікатор 2. Система автоматичного управління процесом збагачення рудних матеріалів працює наступним чином. Об'єктом управління є млин 1, який працює у замкненому циклі з класифікатором 2, злив якого подається на збагачувальний апарат 3. Визначальний вплив на якість роботи збагачувального апарату 3 здійснює гранулометричний склад його живлення, тобто зливу класифікатора 2. Задачею циклу подрібнення (млина 1, який працює у замкненому циклі з класифікатором 2), вихідний продукт якого є вхідним для збагачувального апарату 3, полягає у повному розкритті зерен корисного компоненту без їх передрібнення. При цьому оптимальний ступінь подрібнення або гранулометричний склад рудного матеріалу у п ульпі на зливі класифікатора 2 визначається характером вкрапленості корисного компоненту або його фізико-механічними і хіміко-мінералогічними властивостями. Мультивібратор 4 за допомогою першого запускаючого одновібратора 5 запускає перший генератор 6, що виробляє пакети (серії) високочастотних електричних коливань фіксованої частоти. Перший випромінюючий перетворювач 7, наприклад, п'єзоелектричного типу, перетворює сформований електричний сигнал у пружні коливання середовища. Ці коливання перетворюються першою формуючою призмою 8 у хвилі Лемба, що поширюються в стінці першої вимірювальної посудини 9 із досліджуваним середовищем. Хвилі Лемба, пройшовши фіксовану відстань l по стінці першої вимірювальної посудини 9, надходять на другу формуючої призму 10, що перетворює їх в об'ємні повздовжні ультразвукові коливання, що надходять потім на перший приймальний перетворювач 11. При цьому величина загасання хвиль Лемба в стінці першої вимірювальної посудини 9 визначається тільки, пройденим ними відстанню l і параметрами (щільністю) досліджуваного середовища. Амплітуда прийнятого сигналу не залежить від розміру часток твердої фази й концентрації газових пухирців у пульпі і визначається наступним виразом ì é r r ù ü ï ï Il,n = Io, n exp í- ê (1 - W ) в + W т ú С nlý, r rû ï ï ë î þ (1) де W - об'ємна частка часток твердої фази в пульпі; r в , r т , r - щільність води, часток твердої фази і пульпи. У цьому виразі величина Сn не залежить від параметрів контрольованого середовища, а є функцією хвильових чисел хвиль Лемба, повздовжніх і поперечних хвиль матеріалу стінки першої вимірювальної посудини 9. Прийнятий першим приймальним перетворювачем 11 імпульсний сигнал підсилюється першим підсилювачем 12 і надходить на перший блок селекції 13. Перший формуючий одновібратор 14, що запускається відповідним імпульсом із мультивібратора 4, відкриває перший блок селекції 13 тільки на час проходження прийнятого імпульсу. У першому перетворювачі імпульсів 15 пропущений першим блоком селекції 13 імпульс перетворюється в сигнал постійного струму, амплітуда якого дорівнює амплітуді прийнятого імпульсу. Перший аналого-цифровий перетворювач 16 по команді зчитування а (перший керуючий вихід) із мікро ЕОМ 17 перетворює сигнал I . постійного струму в ци фровий код, який несе інформацію про величину l, n Мультивібратор 4 за допомогою другого запускаючого одновібратора 18, запускає другий генератор 19, який виробляє пакети (серії) високочастотних електричних коливань, частота і амплітуда яких дорівнює частоті та амплітуді коливань, які виробляються першим генератором 6. Третій запускаючий одновібратор 30, по сигналу з мультивібратора 4 запускає третій генератор 31, що формує в першій котушці 32 пакети (серії) синусоїдальних електричних коливань, які викликають появу у ній і сердечнику 33 магнітного поля. Друга вимірювальна посудина 22 встановлена у зазорі (між полюсами) сердечника 33, тому магнітний поток, що проходить через стінку другої вимірювальної посудини 22 на якій установлені третя 18 і четверта 20 формуючі призми з другим випромінюючим 20 і другим приймальним 24 перетворювачами залежить від магнітної проникності пульпи, що протікає усередині другої вимірювальної посудини 