Система автоматичного керування процесом збагачення рудних матеріалів

Система автоматичного керування процесом збагачення рудних матеріалів, що включає млин, у який подається руда, що працює у замкненому циклі з класифікатором, у який подається вода, злив з якого через вимірювальну посудину надходить у збагачувальний апарат, виконавчий механізм, з'єднаний з регулювальним клапаном у трубопроводі подачі води у класифікатор, послідовно з'єднані мультивібратор, перший запускаючий одновібратор, перший генератор та перший випромінювальний перетворювач, встановлений на першій формувальній призмі, яка закріплена на стінці вимірювальної посудини, на якій також закріплено другу формувальну призму із встановленим на ній першим приймальним перетворювачем, який з'єднано із входом першого логарифмічного підсилювача, блок селекції, другпй логарифмічний підсилювач, лінію затримки, перший формувач імпульсів, блок задания та перший блок ділення, яка відрізняється тим, що у систему введено послідовно з'єднані другий запускаючий одновібратор, вхід якого підключено до виходу мультивібратора, другий генератор та другий випромінювальний перетворювач, який встановлено на вимірювальній посудині, перший інтегратор, вхід якого підключено до виходу першого логарифмічного підсилювача, послідовно з'єднані другий приймальний перетворювач, що встановлений на вимірювальній посудині та підключений до входу другого логарифмічного підсилювача, другий інтегратор вхід якого підключено до виходу другого логарифмічного підсилювача, а вихід - до першого входу першого блока ділення, другий вхід якого зв'язано з виходом першого інтегратора, послідовно з'єднані перший формувач імпульсів, вхід якого підключено до виходу мультивібратора, конденсатор та перша котушка, послідовно з'єднані третій генератор, підсилювач з керованим коефіцієнтом посилення та друга котушка, послідовно з'єднані подільник частоти, підключений своїм входом до виходу мультивібратора, другий формувач імпульсів та генератор лінійно зростаючої напруги, вихід якого підключено до управляючого входу підсилювача з керованим коефіцієнтом посилення, диференціатор, вхід якого підключено до виходу першого блока ділення, а вихід - до першого входу блока селекції, другий вхід якого з'єднано з виходом другого формувача імпульсів, послідовно з'єднані нуль-орган, вхід якого підключено до виходу блока селекції, та лінія затримки, два блоки пам'яті, перші входи яких підключено до виходу лінії затримки, другі - до виходу нуль-органа, третій вхід першого з них - до виходу першого блока ділення, а третій вхід другого - до виходу генератора лінійно зростаючої напруги, другий блок ділення, входи якого підключено до виходів першого і другого блоків пам'яті, послідовно з'єднані блок корекції, підключений своїм входом до виходу другого блока ділення, та блок задания, лінійний регулятор, перший вхід якого підключено до виходу першого блока ділення, другий вхід - до виходу блока задания, а вихід - до виконавчого механізму, послідовно з'єднані логічний блок, перший вхід якого підключено до виходу першого блока ділення, а другий - до виходу блока задания, екстремальний регулятор, перетворювач потужності та привідний двигун конвеєра-живильника млина рудою, блок множення та масовитратомір, підключений до першого входу останнього, другий вхід якого з'єднано з виходом першого блока ділення, а вихід - з другим входом екстремального регулятора, першу і другу котушки встановлено на вимірювальній посудині одна за одною за напрямком руху досліджуваного середовища, перша та друга формувальні призми встановлені на одній стінці, а другий випромінювальний та другий приймальний перетворювачі - на протилежних стінках вимірювальної посудини. 00 00 < D 01 11488 Корисна модель відноситься до автоматичного оптимального керування процесом збагачення корисних копалин і може бути використана при переробці руд зі змінними фізико-механічними та хіміко-мінералогічними характеристиками. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є система автоматичного керування процесом збагачення рудних матеріалів [Патент України №70712 А], що містить млин, у який подається руда, що працює у замкненому циклі з класифікатором, у який подається вода, злив з якого через вимірювальну посудину поступає у збагачувальний апарат, виконавчий механізм, з'єднаний з регулюючим клапаном у трубопроводі подачі води у класифікатор, послідовно з'єднані мультивібратор, перший запускаючий одновібратор, перший генератор та перший випромінюючий перетворювач, встановлений на першій формуючий призмі, яка закріплена на стінці вимірювальної посудини, на якій також закріплено другу формуючу призму із встановленим на ній першим приймальним перетворювачем, який з'єднано із входом першого логарифмічного посилювача, блок селекції, другий логарифмічний посилювач, лінію затримки, перший формувач імпульсів, блок завдання та перший блок ділення. Недоліком відомої' системи є те, що в умовах змінних фізико-механічних та хіміко-мінералогічних характеристик руди, яка подається на збагачення, для якісного розподілу її на корисну складову та пусту породу в процесі збагачення необхідна різна ступень подрібнення руди, що забезпечує необхідне розкриття зерен корисного компоненту без їх перездрібнення. Регулювання при цьому тільки кількості води, що подається у класифікатор, не дозволяє отримати максимально можливу продуктивність технологічних агрегатів для даного типу руди. Крім того використання для керування технологічним процесом інформації про якість рудних матеріалів вже після їх збагачення (на виході збагачувального апарату) призводить до тривалих перехідних процесів у системі автоматичного управління і відповідно до погіршення якісних показників збагачення, тобто до збільшення втрат корисного компоненту у хвостах збагачувального апарату і зменшенню виходу концентрату заданої якості. Мета корисної моделі - підвищення якості управління. Задачею корисної моделі є удосконалення системи автоматичного керування процесом збагачення рудних матеріалів за рахунок досягнення максимально можливої продуктивності технологічних агрегатів по перероблюваній руді при збереженні необхідної якості отриманого концентрату в умовах змінних її фізико-механічних та хімікомінералогічних характеристик. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що система автоматичного керування процесом збагачення рудних матеріалів містить млин, у який подається руда, що працює у замкненому циклі з класифікатором, у який подається вода, злив з якого через вимірювальну посудину поступає у збагачувальний апарат, виконавчий механізм, з'єднаний з регулюючим клапаном у трубо проводі подачі води у класифікатор, послідовно з'єднані мультивібратор, перший запускаючий одновібратор, перший генератор та перший випромінюючий перетворювач, встановлений на першій формуючий призмі, яка закріплена на стінці вимірювальної посудини, на якій також закріплено другу формуючу призму із встановленим на ній першим приймальним перетворювачем, який з'єднано із входом першого логарифмічного посилювача, блок селекції, другий логарифмічний посилювач, лінію затримки, перший формувач імпульсів, блок завдання та перший блок ділення. Згідно з корисною моделлю у систему введено послідовно з'єднані другий запускаючий одновібратор, вхід якого підключено до виходу мультивібратора, другий генератор та другий випромінюючий перетворювач, який встановлено на вимірювальній посудині, перший інтегратор, вхід якого підключено до виходу першого логарифмічного посилювача, послідовно з'єднані другий приймальний перетворювач, що встановлено на вимірювальній посудині, та підключено до входу другого логарифмічного посилювача, другий інтегратор вхід якого підключено до виходу другого логарифмічного посилювача, а вихід - до першого входу першого блоку ділення, другий вхід якого зв'язано з виходом першого інтегратора, послідовно з'єднані перший формувач імпульсів, вхід якого підключено до виходу мультивібратора, конденсатор та перша котушка, послідовно з'єднані третій генератор, посилювач з керуємим коефіцієнтом посилення та друга котушка, послідовно з'єднані дільник частоти, підключений своїм входом до виходу мультивібратора, другий формувач імпульсів та генератор лінійно зростаючої напруги, вихід якого підключено до управляючого входу посилювача з керуємим коефіцієнтом посилення, диференціатор, вхід якого підключено до виходу першого блоку ділення, а вихід - до першого входу блоку селекції, другий вхід якого з'єднано з виходом другого формувача імпульсів, послідовно з'єднані нуль-орган, вхід якого підключено до виходу блоку селекції, та лінія затримки, два блока пам'яті, перші входи яких підключено до виходу лінії затримки, другі - до виходу нуль-органу, третій вхід першого з них - до виходу першого блоку ділення, а третій вхід другого - до виходу генератора лінійно зростаючої напруги, другий блок ділення, входи якого підключено до виходів першого і другого блоків пам'яті, послідовно