22, що, у свою чергу, визначається вмістом заліза в ній. При впливі магнітного поля на поверхню по який поширюються хвилі Лемба, змінюється їх хвильове число, тобто значення Сn у виразі (1). Причому, величина цієї зміни залежить від вмісту у пульпі заліза. Таким чином, амплітуда прийнятого другим прийомним перетворювачем 24 сигналу визначається вираженням, аналогічним вираженню (1) ì ü r r ù ï é ï (2) Im = Io, n exp í- ê (1 - W ) в + W т ú С ml ý. l,n n r rû ï ë ï î þ Прийнятий другим прийомним перетворювачем 24 імпульсний сигнал підсилюється другим підсилювачем 25, селектується по сигналу з другого формуючого одновібратора 27 другим блоком селекції 26, перетворюється в сигнал постійного струму другим перетворювачем імпульсів 28, а потім - у цифровий код другим аналогоIm цифровим перетворювачем 29. По команді зчитування а (перший керуючий вихід) значення l,n надходить у мікро ЕОМ 17. Досліджувана пульпа надходить у першу 9 і другу 22 вимірювальні посудини з накопичувальної посудини 42 по трубопроводах 43, 44, куди вона попадає по вхідному трубопроводу 37. Для виключення впливу на результати вимірів вмісту заліза залишкової намагніченості феромагнітних часток контрольованого середовища, яке виникає при проходженні її через технологічні апарати, виконується розмагнічування пульпи. З цією метою четвертий запускаючий одновібратор 34 по сигналу з мультивібратора 4 запускає четвертий генератор 35, що формує в другій котушці 36 серію загасаючих синусоїдальних електричних коливань, що викликають появу в ній, а отже, й у пульпі, що протікає по трубопроводу 37, на який вона надіта, магнітного поля зменшуваної амплітуди. У мікро ЕОМ 17 обчислюється величина m S = S1 / S1 , S1 = ln де Il,n Il*n , ; S1 = ln Im l,n I* m l, n ; I* n = I* m l, l, n - інтенсивність хвиль Лемба, що пройшли відстань l по стінках першої 9 і другої 22 вимірювальних посудин при наявності в обох чистої води. I* , I*m Для виміру l,n l,n - по команді корекції b (другий керуючий вихід) з мікро ЕОМ 17 періодично, за допомогою блоку комутації 39 перший клапан 38 закривається, а другий 40 - відкривається. При цьому переривається надходження в накопичувальну посудину 42 пульпи й у неї заливається чиста вода. Ця операція дозволяє періодично робити калібрування вимірювальних каналів. Величина S визначається тільки вмістом заліза в пульпі і не залежить від концентрації твердої фази в ній. По команді виводу с (третій керуючий вихід) з мікро ЕОМ 17 виконується виведення сигналу, пропорційного величині S на цифро-аналоговий перетворювач 45. Виміряне значення S подається на елемент затримки 46, який реалізує здвиг на час Dt, який дорівнює інтервалу поміж почерговими виконавчого механізму 49. Виходом елементу затримки 46 є сигнал Sn-1, який був на його вході в момент (n-1)-го шагу виконавчого механізму 49. Цей сигнал разом з поточним сигналом Sn (значення S в момент n-го шагу виконавчого механізму 49). Сигналом на виході цього блоку буде DSn = Sn - Sn -1, тобто різність виміряного сигналу S за час Dt поміж шагами виконавчого механізму 49. Сигнал DSn подається на вхід сигнум-реле 48, яке проводить реверс виконавчого механізму 49, коли перша різність DSn виміряного сигналу стає менше зони нечутливості самого сигнум-реле 48. Виконавчий механізм 49 у шаговому режимі змінює положення клапану 50 у трубопроводі 51 подачі води у класифікатор 2. При змінювані кількість добавленої води, яка поступає у класифікатор 2, змінюється ступінь подрібнення рудного матеріалу, що знаходиться у циклі подрібнення і відповідно, змінюється гранулометричний склад (розмір часток) продукту який поступає у збагачувальний апарат 3. Таким чином, система автоматичного управління процесом збагачення рудних матеріалів підтримує максимально можливий вміст корисного компоненту у промпродукті збагачувального апарату для даного типу руди поза залежністю від її поточних фізико-механічних і хіміко-мінералогічних характеристик.