з'єднані блок корекції, підключений своїм входом до виходу другого блоку ділення, та блок завдання, лінійний регулятор, перший вхід якого підключено до виходу першого блоку ділення, другий вхід - до виходу блоку завдання, а вихід - до виконавчого механізму, послідовно з'єднані логічний блок, перший вхід якого підключено до виходу першого блоку ділення, а другий - до виходу блоку завдання, екстремальний регулятор, перетворювач потужності та приводний двигун конвеєра-живильника млина рудою, блок множення та масовитратомір, підключений до першого входу останнього, другий вхід якого з'єднано з виходом першого блоку ділення, а вихід - з другим входом екстремального регулятора, першу і другу котушки встановлено на вимірювальній посудині одна за одною за напрямком руху досліджуваного середовища, перша та друга формуючі призми встановлені на одній стінці, а другий випромінюючий та другий приймальний перетворювачі - на протилежних стінках вимірювальної посудини. Заявлена система ілюструється принциповою схемою. Система автоматичного керування процесом збагачення рудних матеріалів містить млин 1, у який подається руда, що працює у замкненому циклі з класифікатором 2, у який подається вода, злив з якого через вимірювальну посудину 3 поступає у збагачувальний апарат 4, виконавчий механізм 5, з'єднаний з регулюючим клапаном 6 у трубопроводі 7 подачі води у класифікатор 2, послідовно з'єднані мультивібратор 8, перший запускаючий одновібратор 9, перший генератор 10 та перший випромінюючий перетворювач 11, встановлений на першій формуючий призмі 12, яка закріплена на СТІНЦІ вимірювальної посудини 3, на якій також закріплено другу формуючу призму 13 із встановленим на ній першим приймальним перетворювачем 14, який з'єднано із входом першого логарифмічного посилювача 15, послідовно з'єднані другий запускаючий одновібратор 16, вхід якого підключено до виходу мультивібратора 8, другий генератор 17 та другий випромінюючий перетворювач 18, який встановлено на вимірювальній посудині 3, перший інтегратор 19, вхід якого підключено до виходу першого логарифмічного посилювача 15, послідовно з'єднані другий приймальний перетворювач 21, що встановлено на вимірювальній посудині 3, другий логарифмічний посилювач 22 та другий інтегратор 23, вихід якого підключено до першого входу першого блоку ділення 20, другий вхід якого зв'язано з виходом першого інтегратора 19, послідовно з'єднані перший формувач імпульсів 24, вхід якого підключено до виходу мультивібратора 8, конденсатор 25 та перша котушка 26, послідовно з'єднані третій генератор 27, посилювач 28 з керуемим коефіцієнтом посилення та друга котушка 29, послідовно з'єднані дільник частоти ЗО, підключений своїм входом до виходу мультивібратора 8, другий формувач імпульсів 31 та генератор 32 ЛІНІЙНО зростаючої напруги, вихід якого підключено до управляючого входу посилювача 28 з керуємим коефіцієнтом посилення, диференціатор 33, вхід якого підключено до виходу першого блоку ділення 20, а вихід - до першого входу блоку селекції 34, другий вхід якого з'єднано з виходом другого формувача імпульсів 31, послідовно з'єднані нульорган 35, вхід якого підключено до виходу блоку селекції 34, та лінія затримки 36, два блока пам'яті 37 і 38, перші входи яких підключено до виходу лінії затримки 36, другі - до виходу нуль-органу 35, третій вхід першого 37 з них - до виходу першого блоку ділення 20, а третій вхід другого 38 - до виходу генератора лінійно зростаючої напруги 32, другий блок ділення 39, входи якого підключено до виходів першого і другого блоків пам'яті 37 і 38, послідовно з'єднані блок корекції 40, підключений своїм входом до виходу другого блоку ділення 39, та блок завдання 41, лінійний регулятор 42, перший вхід якого підключено до виходу першого бло 11488 ку ділення 20, другий вхід - до виходу блоку завдання 41, а вихід - до виконавчого механізму 5, послідовно з'єднані логічний блок 43, перший вхід якого підключено до виходу першого блоку ділення 20, а другий - до виходу блоку завдання 41, екстремальний регулятор 44, перетворювач потужності 45 та приводний двигун 46 конвеєраживильника 47 млина 1 рудою, блок множення 48 та масовитратомір 49, підключений до першого входу останнього, другий вхід якого з'єднано з виходом першого блоку ділення 20, а вихід - з другим входом екстремального регулятора 44, першу 26 і другу 29 котушки встановлено на вимірювальній посудині 3 одна за одною за напрямком руху досліджуваного середовища, перша 12 та друга 13 формуючі призми встановлені на одній стінці, а другий випромінюючий 18 та другий приймальний 21 перетворювачі - на протилежних стінках вимірювальної посудини 3. Система автоматичного керування процесом збагачення рудних матеріалів працює наступним чином. Мультивібратор 8 виробляє прямокутні імпульси, які через перший одновібратор 9 запускають перший генератор 10 імпульсів. На протязі імпульсу, сформованого першим одновібратором 9, перший генератор 10 виробляє серію високочастотних електричних коливань фіксованої частоти. Перший випромінюючий перетворювач 9, наприклад, п'єзоелектричного типу, перетворює електричний сигнал у пружні об'ємні ультразвукові хвилі. Ці коливання перетворюються першою формуючою призмою 12 у хвилі Лемба, які розповсюджуються у стінці вимірювальної посудини 3 з досліджуваним середовищем. Хвилі Лемба, пройшовши фіксовану відстань по стінці вимірювальної посудини 3, поступають на другу формуючу призму 13, яка перетворює їх в об'ємні ультразвукові коливання, що поступають потім на другий приймальний перетворювач 10. При цьому величина затухання хвиль Лемба у стінці вимірювальної посудини 3 визначається тільки пройденою відстанню та концентрацією твердої фази у досліджуваному середовищі, що контактує із стінкою вимірювальної посудини. Ця величина не залежить від розміру часток руди, що у ній знаходяться. Одночасно імпульси з мультивібратора 8 через другий запускаючий одновібратор 16 запускають другий генератор 17, який також виробляє серії високочастотних електричних коливань фіксованої частоти. Другий випромінюючий перетворювач 18, наприклад, п'єзоелектричного типу перетворює електричний сипнал в об'ємні пружні ультразвукові коливання середовища. Через стінку вимірювальної посудини 3 вони передаються у досліджуване середовище та пройшовши фіксовану відстань у ньому, поступають на другий приймальний перетворювач 21, який здійснює перетворення пружних ультразвукових коливань в електричний сигнал. При проходженні об'ємних ультразвукових хвиль фіксованої відстані у досліджуваному середовищі, тобто у рудній пульпі (суспензії), величина їх затухання визначається концентрацією твердої фази контро 8 11488 рольного класу крупності часток досліджуваного льованої суспензії та розміром часток руди, що в середовища, тобто величини S. Проте, при деяконій знаходиться му пороговому значенні напруженості магнітного Перший приймальний перетворювач 14 здійсполя наступає насичення, J величина S перестає нює перетворення ультразвукових коливань в елезмінюватись ктричний сигнал, який посилюється першим логарифмічним посилювачем 15. У першому Це порогове значення напруженості магнітного інтеграторі 19 проводиться перетворення вхідного поля для певної (відомої) величини S залежить імпульсного сигналу у аналоговий сигнал постійнотільки від концентрації феромагнітного компоненту го току, амплітуда якого дорівнює середній ампліу частках твердої фази досліджуваної суспензії. туді імпульсів за вибраний проміжок часу. Диференціатор 33 обчислює першу похідну величини S, тобто швидкість й зміни. Блок 34 сеПрийнятий другим приймальним перетворюлекції відмикається імпульсом з другого формувавачем 21 сигнал посилюється у логарифмічному ча імпульсів 31 на період дії магнітного поля другої масштабі другим логарифмічним посилювачем 22. котушки 29 на досліджуване середовище. НульУ другому інтеграторі 23 проводиться перетворенорган 35 фіксує рівність нулю першої похідної веня вхідного імпульсного сигналу в аналоговий сигличини S після початку дії магнітного поля другої нал постійного току, амплітуда якого дорівнює секотушки 29 і виробляє при цьому сигнальний імредній амплітуді імпульсів за вибраний проміжок пульс. часу. На третій (інформаційний) вхід першого блоку У першому блоці ділення 20 обчислюється вепам'яті 37 безперервно подається величина S, а личина на третій (інформаційний) вхід другого блоку пам'яті 38 - сигнал з виходу генератора 32 ЛІНІЙНО де Si - логарифм амплітуди сигналу, який зростаючої напруги. Сигнальний імпульс з нульпройшов через досліджуване середовище; органу 35 фіксує поточні значення величин, що S2 - логарифм амплітуди сигналу, який пройпоступають на них. шов фіксовану відстань по СТІНЦІ посудини з досліУ другому блоці ділення 39 обчислюється часджуваним середовищем тно від ділення поточного значення величини S на Величина S являє собою концентрацію контвеличину, пропорційну пороговому значенню нарольного класу крупності часток твердої фази допруженості магнітного поля. Величина цього частсліджуваного середовища. ного є концентрацією феромагнітного компоненту Імпульс з мультивібратора 8 запускає перший у частках твердої фази визначеного класу крупноформувач імпульсів 24, сигнал з якого формує у сті досліджуваного середовища, яка виражена у коливальному контурі, створеному першою котушвідносних одиницях. Ця величина характеризує кою 26 та конденсатором 25, затухаючі електромаступень розкриття корисного компоненту. Сигнагнітні коливання, амплітуда огинальноГ яких змінюльний імпульс з виходу нуль-органу 35, затримається за експоненціальним законом. Виникаюче ний лінією затримки 36 на час, необхідний для при цьому магнітне поле розмагнічує досліджувапрочитання отриманого результату, скидає зафікне середовище. совані в першому 37 і другому 38 блоках пам'яті Третій генератор 27 формує електричні колизначення і готує їх до наступного циклу вимірювання, які посилюються посилювачем 28 з керуєвання. мим коефіцієнтом посилення. Лінійний регулятор 42, наприклад пропорційДільник частоти ЗО здійснює ділення частоти но-інтегрально-диференціального типу, по сигналу імпульав з мультивібратора 8. Другий формувач з першого блоку ділення 20 за допомогою викоімпульсів 31, який включається сигналом з дільнинавчого механізму 5 змінює положення регулююка частоти ЗО, запускає генератор 32 сигналу з чого клапану 6 у трубопроводі 7 подачі води у клаЛІНІЙНО зростаючою амплітудою. Цей сигнал змісифікатор 2. При змінювані кількості добавленої нює коефіцієнт посилення посилювача 28 з керуєводи, яка поступає у класифікатор 2, змінюються мим коефіцієнтом посилення від нуля до вибраноумови дрібнення руди у млині 1 і, як наслідок, зміго значення у ВІДПОВІДНОСТІ з указаним законом. нюється гранулометричний склад (розмір часток) При цьому на виході посилювача 28 з керуєпродукту, який поступає у збагачувальний апарат мим коефіцієнтом посилення, а значить, і в другій 4. Таким чином на визначеному рівні, що задаєтькотушці 29 формуються електромагнітні коливанся блоком завдання 41, стабілізується грануломеня, амплітуда огинальної яких змінюється аналогітричний склад руди, що подається у збагачувальчно. ний апарат 4. Рівень стабілізації корегується Виникаюче, в другій котушці 29 магнітне поле коректором 40 у блоці завдання 41 по сигналу з намагнічує досліджуване середовище, що приводругого блоку ділення 39 у ВІДПОВІДНОСТІ з визнадить до флокуляції часток твердої фази При цьоченим ступенем розкриття корисного компоненту. му ступінь флокуляції часток твердої фази відомоМасо витратомір 49, наприклад ультразвукового го розміру (відомої концентрації контрольного типу, визначає КІЛЬКІСТЬ (масові витрати) рудного класу крупності часток твердої фази) при фіксоваматеріалу у зливі класифікаторі 2, У блоці мноному значенні напруженості магнітного поля залеження 48 визначається маса рудного матеріалу жить тільки від концентрації феромагнітного комзаданого класу крупності, який подається у збагапоненту у частинках твердої фази. При лінійному ж чувальний апарат 4. Екстремальний регулятор 44 збільшенні напруженості магнітного поля, що через перетворювач потужності 45 і приводний впливає на досліджуване середовище, за рахунок двигун 46 регулює швидкість конвеєра-живильника флокуляції відбувається зміна концентрації конт47 рудою таким чином, щоб підтримувати продук 11488 тивність млина 1 по цьому показнику на максимальному рівні. У логічному блоці 43 через час, який потрібно для закінчення перехідних процесів у системі автоматичного керування провадиться порівняння визначеного по сигналу з другого блоку ділення 39 оптимального значення величини S o r r r та її поточного значення S1. Якщо ці значення не співпадають, це означає, що продуктивність млина занадто велика, щоб лінійний регулятор 42 був в змозі підтримувати необхідну ступень здрібнення. У цьому випадку логічний блок 43 провадить корекцію сигналу екстремального регулятору 44 для Комп'ютерна верстка А Крижашвський 10 зменшення величини ВІДПОВІДНОЇ продуктивності. Цей процес відбувається до тих пір, доки значення S onT та S' у логічному блоці не співпадуть між собою. Таким чином система автоматичного керування процесом збагачення рудних матеріалів підтримує максимально можливу продуктивність технологічних агрегатів по руді при збереженні заданої якості отриманого продукту поза залежністю від змінних фізико-механічних та хімікомінералогічних характеристик вихідної руди. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601